Abstract
Cette étude vise à démontrer la faisabilité de la photo-production d'H2 et de la photo-dégradation simultanée de micro-polluants organiques dans une cellule photo-électrochimique (PEC). Parmi les diverses couches semi-conductrices utilisées comme photo-anodes de PEC, celles à base de TiO2 de morphologie colonnaire dendritique possèdent suffisamment de sites réactifs sur leur surface et sont suffisamment propices aux transferts de charge et de masse pour une activité photo-catalytique dans l’UV . La présence à la surface de TiO2 d’un polymère conducteur de type poly (3,4-éthylènedioxythiophène) -PEDOT- est susceptible d’améliorer le transfert d'électrons et le comportement photo-catalytique de la couche de TiO2 en augmentant la conductivité électrique et la création de photo excitons (e-/h+) dans le spectre visible. Dans ce contexte, les caractéristiques morphologiques et structurales de couches minces de TiO2 anatase et de PEDOT respectivement obtenues par dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) et dépôt chimique en phase vapeur oxydant (oCVD) ont été étudiées et corrélées à leurs propriétés photo-électro-catalytiques. Les procédés CVD utilisés permettent un contrôle de l’épaisseur, de la composition chimique, de l’uniformité et de la microstructure des couches minces déposées et sont extrapolables à grande échelle. L'augmentation de l'épaisseur des films de TiO2 entre 235 à 1600 nm entraîne une évolution de leurs morphologies de structures denses et angulaires à des colonnes arborescentes isolées et nanostructurées avec une diminution concomitante de la résistance de transfert de charge. La bi-couche PEDOT/TiO2 avec une épaisseur de TiO2 de 1600 nm présente un photo-courant optimal et stable (0,25 mA/cm2 à 1,9 V/RHE) conforme à la littérature [3] et environ 1,8 fois supérieur à celui du film de TiO2 nu de même épaisseur. Ce comportement indique une amélioration significative en nombre de porteurs de charge inhérente à la présence de la couche de PEDOT. Ces travaux se poursuivent dans l’optique d’optimiser les conditions de préparation des photo-anodes PEDOT/TiO2, de mesurer la production d’H2 réelle, en vue du couplage avec la remédiation des eaux.