L'utilisation de revêtements photo-actifs à base d'oxydes métalliques semi-conducteurs (OSC) présente un potentiel prometteur pour la lutte contre la pollution chimique et biologique de l'air, qu'il soit intérieur ou extérieur. L'oxyde de titane (TiO₂) de référence P25 (mélange de TiO2 anatase et rutile), est le matériau de référence dans ces applications mais ses performances pour l’abattement des oxydes d’azote (NOx) doivent être améliorées. Le projet DPOLAIR envisage donc la combinaison d’oxyde de titane (TiO2) anatase greffé sur des silices mésoporeuses de taille micrométrique à grande surface spécifique afin d’augmenter la quantité d’OSC au mètre carré de surface apparente améliorant ainsi ses performances. L’activité photocatalytique de ces composites a été évaluée par rapport à la dégradation des NOx (400 ppb) sur des échantillons de verre à l’échelle d’un réacteur de laboratoire.
Les performances photocatalytiques des oxydes décorés, Au/TiO2 et des composites décorés Au/TiO2/SBA-15, et non décorés, TiO2 et TiO2/SBA-15, ont été comparées sur verre pour l’abattement du NO. Les résultats ont montré l’intérêt qu’offre les composites TiO2/SBA-15 et Au/TiO2/SBA-15 par rapport au TiO2 seul avec des performances de dégradation accrues sous NO (40 % plus efficace que l’oxyde de référence TiO₂ P25) et une meilleure sélectivité.
Le deuxième objectif de DPOLAIR s’intéresse à l’étude de capteurs de qualité de l’air pour, d’une part, détecter en temps réel et à moindre coût des pics de pollution en NOx, et d’autre part, évaluer l’efficacité des matériaux photocatalytiques innovants mis au point pour minimiser ces pics en intensité et occurrence. L’usage de tels systèmes de mesure permettra de multiplier les points de surveillance en milieu urbain ou en intérieur. Ce travail a permis de développer un système de capteur bicouche (WO3/SnO2) efficace pour la détection de concentrations en NO2 de l’ordre de quelques centaines de ppb pour notre application. |
The use of photoactive coatings based on semiconductor metal oxides (SMOs) shows promising potential for combating chemical and biological air pollution, both indoors and outdoors. Titanium dioxide (TiO₂) P25 (a mix of anatase and rutile TiO₂) is the reference material for such applications, but its performance in reducing nitrogen oxides (NOx) needs improvement. The DPOLAIR project thus proposes combining anatase titanium dioxide (TiO₂) grafted onto mesoporous silicas with micrometric size and high specific surface area to increase the amount of SMO per square meter of apparent surface, thereby enhancing its performance. The photocatalytic activity of these composites has been evaluated for NOx degradation (400 ppb) on glass samples in a laboratory reactor.
The photocatalytic performances of decorated oxides, Au/TiO₂, and decorated composites Au/TiO₂/SBA-15, as well as undecorated TiO₂ and TiO₂/SBA-15, were compared on glass for NO reduction. Results demonstrated the advantages of TiO₂/SBA-15 and Au/TiO₂/SBA-15 composites over TiO₂ alone, with improved NO degradation performance (40% more efficient than the reference TiO₂ P25 oxide) and better selectivity.
The second objective of DPOLAIR focuses on developing air quality sensors to, on one hand, detect NOx pollution peaks in real time and at low cost, and on the other, assess the effectiveness of the innovative photocatalytic materials developed to reduce the intensity and frequency of these peaks. Such measurement systems will allow for increased monitoring points in urban or indoor environments. This work has enabled the development of a bilayer sensor system (WO₃/SnO₂) effective for detecting NO₂ concentrations at levels of a few hundred ppb for our application. |