Nanotubes de carbone fonctionnalisés en tant que couche sensible pour la détection des BTEX
Résumé
Les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylène), composés organiques volatils,
constituent une classe importante de polluants de l'air intérieur. L'exposition humaine à ces
composés peut causer des dommages graves sur la santé humaine en raison de leur caractère
cancérigène. Par conséquent, il est primordial de pouvoir détecter de tels polluants.
Au cours des dix dernières années, les nanotubes de carbone (NTC) ont reçu un intérêt
considérable en tant que nouveaux matériaux de détection en raison de leur surface spécifique
élevée et de leurs propriétés électroniques. Par exemple, plusieurs groupes ont déjà démontré
leurs capacités exceptionnelles en étudiant la réponse des NTC au regard des changements de
propriétés électriques suite à exposition à différents gaz [1-3]. Dans ce contexte, l'objectif de
notre travail est de développer des capteurs chimiques à base de nanotubes de carbone pour
détecter des composés BTEX, et notamment le benzène et le toluène. Les NTC utilisés pour les
dispositifs de détection sont synthétisés en utilisant la méthode de dépôt chimique en phase
vapeur assistée catalytiquement (CCVD) [4], qui permet la synthèse de nanotubes de carbone
multi-parois (MWCNT) ayant un diamètre extérieur d'environ 40 nm. Les MWCNTs bruts de
synthèse sont ensuite recuits à 2000 ° C sous atmosphère d'argon et, éventuellement,
fonctionnalisés pour augmenter la sélectivité de détection. Dans cette étude, les performances
de détection des CNT recuits et fonctionnalisés vis-à-vis du benzène sont étudiées.
Des groupements fonctionnels ayant une affinité chimique avec le gaz cible choisi, à savoir le
benzène ou le toluène, ont été greffés à la surface. Tout d'abord, comme les groupements
carboxyliques sont connus pour l'adsorption des BTEX par interaction π- π [5], un traitement
des NTC à l'acide (mélange HCl/HNO) [3] a été réalisé pour obtenir des groupements -COOH à la
surface des NTC. Puis, afin d'accroître les interactions avec les BTEX, des revêtements poly-
(phénylène) se terminant par des groupements carboxyliques ont été étudiés pour la détection
des BTEX.
Le procédé de fonctionnalisation avec des poly (phénylène) est dérivé de la chimie des sels de
diazonium [6]. Les revêtements obtenus à la surface des NTC ont été caractérisés sur des
substrats d'or et de CNT par XPS, FTIR et par mesure d'angle de contact. Les premiers tests
montrent que des capteurs à base de NTC simplement recuits sont capables de détecter des
dizaines de ppb de benzène, ce qui est approprié pour la qualification de l'air intérieur. Une
comparaison sera présentée avec la réponse des capteurs à base de CNT fonctionnalisés afin de
déterminer leur performance.
Domaines
Matériaux
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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