Capteurs chimiques de benzene et de toluene a base de polymeres inorganiques et hybrides organique-inorganiques elabores par le procede sol-gel

• Auteur / Autrice : MARIA LUISA CALVO MUNOZ
• Direction : Thu-Hoa Tran-Thi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

L'objectif de ce travail de these est la realisation d'un capteur chimique de polluants atmospheriques d'origine automobile, le benzene et le toluene, connus pour etre respectivement cancerogene et neurotoxique. Pour l'elaboration de ce capteur, nous avons choisi des matrices poreuses de silice synthetisees par voie sol-gel, capables de pieger ces polluants. Une premiere partie est consacree a la caracterisation des differentes matrices synthetisees, monolithes et films minces, avec diverses methodes telles que le bet, la rmn du solide et l'afm. La polarite macroscopique de la matrice a ete sondee par spectroscopie ir et la polarite microscopique des pores par fluorimetrie avec un fluorophore sensible a l'environnement local, la pyranine. Deux strategies ont ete developpees pour la detection des polluants : - dans la premiere, la concentration du polluant est directement mesuree a partir de son spectre d'absorption. Nous avons pu demontrer que le benzene et le toluene sont pieges de facon irreversible a l'interieur des pores, l'efficacite etant meilleure pour le benzene. La sensibilite atteinte par cette methode est de 200 ppm. - dans la deuxieme, la variation du spectre et de l'intensite de fluorescence d'un fluorophore, immobilise dans la matrice poreuse et capable d'interagir avec le polluant, est suivie en fonction de la concentration du polluant. Deux fluorophores ont ete inseres dans les matrices, la pyranine et le difluorure de dibenzoylmethanatobore (dbmbf 2). Les mecanismes de desactivation de la fluorescence des fluorophores par l'oxygene, gaz interferant pouvant entrer en competition avec le polluant, ont ete etudies. Nous n'avons pas observe d'interaction entre le benzene et la pyranine. En revanche, les resultats obtenus avec le dbmbf 2 sont tres prometteurs car il est peu sensible a l'oxygene et il est possible de detecter 1 ppm de benzene avec un temps de reponse de 2 min.