Comparaison des performances photocatalytiques des textiles fonctionnalisés par

fonctionnalisés par PEI(TiO

/PDDA)

par trempage et par spray

avec une forte concentration en DMMP (20 g·m

₎

Les textiles fonctionnalisés avec les films LbL PEI(TiO2/PDDA)n par trempage et par spray sont

testés et comparés en photocatalyse vis-à-vis de la photo-oxydation du DMMP déposé sous forme de gouttelettes (à 11°C, sous irradiation UV-A) avec une très forte concentration en DMMP (20 g·m-2). Les résultats sont présentés sur la Figure 99 pour les films réalisés par trempage (a) et par spray (b).

Figure 99 : Résultats des tests photocatalytiques vis-à-vis de la photo-oxydation du DMMP sous forme de gouttelettes

(C0 = 20 g·m2, à 11°C, sousirradiationUV-A (77 W·m-2, dont 64 W·m-2 dans la gamme UV-A)) sur des textiles fonctionnalisés

avec des films LbL PEI(TiO2/PDDA)n élaborés par a) trempage et par b) spray. Notons qu’il y a une barre d’erreur de 10% en

relatif pour chacun des tests.

Dans un premier temps, des tests de référence ont été effectués afin d’estimer l’évaporation des gouttelettes de DMMP dans nos conditions de tests. Pour cela, des expériences ont été menées sur des films LbL PEI(TiO2/PDDA)n élaborés par trempage sans illumination (non représenté sur la

Figure 99). Ainsi, après 50 minutes, seul 4% de DMMP s’étaient évaporé dans nos conditions de tests. Un autre test de référence a ensuite été réalisé sous irradiation UV-A sur textile non fonctionnalisé mais contaminé afin d’estimer la contribution de l’évaporation du DMMP, due à l’échauffement provoqué par la lampe, ainsi que la contribution éventuelle due à la photolyse du DMMP. Ce test est présenté sur la Figure 99 (losanges rouges). On note une différence relative de 4% signifiant (i) l’absence de photolyse du DMMP sous irradiation UV et (ii) l’efficacité de notre système de contrôle de température (dans le cas contraire, la température aurait augmenté favorisant l’évaporation).

La comparaison des activités des films réalisés par trempage et par spray montre que la fonctionnalisation par trempage conduit à de meilleures performances vis-à-vis de la décontamination du DMMP (environ 20% d’abattement au bout de 50 minutes pour le film PEI(TiO2/PDDA)10 élaboré par spray et environ 30% d’élimination pour le film PEI(TiO2/PDDA)10

élaboré par trempage). Ce comportement peut s’expliquer par une quantité de TiO2 déposée

pas recouvertes de manière régulière à l’échelle macroscopique et/ou à l’échelle nanoscopique (en dessous de 10 LP), les textiles présentent tout de même une activité de photo-oxydation du DMMP de 20% après 50 minutes d’illumination.

Si l’on considère l’influence du nombre de LP, on observe un optimum pour 10 LP pour les deux conditions de réalisation, bien que les différences ne soient pas très marquées en fonction du nombre de LP.

Il est important de noter que les tests photocatalytiques sont menés dans des conditions assez drastiques. En effet, les tests sont conduits à 11°C, limitant l’évaporation mais aussi la cinétique de photo-oxydation. De plus, la concentration initiale de DMMP (20 g·m-2) est volontairement doublée par rapport à celle requise dans le cahier des charges (10 g·m-2), afin de s’assurer de pouvoir discriminer au mieux les différents échantillons. Enfin, nous avons travaillé avec une puissance de lampe UV-A modérée (77 W·m-2, dont 64 W·m-2 dans la gamme UV-A). L’utilisation d’une lampe UV- A d’irradiance plus élevée permettrait certainement d’augmenter encore les performances de décontamination des textiles fonctionnalisés et correspondrait tout à fait à une configuration envisageable dans des situations de post-décontamination.

2.5. Discussion sur le choix de la technique de trempage

Les textiles fonctionnalisés par trempage et par spray ont abouti à la fonctionnalisation des fibres de textile dans les deux cas.

Dans nos conditions de fonctionnalisation, le recouvrement des fibres n’est pas régulier sur toute leur surface en dessous de 15 LP pour les films élaborés par spray, tandis que cette limite est réduite à 5 LP pour les films élaborés par trempage. Ceci est sans doute majoritairement dû à (i) un mouillage très différent dans les deux cas : le flux de gouttelettes envoyées par le spray n’atteint pas de la même manière toute la surface de la fibre, comparé au trempage où l’ensemble de la fibre est immergée et/ou à (ii) un temps de contact très différent, et beaucoup plus grand pour le trempage.

Les quantités de TiO2 déposées sont ainsi plus importantes par trempage que par spray, ce qui

conduit à des résultats photocatalytiques vis-à-vis de la photo-oxydation du DMMP meilleurs pour les films construits par trempage.

De plus, lors de l’emploi du spray, les suspensions et solutions ne sont plus réutilisables après avoir été pulvérisées par spray. Dans l’hypothèse d’une récupération des suspensions pour être réutilisées, la contamination est importante conduisant à une perte de stabilité des suspensions et à la pollution des dépôts. Dans nos conditions de spray, 40 mL de suspension et/ou solution sont utilisés pour déposer une couche. Dans le cadre de notre étude où nous souhaitons développer des films et les optimiser, paramètre après paramètre, cet aspect peut représenter un désavantage, puisque les suspensions et les solutions employées sont en quantité limitées.

Toutefois, la fonctionnalisation par spray est plus rapide que la fonctionnalisation par trempage (4 minutes sont nécessaires pour déposer 1 LP par spray pour environ 1 heure par trempage), ce qui peut être un avantage certain pour un changement d’échelle de cette méthode de fonctionnalisation.

Ainsi, dans la suite de l’étude, nous avons choisi de fonctionnaliser les textiles par trempage afin de développer les films LbL d’intérêt sur textile. Il faut toutefois conserver en mémoire que les films développés par trempage peuvent également être adaptés à une fonctionnalisation par spray avec des étapes d’optimisation.

3. Influence des nanostructures carbonées au sein des assemblages