Synthèse des poudres ultrafines de TiO[indice inférieur 2] par plasma inductif

Abstract

La synthèse de poudres nanométriques de dioxyde de titane en phase gazeuse par oxydation de tétrachlorure de titane est étudiée dans un réacteur a plasma couplage inductif. La taille des particules produites ainsi que la composition des phases sont contrôlées par la quantité relative entre J'oxygène et Ie TIC14, la nature et Ie taux d'alimentation de gaz de trempe. Une morphologie sphérique est prédominante dans les poudres obtenues avec une taille qui varie entre 10 et 100 nm. Le rôle du dioxyde de silicium comme dopant dans la formation de poudres ultrafines de dioxyde de titane est aussi étudié. La production des poudres par oxydation de la phase vapeur de TiCI4 est réalisée dans ce cas en présence de tétrachlorure de silicium. La présence de dioxyde de silicium diminue la taille des poudres produites et augmente leur surface spécifique. L'analyse thermogravimétrique montre une température plus élevée pour la transformation de phase de I'anatase au rutile. Les effets des différentes quantités de dopage par silicium sur la taille et la composition de phase sont présentés. Une évaluation de I'activité photocatalytique pour la destruction de phenol dans I'eau est réalisée. Cette application potentielle de ces poudres est importante pour les traitements des eaux usées. Les resultats des tests sont compares avec ceux obtenus utilisant des poudres ultrafines commerciales de la compagnie Degussa. Les poudres ayant un taux de TiCI4 plus élevé donnent une plus grande photoactivité si on les compare avec les poudres ayant des taux plus faibles pour la même puissance.

Abstract: The gas phase synthesis of nanosized titania powders was experimentally investigated by oxidation of titanium tetrachloride in an induction plasma reactor.The product titania particle size as well as their phase composition were controlled mainly by the relative amounts of oxygen to TiCl[indice inférieur 4] in the flame, the nature and the rate of the quenching gas. Spherical particle morphology was predominant in the powders produced with a mean particle diameter in the range of 10 to 100 nm. The rote of silica as dopant in the formation of ultra-fine titania was also studied in the induction plasma reactor. Titania was produced by the vapour phase oxidation of TiCl[indice inférieur 4] in the presence of dopant silicon tetrachloride vapour.The presence of silica decreased the particle sizes of the produced powders and increased their specific surface area. Differential thermal analysis (DTA) showed retardation in the phase transformation from anatase to rutile in the presence of silica doping of the powder.The effects of different amount of silica dopants on titania phase composition and particle size are presented. An evaluation of the photocatalytic activity of powders produced was evaluated for the destruction of phenol in water. This application is important in wastewater treatment.The results of the tests are compared with commercially available ultra-fine titania powders, Degussa P25.The powders obtained with a higher TiCl[indice inférieur 4] flow rate showed higher photoactiviy than those produced at lower TiCl[indice inférieur 4] flow rates, for the same plate power.