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| Titre : |
Elaboration des films minces de TiO? et étude de l’effet de dopage en Zinc sur leurs propriétés |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
KSOURI, Amina ; Souad Laghrib, Directeur de thèse |
| Editeur : |
Setif:UFA |
| Année de publication : |
2014 |
| Importance : |
1vol. (60f.) |
| Format : |
30cm. |
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Chimie
|
| Mots-clés : |
elaboration,films,minces,TiO2,dopage,zinc |
| Résumé : |
Conclusion générale
Le travail présenté dans ce mémoire a porté sur l’élaboration et la caractérisation des films minces de TiO2 élaborés par voie Sol-Gel (trempage-tirage). Les films obtenus sont le TiO2 non dopés et le TiO2 dopés à 2%, 4% et 8% en Zinc et ils ont subis un recuit à 500 0C pendant une heure. On a étudié l’effet de la concentration de dopage sur les propriétés structurales et optiques.
Plusieurs techniques ont été utilisées pour la caractérisation des échantillons : la diffraction des rayons X (DRX) pour la caractérisation structurales et la spectroscopie UV-VISIBLE en transmission pour l’étude des propriétés optiques.
La DRX nous permis de révéler que tous les films obtenus sont d’une structure anatase présentée par un pic très intense (101). On a remarqué aussi que l’incorporation du Zinc a fais augmenter l’intensité des pics indiquant la phase anatase et ce ci est expliqué par une diminution de la taille des grain. Elles passent de 55,9 nm pour les films non dopés à 36,1 nm pour ceux dopés à 8% en Zinc.
Par microscopie électronique à balayage nos films ont présenté une topographie similaire. Leurs images ont montré une morphologie homogène, dense, compact et un peu rugueuse, constituée des grains dont leurs tailles changent avec le taux du Zinc introduit.
L’étude des propriétés optiques des films minces TiO2 a montré que ces derniers sont transparents dans le visible et opaques dans l’UV. Aussi; La variation de la transmission avec l’élévation du pourcentage du Zinc est remarquable.
Le Gap optique calculé a partir des courbes d’absorption a diminué en fonction du pourcentage du Zinc confirmant la diminution de la taille des grains calculées à la mi-hauteur des pics (101) obtenus par DRX.
On note que cette étude est préliminaire a pour but d’optimiser certains paramètres expérimentaux tels que : la température et le temps de recuit, le nombre de couches et le taux de dopage.
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| Note de contenu : |
Sommaire
Introduction générale………………………………………………..…………1
Chapitre I : CONTEXTE GENERAL : TIO2, PROPRIETES ET APPLICATIONS
I.1. Le Dioxyde de titane ……………………………………………. 3
I.2. Propriétés des couches minces de TiO2…………………………. 4
I.2.1. Propriétés Structurales …………………………………………………………. 4
I.2.1.1. Structure du TiO2…………………………………………………………… 4
I.2.1.2. Stabilité des phases cristallines ……………………………………………. .8
I.2.2. Propriétés optiques des couches minces de TiO2……………………………… 9
I.2.3. Propriétés électriques des couches minces de TiO2……………………………………… 10
I.3. Effet de taille………………………………………………………………… 11
I.4. Limites du TiO2 et modifications…………………………………………… 11
1.5. Dopage du dioxyde de titane………………………………………………… 12
1.5.1 Dopage cationique…………………………………………………………… 12
1.5.2 Dopage anionique……………………………………………………………. 12
I.6. Les applications du TiO2 ……………………………………………………. 13
I.6.1. Photocatalyse hétérogène……………………………………………………. 14
I.6.2. La photochimie ………………………………………………………………. 15
I.6.3. L’optique…………………………………………………………………….. 16
I.6.4. Autres applications ………………………………………………………….. 16
I.7. Méthodes d’élaboration des films minces de dioxyde de titane ……………... 17
I.8. Méthode Sol- Gel………………………………………………………………. 18
I.8.1. Principe de la technique ……………………………………………………. 20
I.8.2. Méthodes de dépôt des couches minces par voie sol-gel …………………. 21
I.8.2.1.Centrifugation « Spin-coating » ……………………………………………. 21
I.8.1.2. Trempage-retrait « Dip-coating »…………………………………………… 22
I.8.2.3. L’enduction laminaire …………………………………………………….. 25
I.8.2.4. L’aérosol-gel ………………………………………………………………. 26
