Etudes des propriétés photocatalytiques des nanoparticules de Ag2S non dopées et dopées aux métaux de transition (Co2+ et au Fe 3+)

Abstract

Des complexes métalliques d'argent =de cobalt (II) et de fer (III) ont été synthétisés en utilisant le potassium éthyl xanthate (KEX) préalablement préparé comme ligand, dans un rapport métal-ligand de 1:2. Les composés obtenus ont été caractérisés par des techniques physico-chimiques et spectroscopiques. L’analyse IR a révélé la nature bidentée du ligand KEX. L’analyse UV-visible a permis d’adopter les géométries pyramidale, octaédrique et tétraédrique pour les complexes de Ag(I) Co(II) et Fe(III) respectivement. Le test de solubilité a montré que tous les composés sont solubles dans le DMSO. Les résultats de la mesure de la conductivité ont révélé que les complexes de Co(II) et Fe(III) sont moléculaires tandis que le complexe de Ag(I) est ionique en solution. L’analyse thermogravimétrique des complexes a montré en général le départ de la matière organique, et les métaux sulfures comme résidus finaux. Les complexes métalliques ont été utilisés comme précurseurs pour la synthèse des nanoparticules de Ag2S non dopées et dopées au Co (II) et au Fe(III). Les paramètres de réaction tels que l'agent stabilisant (jus d’Alovera, d’Ail et de Clou de Girofle), le pourcentage de dopage et le dopant ont été variés. Les nanoparticules ont été caractérisées par spectroscopie UV-visible, qui a révélé un confinement quantique dans leurs bandes d'énergie comparé au matériau massif. Les énergies de bande interdite (Eg) des nanoparticules de Ag2S dopées varient entre [1,64 eV - 3,00 eV] , [1,68 eV - 2,77 eV] et [1,64 eV- 2,95 eV] respectivement dans le jus d’Aloevera, d’Ail et de Clou de Girofle. L'analyse structurale des nanomatériaux synthétisés par diffraction des rayons X sur poudre a révélé une phase monoclinique dans le jus de Clou de Girofle orthorhombique dans le jus d’Ail. Les paramètres de réactions n’ont pas eu d’effet sur la phase cristalline de ces nanoparticules. L’analyse par la Microscopie Electronique à Balayage (MEB) a montré en général des nanoparticules quasi-sphériques dont l’agglomération diminue avec le pourcentage du dopage au Co(II). Les tailles des cristallites non dopées et dopées, calculées à partir de l'équation de Debye-Scherrer, varient entre 14,65 nm et 52,98 nm. Les nanoparticules obtenues ont été utilisées comme photocatalyseurs pour dégrader le colorant bleu de méthylène (MB) sous irradiation UV. Les nanoparticules dopées ont présenté des taux de dégradation plus élevés comparé aux nanoparticules non dopées. Les nanoparticules dopées au Fe(III) à 10% ont montré un taux de dégradation plus élevé, de 98,21% après 75 min d’exposition sous irradiation ultraviolette, comparée aux nanoparticules dopées au Co(II). Les taux de dégradation des nanoparticules non dopées sont de 59,00%, 66,07% et 63,97% respectivement dans le jus d’Aloevera et de Clou de Girofle après 120 min d’irradiation.