Elaboration de nanoparticules de TiO2 dopés Al et co-dopés Y et étude de leurs propriétés optiques et structurales.

Abstract

e travail présente l'élaboration de nanostructures de TiO2 dopé Al (ATO) et co-dopé Yttrium (0.5 et 1 at. %) par le procédé sol-gel suivi d'un séchage dans des conditions supercritiques d'éthanol, ainsi que l'étude de l'effet du co-dopage Y sur les ATO. Les échantillons élaborés ont été caractérisés par différentes techniques telles que la DRX, la spectroscopie FTIR, la réflectance totale atténuée (ATR), la MEB, la spectroscopie UV-Visible en mode de réflectance diffuse (SDR) et la spectroscopie de photoluminescence (PL). Les résultats DRX ont montré que les nanostructures élaborées sont de structure tétragonale (phase anatase) et que les ions Y3+ sont incorporés dans la maille ATO en occupant les sites Ti4+. Les images MEB ont montré que l'introduction des ions Y3+ a conduit à des surfaces denses, lisses et moins poreuses. Les spectroscopies infrarouges ont mis en évidence les différentes liaisons atomiques présentes dans les produits. Les ions Y3+ ont décalé les bandes dues aux vibrations des liaisons Ti-O et Ti-O-Ti vers le côté des faibles fréquences et a fait diminuer leur intensité suite à la substitution des Ti4+ par Y3+.Les spectres RDS ont montré que la réflectance diffuse augmente linéairement entre 340 nm et 650 nm et que le gap optique est de 2.43 eV(ATO), 2.56 eV (ATO : Y (0.5%)) et 2.49 eV (ATO : Y (1%)). Enfin, les spectres de PL ont montré la présence de mêmes bandes d'émission dans la gamme (360 -700) nm avec une forte émission UV constituée de deux bandes distinctes à 376 nm (bande-à-bande) et à 389 nm (excitonique) ainsi qu'une émission visible constituée de trois petites bandes dues aux défauts de structure.