Nouvelle classe de photocatalyseurs activés par la lumière visible

Le développement de matériaux photocatalytiques efficaces sous irradiation dans le domaine visible permettrait d'utiliser de manière plus rationnelle l'énergie solaire et d'apporter ainsi des solutions à de nombreux problèmes environnementaux. Une équipe du Laboratoire de chimie-physique (CNRS / Université Paris-Sud) (1) vient de synthétiser des nanofils de polymères semi-conducteurs. Ces nanofils montrent une activité photocatalytique élevée sous illumination dans le visible ou l'UV en dégradant entièrement des polluants organiques en CO2 et H2O. Ces résultats sont publiés dans le journal Nature Materials.

Le dioxyde de titane est le photocatalyseur le plus étudié car il est performant, peu cher et très stable. Néanmoins, il est actif sous irradiation dans l'UV qui ne constitue qu'environ 4% du spectre solaire. Ainsi, le développement de photocatalyseurs stables et actifs sous irradiation par la lumière visible reste un défi important.

Les chercheurs ont utilisé des mésophases hexagonales gonflées (réseaux constitués d'auto-assemblage de surfactants organisés en 3D) comme moules pour synthétiser des nanostructures de polymères semi-conducteurs. Des nanofils d'un polymère conjugué, le poly(diphénylbutadyine) (PDPB), ont ainsi été synthétisés par photopolymérisation. Ces nanofils montrent une activité photocatalytique élevée sous illumination UV et visible en dégradant totalement des polluants organiques pour les transformer en CO2 et H2O.

L'activité photocatalytique des nanofils de PDPB est supérieure à celle d'un photocatalyseur plasmonique (dioxyde de titane modifié en surface par des nanoparticules d'argent). Les chercheurs ont également montré que le polymère PDPB sous forme de microbilles présentait une très faible activité photocatalytique, d'où l'importance de la nanostructuration pour les propriétés photocatalytiques.

Ces nanomatériaux organiques semi-conducteurs, très stables même après plusieurs cycles photocatalytiques, constituent une nouvelle classe de photocatalyseurs qui pourraient avoir des applications pour des surfaces autonettoyantes, la génération d'hydrogène et dans les domaines du photovoltaïque et des cellules solaires.


Note:

(1) En collaboration avec des chercheurs du Laboratoire Charles Coulomb (CNRS/Université de Montpellier), du Laboratoire de physicochimie des polymères et interfaces (Université de Cergy-Pontoise) et du Laboratoire de réactivité de surface (CNRS / UPMC).

Référence:

Srabanti Ghosh, Natalie A. Kouamé, Laurence Ramos, Samy Remita, Alexandre Dazzi, Ariane Deniset-Besseau, Patricia Beaunier, Fabrice Goubard, Pierre-Henri Aubert, Hynd Remita
Conducting Polymer Nanostructures for Photocatalysis under Visible-Light