I.8.3. Facteurs influençant la qualité des films minces ……………………….. 26
I.8.3.1. Choix des substrats ……………………………………………………….. 26
I.8.3.2. Densification des couches minces obtenues ……………………………….. 27
I.8.4. Les avantages de la technique ……………………………………………. 28
I.8.5. Les applications de la technique ……. ……………………………………. 28
Références bibliographiques……………………………………………………… 31
Chapitre II : METHODES DE CARACTERISATION
II.3. Diffractométrie des Rayons X (DRX) ……………………………………… 36
II.1 Microscopie Electronique a Balayage (MEB)…………………………………. 37
II .3.Spectroscopie UV–Visible ……………………………………………………. 39
Références bibliographiques………………………………………………………. 41
Chapitre III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
III- ELABORATION DES COUCHES MINCES DE TiO2 PAR VOIE SOL-GEL….43
III.1.Partie expérimentale ……………………………………………………….. 43
III.1.1.Préparation des solutions …………………………………………………… 43
III.1.2.Préparation des substrats …………………………………………………….. 43
III.1.3 Dispositif d’élaboration des couches minces par la
méthode trempage- tirage ou dip-coating …………….44
III.1.4.Séchage ……………………………………………………………… ………46
III.1.5. Le recuit…………………………………………………………………….. 47
III.2.Etude des propriétés des films TiO2 dopés au Zn ou non dopés …………. 48
III.2.1.Etude cristallographique……………………………………………………… 48
III.2.1.1. Etude par Diffraction des Rayons X ……………………………………. 49
III.2.1.2.Taille des grains de TiO2 dopé et non dopé………………………………. 50
III.2.2.Microscopie environnementale à balayage électronique ………………… 51
III.2.3 .Caractérisation optique ………………………………………….…………..53
III.2.3.1. Effet du taux de dopage des films TiO2 par le Zinc sur le taux de transmittance à des longueurs d’onde entre 200 nm et 800nm. …………………………………… 54
III.2.3.2.Détermination de la bande interdite des films TiO2 dopés ou non dopés … 55
Références bibliographiques…………………………………………………………58
Conclusion générale ………………………………………………………………….59
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| Côte titre : |
MACH/0022 |
Elaboration des films minces de TiO? et étude de l’effet de dopage en Zinc sur leurs propriétés [texte imprimé] / KSOURI, Amina ; Souad Laghrib, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2014 . - 1vol. (60f.) ; 30cm.
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Chimie
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| Mots-clés : |
elaboration,films,minces,TiO2,dopage,zinc |
| Résumé : |
Conclusion générale
Le travail présenté dans ce mémoire a porté sur l’élaboration et la caractérisation des films minces de TiO2 élaborés par voie Sol-Gel (trempage-tirage). Les films obtenus sont le TiO2 non dopés et le TiO2 dopés à 2%, 4% et 8% en Zinc et ils ont subis un recuit à 500 0C pendant une heure. On a étudié l’effet de la concentration de dopage sur les propriétés structurales et optiques.
Plusieurs techniques ont été utilisées pour la caractérisation des échantillons : la diffraction des rayons X (DRX) pour la caractérisation structurales et la spectroscopie UV-VISIBLE en transmission pour l’étude des propriétés optiques.
La DRX nous permis de révéler que tous les films obtenus sont d’une structure anatase présentée par un pic très intense (101). On a remarqué aussi que l’incorporation du Zinc a fais augmenter l’intensité des pics indiquant la phase anatase et ce ci est expliqué par une diminution de la taille des grain. Elles passent de 55,9 nm pour les films non dopés à 36,1 nm pour ceux dopés à 8% en Zinc.
Par microscopie électronique à balayage nos films ont présenté une topographie similaire. Leurs images ont montré une morphologie homogène, dense, compact et un peu rugueuse, constituée des grains dont leurs tailles changent avec le taux du Zinc introduit.
L’étude des propriétés optiques des films minces TiO2 a montré que ces derniers sont transparents dans le visible et opaques dans l’UV. Aussi; La variation de la transmission avec l’élévation du pourcentage du Zinc est remarquable.
Le Gap optique calculé a partir des courbes d’absorption a diminué en fonction du pourcentage du Zinc confirmant la diminution de la taille des grains calculées à la mi-hauteur des pics (101) obtenus par DRX.
