Dioxyde de titane : élaboration et quelques domaines d’utilisation Encadrante : Pr. CHEMLAL SOUAD Présenté par: EL FALLAH ABDELHALIM EL-AJI OWADIE Année universitaire 2017/2018 1

INTRODUCTION ELABORATION ET STRUCTURES DU DIOXYDE DE TITANE QUELQUES DOMAINES D’UTILISATION ET DANGERS DU DIOXYDE DE TITANE CONCLUSION PLAN Année universitaire 2017/2018 2

INTRODUCTION  Le dioxyde de titane produit à partir du traitement chimique de plusieurs minerais (ilménite, rutile…..)  Changement des caractéristiques du dioxyde de titane avec la taille  Propriétés du TiO 2 nanométrique différentes de celles du TiO 2 micrométrique  Dioxyde de titane utilisé dans divers domaines : industrie alimentaire, domaine cosmétique et pharmaceutique  Partie I : élaboration et structures du dioxyde de titane  Partie II : quelques domaines d’utilisation et dangers du dioxyde de titane 3

4

De nombreuses formes géométriques sont synthétisées 5

 Deux approches : approche descendante et approche ascendante  Procédé du sulfate Traitement d’ilménite (FeTiO 3 ) par l’acide sulfurique 6

 Procédé du chlorure  Préparation de TiCl 4  Oxydation de TiCl 4 par vaporisation d’oxygène  Deux étapes : 7

 La synthèse par voie mécanique broyage de poudres de TiO 2 micrométrique formation d’une poudre de TiO 2 nanométrique 8

APPROCHE « ASCENDANTE »  La synthèse en phase liquide  Procédé sol-gel Hydrolyse d’un précurseur de titane Condensation des molécules hydrolysées Evaporation de solvant 9

 Méthode de précipitation Méthode de précipitation mélange de deux solutions (TiCl 4 et une solution basique) Lavage pour éliminer les résidus traitement thermique pour la cristallisation de TiO 2 10

 Synthèse hydrothermale et solvothermale Synthèse hydrothermale Synthèse solvothermale Mélange de précurseur de titane et solvant aqueux Mélange de précurseur de titane et solvant non aqueux Dissolution Recristallisation Dissolution Recristallisation TiO 2 cristallisé 11

II- FORMES STRUCTURALES DU DIOXYDE DE TITANE  Le rutile La phase la plus stable Elle s’agit d’un réseau quadratique 12

Se décrit comme un empilement HC d’atomes d’oxygène Ce minéral quadratique contient six atomes par maille 13

 L’anatase La forme métastable produite à basse température un réseau quadratique 14

L’enchainement des octaèdres TiO 6 se fait par les sommets 15

 La brookite  Une forme intermédiaire  Un domaine de stabilité très étroit  Un système orthorhombique  Très difficile à réaliser au laboratoire 16

III- CARACTERISTIQUES PHYSICOCHIMIQUES DU DIOXYDE DE TITANE  Les caractéristiques physiques Le dioxyde de titane est très stable grâce aux très fortes liaisons entre les anions et les cations Les principales caractéristiques physiques des diverses variétés du dioxyde de titane sont différentes 17

 Les caractéristiques chimiques Le dioxyde de titane est inerte chimiquement Il est inodore Inflammable Il est insoluble 18

Quelques domaines d’utilisation et dangerS du dioxyde de titane PARTIE- II 19

II-QUELQUES DOMAINES D’UTILISATIONS Industrie alimentaire Additif alimentaire E171 : colorant dans les bonbons, chewing-gums… Dans les emballages pour éviter la dégradation des aliments 20

Domaine cosmétique Produit de maquillage mascara, rouge à lèvres… Dentifrices les déodorants brosses à cheveux, rasoirs électriques… bloquer les rayons ultraviolets dans les crèmes solaires Colorant Blanchissant Antibactérien Bloqueur des rayons UV la transparence des crèmes augmente avec la diminution de taille des particules 21

Domaine médical et pharmaceutique Colorant dans les médicaments TiO 2 est caractérisé par sa biocompatibilité dans les diapositifs orthopédiques à base de titane Il a un effet stérilisant dû à ses propriétés photocatalytiques 22

La photo-catalyse La photo catalyse repose sur le principe d'activation d'un semi- conducteur à l’aide de l'énergie apportée par la lumière. Semi- conducteur=dioxyde de titane Formation des espèces oxydantes et réductrices Absorption des photons et un électron est promu de la bande de valence vers la bande de conduction 23

24

Quelques applications de la photocatalyse à base du dioxyde de titane  TiO 2 écologique et économique  élimination de plusieurs types de contaminants comme: les herbicides, les pesticides…  TiO 2 écologique et économique  élimination de plusieurs types de contaminants comme: les herbicides, les pesticides…  Réduction des oxydes d’azotes NOx en HNO 3  Réduction des oxydes de soufres SOx en H 2 SO 4  Réduction des oxydes d’azotes NOx en HNO 3  Réduction des oxydes de soufres SOx en H 2 SO 4 25

Les propriétés autonettoyantes du dioxyde de titane sont basées sur deux principes: La photocatalyse La super-hydrophilie Les propriétés autonettoyantes du dioxyde de titane sont basées sur deux principes: La photocatalyse La super-hydrophilie Après la dégradations des salissures; un lavage facile se fait par la pluie ou l’eau 26

 Les propriétés antibactériennes du TiO 2 permettent d’éviter le lavage continu avec les détergents et les désinfectants.  Renforcement de l’activité antimicrobienne du TiO 2 par ajout d’argent, du zinc ou du cuivre  Le TiO 2 peut éliminer différents organismes pathogènes comme la E-COLI; salmonella… 27

 protection contre les rayons ultraviolets des tissus à base du dioxyde de titane 28

Inhalation du TiO 2  Pénétration des nanoparticules du TiO 2 dans les organes  Dépôt des nanoparticules dans l’appareil respiratoire  réactions inflammatoires II- DANGERS DU DIOXYDE DE TITANE 29

 Le passage transcutané est non confirmé; il est encore dans l’étude  paramètres influençant le passage cutané: Pénétration cutanée taille des particule état de la peau présence de sueur 30

Risque de cancer  Des études sur les rats montrent l’apparition des tumeurs après l’inhalation du TiO 2  D’autres études ont classé le TiO 2 comme cancérigène pour l’homme (classe 2B) 31

conclusion Le dioxyde de titane dans la nature est impur, plusieurs méthodes d’élaboration sont possibles : procédé du sulfate, procédé du chlorure, sol-gel… Le TiO 2 est stable chimiquement, insoluble dans la majorité des solvants… Il se trouve sous trois formes cristallines: anatase, rutile et brookite il est utilisé dans divers domaines comme : l’industrie alimentaire la cosmétique la photocatalyse Les nanoparticules du dioxyde de titane peuvent être dangereuses pour la santé humaine et peuvent causer le cancer. 32

Merci pour votre attention 33