Elaboration et caractérisation physico-chimique de nanostructures d'oxyde de Zinc (ZnO) en vue d'applications photoélectrocatalytique
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
Zinc oxide (ZnO) nanostructures have been synthesized by electrochemical deposition. The nanostructures were developed by electrodeposition under direct potential (DE) and pulsed potential (PE) onto Indium-doped tin oxide (ITO) substrate from Zinc nitrate solution (Zn(NO3)2). The results show that the phoelectrochemical properties of ZnO thin films obtained by pulsed electrodeposition are better than those obtained by direct electrodeposition. Thus, we chose the PE method for the elaboration of ZnO thin films and we varied the deposition time (ton) and the rest time (toff). The films obtained were used as electrodes in the photoelectrodegradation of the anionic dyes: methylene blue (MB) and methyl orange (MO). Those latter are used as model molecules of organic pollutants. The physicochemical characterizations show that the properties and the photo-activity of the ZnO films are better at short durations of ton = 1s and toff = 1s. X-ray diffraction analysis revealed that the obtained ZnO is pure and has a hexagonal wurtzite structure with a preferred orientation along the c axis. Scanning electron microscopy (SEM) images present a significant shift towards nanodrodes at short deposition duration. The photocurrent response revealed that the conductivity of ZnO thin films is n-type and that the response is higher at low ton values. The ZnO film deposited during 1s for a rest time toff = 1s allows faster degradation of methylene blue and methyl orange
Description
Des nanostructures d’oxyde de zinc (ZnO) ont été synthétisées par voie électrochimique. Les nanostructures ont été élaborées par électrodéposition à potentiel imposé (ED) et à potentiel pulsé (EP) sur un substrat d'oxyde d’étain dopé à l’indium (ITO), à partir d’une solution de nitrate de zinc (Zn(NO3)2). Les résultats montrent que les propriétés phoélectrochimiques des films minces de ZnO obtenus par voie de l'électrodéposition pulsée sont meilleures par rapport à ceux obtenus par électrodéposition directe. A cet effet, nous avons choisi la méthode EP pour l’élaboration de couches minces de ZnO et nous avons fait varier le temps de dépôt (ton) et le temps de repos (toff). Les films obtenus ont été utilisés comme électrodes dans la photoélectrodégradation des colorants anioniques : bleu de méthylène (BM) et l’orange de méthyle (OM). Ces derniers sont pris comme molécules modèles des polluants organiques. Les caractérisations physico-chimiques montrent que les propriétés et la photo-activité des films de ZnO sont meilleures aux faibles durées de ton =1s et toff=1s. L’analyse par la diffraction des rayons X montre que ZnO obtenu est pur et il a une structure hexagonale wurtzite qui présente une orientation préférentielle selon l’axe c. Les images au microscope électronique à balayage (MEB) présentent un changement significatif vers des nanobatonnêts à faible durée d’électrodéposition. La réponse du photocourant a révélé que la conductivité des films minces de ZnO est de type n et que la réponse était plus élevée aux faibles valeurs de ton. Le film de ZnO déposé pendant 1s pour un temps de repos toff = 1s permet une dégradation plus rapide du bleu de méthylène et le méthyle orange