Effect of physical chemistry parameters in photocatalytic properties of TiO2 nanocrystals

We used a new synthesis of TiO2 anatase 6 nm nanocrystals prepared at room temperature (Hegazy and Prouzet, 2012 [10]) to explore the influence of different physical-chemical parameters on photocatalysis, and bench-tested the material against two commercial powders made of either pure anatase (Sigma™), or composite anatase–rutile particles (P25 Degussa™). The initial as-synthesised material demonstrates a low photocatalytic activity, which is greatly improved after thermal activation as a result of improved crystallinity without any drastic change in crystal size. The influence of several other parameters was studied, the resulting tests being compared with commercial products. The cumulative improvement provided by these different parameters led finally to a material that exhibits a higher photocatalysis compared to commercial anatase, and similar to the commercial material usually used for reference (P25). This study, which can apply to other titania materials, illustrates how the post-treatment and process adaptation can help to optimise an initial material.

RésuméNous avons utilisé une nouvelle forme nanocrystalline (6 nm) d’oxyde de titane anatase préparée à température ambiante (Hegazy and Prouzet, 2012 [10]) pour explorer l’influence de différents paramètres physico-chimiques sur les propriétés photocatalytiques de ce matériau, en comparaison avec deux produits commerciaux formés, soit de pure anatase (Sigma™) ou d’un mélange rutile–anatase (P25 Degussa™). Le matériau initial ne présente pas de propriétés photocatalytiques importantes, mais celles-ci sont grandement améliorées par un traitement thermique adapté, qui améliore la cristallinité sans modifier la taille des cristaux. L’influence de plusieurs autres paramètres a été étudiée, les résultats de tests étant comparés à ceux des produits commerciaux. L’amélioration cumulée apportée par l’optimisation de ces différents paramètres a conduit finalement à une activité photocatalytique supérieure à celle de la phase anatase commerciale, et similaire à celle de la phase mixte habituellement utilisée comme référence (P25). Cette étude, qui pourrait être appliquée à d’autres matériaux, montre combien les traitements post-synthèse et l’adaptation du procédé peuvent aider à l’optimisation du matériau initial.