Synthèse et caractérisation des nano-poudres de dioxyde de titane TiO2. Etude de l’effet de dopage

Abstract

Nous avons étudié l’influence de la température de recuit et la concentration de dopage par fer et cobalt sur les propriétés physicochimiques des poudres de TiO2 obtenues par la voie de chimie douce. Lors de cette étude nous avons préparé une série d’échantillons a différentes températures de recuit (450°C, 600°C, 700°C, 750°C, 900°C) et une série à différents teneurs de dopage (0.5٪,5 9٪,23٪,35 ) pour le fer et (0.5٪, 9 pour le cobalt. Les échantillons ont été caractérisés par différentes techniques d’investigation : DRX, MEB, spectroscopie Raman, spectroscopie Infrarouge et spectroscopie UV-visible. L’analyse par diffraction X des poudres élaborées à l état dopé pour toutes les concentrations du fer et de cobalt, montre que les poudres se cristallisent dans la structure anatase. Nous notons une évolution des intensités des différents pics de diffraction en fonction de l’augmentation de la température de recuit et du pourcentage de dopant. Nous observons l’apparition d’un nouveau raie de diffraction qui correspond le plan (121) de la phase brookite dopage et la disparition des quelques pics de la phase anatase. Nous avons observé également que les poudres de TiO2 dopées à forte concentration possèdent des pics moins intenses que ceux dopées à faible concentration et non dopées. Nous avons aussi constaté la diminution de la taille des grains. La spectroscopie Raman des poudres de TiO2 dopées fer a confirmée les résultats obtenus par DRX. Elle montre que la phase brookite est apparait a faible concentration de fer (0.5 et disparait aux concentrations élevées (23 . Elle montre aussi qu’ils y a un déplacement et élargissements des bandes de vibration a cause de diminution de la taille des cristallites et l’augmentation de pression. La caractérisation optique des poudres de TiO2 dopées et non dopées, à partir des spectres d’absorptions, établissent que ces poudres sont transparentes dans le visible et opaque dans UV. Le calcule du gap, à partir des spectres d’absorptions, montre que ce dernier diminue en fonction de la température de recuit et le pourcentage de dopant présent dans le réseau de TiO2