Un photocatalyseur poreux pour éliminer les composés organiques volatils

Les COV, composés chimiques organiques volatils d’origine anthropique comme les peintures, les solvants, les produits ménagers…, sont parmi les principaux polluants de l’air intérieur et extérieur. Leur élimination par photocatalyse, c’est-à-dire par activation de réactions chimiques par la lumière, est une voie prometteuse, mais encore limitée par le rendement des photocatalyseurs classiques. Le dioxyde de titane est actuellement le matériau de référence pour ce type de réactions mais il absorbe peu la lumière solaire et la réaction se produit essentiellement à la surface des poudres ou des films utilisés.

Pour dépasser ces limites, des scientifiques de l’Institut des sciences moléculaires (CNRS / Université de Bordeaux / Bordeaux INP Aquitaine) et de l’Institut des sciences analytiques, de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (CNRS/Université de Pau et des pays de l’Adour) et du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS/Université de Bordeaux) ont développé des monolithes autoportants TiO₂–SiO₂ présentant une architecture poreuse hiérarchisée allant du micro- au macropore. Cette structure poreuse permet une très bonne circulation de la lumière et les gaz à éliminer, tout en maximisant la surface réactive. Le TiO₂ sous sa forme cristalline appelée « anatase », la phase la plus performante pour la photocatalyse, y est dispersé de manière homogène dans la matrice de silice. Le résultat est un matériau solide, stable et réutilisable, plus facilement manipulable que les poudres photocatalytiques conventionnelles.

Grâce à cette approche originale, les scientifiques montrent que leur matériau atteint jusqu’à 80 % de minéralisation complète d’un polluant modèle, la propan-2-one (acétone), même avec une très faible teneur en TiO₂. Cette efficacité remarquable est liée à son comportement de “métaféuille” (“meta-leaf”), qui capte la lumière et la fait circuler à l’intérieur du matériau, permettant ainsi une photocatalyse “en volume”. Un juste équilibre entre absorption et diffusion photonique pour une photodégradation en volume optimale des COVs.

Ces résultats publiés dans Chemical Communications ouvrent la voie à des systèmes de purification de l’air plus compacts, plus économes en matériau actif et plus faciles à régénérer, pour le traitement durable des émissions industrielles ou domestiques.

Rédacteur : CCdM