De nouveaux matériaux pour améliorer la qualité de l'eau
Le projet PHOTOMAT (Tunable materials: Preparation, characterization and investigation of photocatalytic activity of new hybrid materials) a développé de nouveaux matériaux aux propriétés ajustables, combinant de bonnes propriétés mécaniques et une activité photocatalytique. Des matériaux sophistiqués ont été synthétisés, caractérisés et évalués en fonction de leur efficacité photocatalytique pour détruire des polluants tels que les polluants émergents. Les scientifiques ont mis au point des nanoparticules de carbone de haute qualité pour produire des nanocomposites de polymère. Ces nanoparticules de carbone comprennent de nanotubes de carbone ainsi que des feuilles de graphène fonctionnalisées. La croissance des nanotubes a été faite par dépôt de vapeur chimique, alors que les feuilles de graphène fonctionnalisé ont été synthétisées par expansion thermique rapide d'oxyde de graphite. La surface des matériaux a ensuite été modifiée grâce à une oxydation contrôlée et une chimie à base de diazonium. La modification de la surface des nanotubes a permis de contrôler in situ la synthèse de particules de dioxyde de titane (TiO2) sur les feuilles de graphène. En modifiant les groupes fonctionnels de surface, les chercheurs ont synthétisé des nanoparticules présentant différentes morphologies et exposant des facettes différentes. Il s'est avéré que la possibilité de contrôler la morphologie du TiO2 et son couplage avec le graphène a un profond impact sur l'activité photocatalytique du matériau mixte. Le graphène fonctionnalisé avec des groupes carboxyliques s'est avéré un bon candidat pour lier les groupes aminés dans les protéines. Un premier exemple probant a été rapporté sur l'utilisation de ce matériau mixte comme substrat pour un immuno-essai homogène multi analyte. Une autre tâche a consisté à préparer des oxydes semi-conducteurs et à les doper avec des éléments non métalliques. Différentes techniques ont été utilisées pour obtenir des matériaux présentant une morphologie différente et un rapport surface/volume élevé, les méthodes hydrothermales et par précipitation s'étant avérées parmi les plus prometteuses. L'oxyde de zinc dopé au cérium a démontré une capacité exceptionnelle pour la photocatalyse et la décomposition des polluants. Les scientifiques ont combiné des nanotubes de carbone, du graphène fonctionnalisé et des nanoparticules semi-conductrices dans des films polymériques durcis aux ultraviolets. Les films durcis avec des charges de carbone dispersé se sont avérés être de bons photocatalyseurs, et les films réticulés contenant du graphène fonctionnalisé à l'or ont démontré une meilleure conductivité électrique. Les scientifiques ont exploré plusieurs voies pour obtenir des composites autoportants dans lesquels les matériaux peuvent être dispersés. Ils ont en particulier utilisé l'électrofilature, des échafaudages de graphène, des composites à conductibilité thermique, et des membranes fonctionnalisées à la polydopamine. Les matériaux électrofilés sont composés de fibres nanoscopiques et permettent d'obtenir des films présentant des rapports surface/volume très élevés et donc une excellente efficacité photocatalytique. Des membranes fonctionnalisées avec la polydopamine ont démontré une capacité exceptionnelle à décomposer les matières colorantes dans les eaux usées. Les matériaux révolutionnaires de PHOTOMAT ont un impact important sur la dégradation par photocatalyse des polluants dans l'eau, et donc sur la protection de la santé publique en Europe.
Mots‑clés
Matériaux mixtes, polluants de l'eau, PHOTOMAP, activité photocatalytique, nanotubes de carbone, graphène, oxyde de zinc dopé
