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Conference papers

Nanotubes de carbone fonctionnalisés en tant que couche sensible pour la détection des BTEX

Adeline Trouvé 1 Guy Deniau 2 Dominique Porterat 1 Jocelyne Leroy 2 Serge Palacin 2 Martine Mayne-L'hermite 1
1 LEDNA - Laboratoire Edifices Nanométriques
NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M)
2 LICSEN - Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences
NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M)
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.
Document type :
Conference papers
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https://hal-cea.archives-ouvertes.fr/cea-02346088
Contributor : Serge Palacin <>
Submitted on : Monday, November 4, 2019 - 5:48:49 PM
Last modification on : Monday, February 10, 2020 - 6:14:05 PM
Long-term archiving on: : Thursday, February 6, 2020 - 7:13:50 AM

File

Mayne_SFEC2016.pdf
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Identifiers

  • HAL Id : cea-02346088, version 1

Citation

Adeline Trouvé, Guy Deniau, Dominique Porterat, Jocelyne Leroy, Serge Palacin, et al.. Nanotubes de carbone fonctionnalisés en tant que couche sensible pour la détection des BTEX. Colloque SFEC 2016, May 2016, Carqueiranne, France. ⟨cea-02346088⟩

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