Thèse soutenue

Capteur de gaz SnO2 fonctionnalisé fonctionnant à température ambiante, sensible et sélectif pour la détection d’ammoniac

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Auteur / Autrice : Mohamad Hijazi
Direction : Jean-Paul ViricelleValérie Stambouli-Sené
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Genie des procedes
Date : Soutenance le 20/10/2017
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
Partenaire(s) de recherche : CNRS : LMPG UMR CNRS 5628
Laboratoire : Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels / SPIN-ENSMSE - Département Procédés de Transformations des Solides et Instrumentation
Jury : Président / Présidente : Philippe Ménini
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Viricelle, Valérie Stambouli-Sené, Philippe Ménini, Carole Chaix, Corrado Di Natale, Mathilde Rieu
Rapporteurs / Rapporteuses : Carole Chaix, Corrado Di Natale

Résumé

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Dans le domaine de la santé, l’analyse de l'haleine expirée offre un outil simple et non invasif pour le diagnostic précoce des maladies. Les capteurs de gaz à base de SnO2 modifies semblent être des dispositifs prometteurs pour détecter les gaz polaires tels que l'ammoniac. Dans cette étude, la fonctionnalisation de la surface de SnO2 a été réalisée afin d'obtenir un capteur de gaz sensible et sélectif à l'ammoniac, qui fonctionne à température ambiante. La première étape de la fonctionnalisation est la fixation covalente d’un film de 3-aminopropyltrethoxysalane (APTES) sur SnO2 en phase vapeur ou liquide. Les caractérisations effectuées par Spectroscopie Infrarouge et Spectrométrie photoélectronique X montrent qu’une quantité plus importante d'APTES a été greffée en phase liquide hydratée. La deuxième étape consiste à fonctionnaliser le SnO2-APTES avec des molécules contenant du chlorure d'acyle avec différents groupes tel que des groupes alkyle, acide et ester. Les capteurs modifiés par des acides et des esters sont sensibles à l’ammoniac entre 0,2 et 10 ppm à température ambiante. Cependant, le SnO2 APTES modifié par l’ester s'est révélé être plus sélectif que le capteur modifié par l'acide pour l’ethanol et le mondxyde de carbone. Ces résultats impliquent que la réponse est générée par les groupes fonctionnels acide et ester, NH3 modifie le moment dipolaire de la couche moléculaire greffée, ce qui entraine une modification de la conductance de SnO2. Le fonctionnement à température ambiante est l'un des avantages de ces capteurs, tout comme leur sélectivité à l'ammoniac en regard d'autres gaz tels que l'éthanol, le monoxyde de carbone et l'acétone.