Soutenance de thèse de Karla CERVANTES-DIAZ – 30/05/2023

Karla CERVANTES-DIAZ a soutenu sa thèse

le 30 Mai 2023

Design of mesoporous SiC membranes from polymeric precursors for water filtration

devant le jury composé de :
– Caroline ANDRIANTSIFERANA, MCF HDR, LGC, Université de Toulouse – Rapporteur
– Arnaud BRIOUDE, Professeur, LMI, Université Claude Bernard, Lyon – Rapporteur
– Sandrine BAYLE, Maître Assistant HDR, IMT Mines Alès – Examinateur
– David CORNU, Professeur, IEM, ENSCM, Montpellier – Examinateur
– Julien CAMBEDOUZOU, Professeur, IEM, ENSCM, Montpellier – Directeur de thèse
– Martin DROBEK, Chargé de Recherche CNRS, IEM, Montpellier – Invité

Abstract:

This study aimed to synthesize mesoporous SiC using the soft template method by employing AHPCS preceramic polymer as SiC precursor and SBS triblock copolymer as the template for pore creation. The synthesis of SiC was carried out under various conditions, including different temperatures and the use of a catalyst, to evaluate which condition gave the highest specific surface area.

The resulting method was used to impregnate SiC on an α-Al₂O₃ support to create a photocatalytic SiC membrane. This obtained membrane was evaluated for the degradation of methylene blue dye under UV light, as well as for water filtration in diffusion and filtration mode, obtaining a specific degradation rate comparable to that obtained for TiO₂ membranes.

In addition, a SiC foam was synthesized using a waste PU foam as a template by following the same procedure for SiC fabrication, by the replica method. This material was evaluated as a photocatalyst to degrade methylene blue under visible light, and to test reusability. The results obtained were satisfactory, since the degradation of dye was close to 90%, demonstrating satisfactory results. Similarly, a photocatalyst was fabricated using PAN fibers as template, instead of the PU foam, following the same protocol used for the SiC foam synthesis.  This material exhibited a dye degradation of around 94% under visible light. The bandgap, specific surface area and pore size were calculated for all the photocatalytic material synthesized, and they were characterized by different techniques to observe their structure and composition.

Résumé :

Cette étude visait à synthétiser du SiC mésoporeux à l’aide de la méthode du soft-template en utilisant le polymère précéramique AHPCS comme précurseur du SiC et le copolymère tribloc SBS comme moule pour la création de pores. La synthèse du SiC a été réalisée dans différentes conditions, dont différentes températures et l’utilisation d’un catalyseur, afin d’évaluer quelle condition donnait la surface spécifique la plus élevée.

La méthode obtenue a été utilisée pour imprégner le SiC sur un support α-Al₂O₃ afin de créer une membrane photocatalytique en SiC. Cette membrane a été évaluée pour la dégradation du bleu de méthylène sous lumière UV, ainsi que pour la filtration de l’eau en mode diffusion et filtration, obtenant un taux de dégradation spécifique comparable à celui obtenu pour les membranes de TiO₂.

En outre, une mousse de SiC a été synthétisée en utilisant de la mousse de PU usagée comme template en suivant la même procédure de fabrication du SiC. Ce matériau a été évalué comme photocatalyseur pour dégrader le bleu de méthylène sous la lumière visible et pour tester sa réutilisation. Les résultats obtenus étaient satisfaisants, puisque la dégradation du colorant était proche de 90 %.. De même, un photocatalyseur a été fabriqué en utilisant des fibres PAN comme template, en suivant le même protocole que celui utilisé pour la synthèse de la mousse de SiC.  Ce matériau a montré une dégradation du colorant d’environ 94% sous lumière visible. La bande interdite, la surface spécifique et la taille des pores ont été calculées pour tous les matériaux photocatalytiques synthétisés, et ils ont été caractérisés par différentes techniques pour observer leur structure et leur composition.