Projet de fin d'étude : Synthèse et caractérisation de l'hétérojonction ZnBi2O4/BiOCl pour l'amélioration de l'activité photocatalytique sous lumière visible

Etudiant : AIT AARIB MOURAD

Filière : Master Chimie des Matériaux Innovants (CMI)

Encadrant : Pr. OUAMMOU ABDELKRIM

Annèe : 2026

Résumé : Ce travail a permis d’élaborer ZnBi₂O₄ par voie hydrothermale, BiOCl par précipitation et un matériau biphasé 0,5-BiOCl/ZnBi₂O₄. La DRX confirme la présence des phases attendues dans la limite de détection de la technique. Les tailles moyennes des domaines cohérents sont d’environ 40 ± 5 nm pour ZnBi₂O₄ et 36,31 nm pour BiOCl. Les observations MEB mettent en évidence une morphologie granulaire agglomérée pour ZnBi2O4, des assemblages en feuillets de type fleur pour BiOCl et la coexistence de morphologies distinctes dans le composite. Les analyses EDS détectent les éléments constitutifs de chaque matériau. Les mesures optiques donnent des énergies de bande interdite de 2,64 eV pour ZnBi₂O₄, 3,30 eV pour BiOCl et 2,61 eV pour le composite. L’association des deux phases élargit légèrement la réponse optique par rapport à BiOCl et maintient une absorption dans la partie bleu-violet du visible. Cette faible variation de Eg ne suffit cependant pas à démontrer une séparation plus efficace des charges ; elle constitue seulement un indice de modification de l’environnement électronique du matériau composite. Lors des essais photocatalytiques, la photolyse directe de la rhodamine B reste faible, avec 4,881 % de disparition après 100 min. ZnBi₂O₄ présente une activité limitée, tandis que le composite conduit à une décoloration quasi totale en 50 min. Le couplage améliore donc nettement le comportement de ZnBi₂O₄. Toutefois, BiOCl seul provoque une disparition beaucoup plus rapide de la bande d’absorption, en environ 10 min. Dans les conditions rapportées, l’hétérojonction ne dépasse donc pas le meilleur constituant. L’objectif d’une amélioration globale doit être nuancé et évalué à partir de constantes cinétiques obtenues dans des conditions strictement identiques.