On note que cette étude est préliminaire a pour but d’optimiser certains paramètres expérimentaux tels que : la température et le temps de recuit, le nombre de couches et le taux de dopage.
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| Note de contenu : |
Sommaire
Introduction générale………………………………………………..…………1
Chapitre I : CONTEXTE GENERAL : TIO2, PROPRIETES ET APPLICATIONS
I.1. Le Dioxyde de titane ……………………………………………. 3
I.2. Propriétés des couches minces de TiO2…………………………. 4
I.2.1. Propriétés Structurales …………………………………………………………. 4
I.2.1.1. Structure du TiO2…………………………………………………………… 4
I.2.1.2. Stabilité des phases cristallines ……………………………………………. .8
I.2.2. Propriétés optiques des couches minces de TiO2……………………………… 9
I.2.3. Propriétés électriques des couches minces de TiO2……………………………………… 10
I.3. Effet de taille………………………………………………………………… 11
I.4. Limites du TiO2 et modifications…………………………………………… 11
1.5. Dopage du dioxyde de titane………………………………………………… 12
1.5.1 Dopage cationique…………………………………………………………… 12
1.5.2 Dopage anionique……………………………………………………………. 12
I.6. Les applications du TiO2 ……………………………………………………. 13
I.6.1. Photocatalyse hétérogène……………………………………………………. 14
I.6.2. La photochimie ………………………………………………………………. 15
I.6.3. L’optique…………………………………………………………………….. 16
I.6.4. Autres applications ………………………………………………………….. 16
I.7. Méthodes d’élaboration des films minces de dioxyde de titane ……………... 17
I.8. Méthode Sol- Gel………………………………………………………………. 18
I.8.1. Principe de la technique ……………………………………………………. 20
I.8.2. Méthodes de dépôt des couches minces par voie sol-gel …………………. 21
I.8.2.1.Centrifugation « Spin-coating » ……………………………………………. 21
I.8.1.2. Trempage-retrait « Dip-coating »…………………………………………… 22
I.8.2.3. L’enduction laminaire …………………………………………………….. 25
I.8.2.4. L’aérosol-gel ………………………………………………………………. 26
I.8.3. Facteurs influençant la qualité des films minces ……………………….. 26
I.8.3.1. Choix des substrats ……………………………………………………….. 26
I.8.3.2. Densification des couches minces obtenues ……………………………….. 27
I.8.4. Les avantages de la technique ……………………………………………. 28
I.8.5. Les applications de la technique ……. ……………………………………. 28
Références bibliographiques……………………………………………………… 31
Chapitre II : METHODES DE CARACTERISATION
II.3. Diffractométrie des Rayons X (DRX) ……………………………………… 36
II.1 Microscopie Electronique a Balayage (MEB)…………………………………. 37
II .3.Spectroscopie UV–Visible ……………………………………………………. 39
Références bibliographiques………………………………………………………. 41
Chapitre III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
III- ELABORATION DES COUCHES MINCES DE TiO2 PAR VOIE SOL-GEL….43
III.1.Partie expérimentale ……………………………………………………….. 43
III.1.1.Préparation des solutions …………………………………………………… 43
III.1.2.Préparation des substrats …………………………………………………….. 43
III.1.3 Dispositif d’élaboration des couches minces par la
méthode trempage- tirage ou dip-coating …………….44
III.1.4.Séchage ……………………………………………………………… ………46
III.1.5. Le recuit…………………………………………………………………….. 47
III.2.Etude des propriétés des films TiO2 dopés au Zn ou non dopés …………. 48
III.2.1.Etude cristallographique……………………………………………………… 48
III.2.1.1. Etude par Diffraction des Rayons X ……………………………………. 49
III.2.1.2.Taille des grains de TiO2 dopé et non dopé………………………………. 50
III.2.2.Microscopie environnementale à balayage électronique ………………… 51
III.2.3 .Caractérisation optique ………………………………………….…………..53
III.2.3.1. Effet du taux de dopage des films TiO2 par le Zinc sur le taux de transmittance à des longueurs d’onde entre 200 nm et 800nm. …………………………………… 54
III.2.3.2.Détermination de la bande interdite des films TiO2 dopés ou non dopés … 55
Références bibliographiques…………………………………………………………58
Conclusion générale ………………………………………………………………….59
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