Élaboration et étude des propriétés structurales et photocatalytiques d’oxydes mixtes dérivés de pérovskites d’orthoferrite de Lanthane (LFO) : La1-xAxFe1-yByO3

ACHOUR, ACHOUAK (2025) Élaboration et étude des propriétés structurales et photocatalytiques d’oxydes mixtes dérivés de pérovskites d’orthoferrite de Lanthane (LFO) : La1-xAxFe1-yByO3. Doctoral thesis, Université Mohamed Khider (Biskra - Algérie).

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Abstract

Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier l'impact de substitutions cationiques au sein d’une pérovskite de ferrite de lanthane LaFeO₃ sur ses propriétés physico-chimiques. En substituant partiellement le Lanthane par des éléments de terres rares (Nd, Sm, Gd, Y) et le Fer par du Chrome (Cr), nous avons synthétisé une série de nouveaux composés catalyseurs de formule La1-xAxFe1-yByO3 (A= Gd3+ ; Nd3+ ; Y3+ et Sm+3 ; B= Cr3+) avec x = 0,25 et y = 0,3 et nous avons cherché à améliorer les propriétés structurales, morphologiques et optiques de ce matériau, en vue d'optimiser son activité photocatalytique. Les différents catalyseurs ont été préparés par la méthode céramique, puis calcinés à 1200°C. Leur caractérisation a été réalisée par diverses techniques : diffraction des rayons X (DRX) et affinement de Rietveld, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), spectroscopie Raman, microscopie électronique à balayage couplée à une analyse par dispersion d'énergie (MEB-EDS), désorption-adsorption de N2 (BET) et spectroscopie UV-visible. Les analyses structurales (DRX, Rietveld, FTIR, Raman, EDS) ont confirmé la formation d'une structure pérovskite orthorhombique de groupe d'espace Pnma pour toutes les compositions, indiquant la réussite des substitutions cationiques aux sites A et/ou B. L'examen de la morphologie a révélé des grains de tailles variées présentant une forme pseudo-sphérique et des pores. Les isothermes de désorption-adsorption- d'azote ont mis en évidence un comportement de type II+IV avec une hystérésis de type H3, caractéristique de matériaux mésoporeux. Les surfaces spécifiques BET, généralement faibles, ont atteint une valeur maximale de 92,71 m²/g pour le catalyseur (LGFCO).Les mesures d'absorption UV-visible ont permis de déterminer les gaps énergétiques (Eg) des différents matériaux. Ces valeurs sont systématiquement inférieures à celle du ferrite de lanthane non dopé (2,50 eV), avec un minimum de 2,21 eV pour le catalyseur LGFCO. Les tests photocatalytiques, réalisés sur la dégradation du bleu de méthylène sous irradiation solaire, ont montré une efficacité de dégradation maximale de 67% après 240 minutes. La cinétique de réaction suit un modèle de pseudo-premier ordre, avec une constante de vitesse apparente (kapp) maximale de 0,00466 min⁻¹ pour le catalyseur LGFCO, témoignant d'une activité photocatalytique supérieure. Ces résultats suggèrent que ce matériau pourrait être un candidat prometteur pour la dégradation de polluants organiques en solution aqueuse et ouvrent des perspectives intéressantes dans le développement de nouveaux matériaux photocatalytiques performants pour la dépollution de l'eau.

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