Résumé
Les procédés catalytiques ont été largement étudiés comme une approche prometteuse pour fournir une énergie durable et des ressources en eau propre. Parmi ceux-ci, les procédés photocatalytiques et sonocatalytiques ont été adaptés comme des méthodes efficaces pour atteindre ces deux objectifs. Le facteur clé de ces procédés est l'utilisation de matériaux actifs capables d'éliminer les molécules nocives des eaux usées et de transformer les autres en produits à haute valeur ajoutée. Celles intégrées dans les procédés photocatalytiques doivent être actives sous l'effet de la lumière solaire. Aujourd'hui, l'accent est mis sur la préparation de photocatalyseurs efficaces et respectueux de l'environnement en utilisant des matières premières abondantes sur terre. L'un des objectifs de cette thèse est de préparer des nanoparticules cœur-coquille Ti@TiO2 exemptes de métaux nobles par le traitement sonohydrothermique de nanoparticules de titane disponibles dans le commerce dans de l'eau pure. Les propriétés structurelles, chimiques et optiques des nanoparticules cœur-coquille préparées ont été soigneusement étudiées et comparées à celles des nanoparticules de titane initiales. L'activité de ces particules a été testée pour la production photocatalytique d'hydrogène assistée par la chaleur et la dégradation des polluants par la lumière ou les ultrasons. La production d'hydrogène avec ces particules a été testée à partir d'une solution aqueuse composée de différents réactifs sacrificiels (alcools, mélange acide carboxylique/amine, et glucose) sous températures contrôlées et atmosphère inerte. Une amélioration de l'activité photocatalytique des NPs de Ti@TiO2 avec l'augmentation de la température (25 °C -95 °C) a été observée dans tous les systèmes étudiés. Le mécanisme du processus photocatalytique a été discuté en termes d'énergies d'activation apparentes et d'effets isotopiques cinétiques H/D. De plus, une étude comparative de l'activité des NPs de Ti@TiO2 a été réalisée. En outre, une étude comparative de l'activité de Ti@TiO2 et des NPs initiales de Ti0 pour la dégradation de certains polluants par la lumière et par les ultrasons a été étudiée ici. La présence de la coquille de TiO2 à la surface des NPs de Ti a montré une dégradation améliorée des molécules complexantes (EDTA) et des colorants organiques (RhB) sous la lumière en présence de Ar/20% O2 tandis qu'une activité plus élevée vers la dégradation sonocatalytique de l'EDTA a été observée avec les NPs de Ti0 passivées à l'air. t.Aux ultrasons à haute fréquence et en présence d'une atmosphère Ar/O2, une dégradation sonochimique efficace de la Rhodamine B a été observée même sans catalyseur.