Élaboration de films minces de silice pour des applications en chimie analytique
Auteur / Autrice : | Deomila Basnig |
Direction : | Neus Vilà, Grégoire Herzog |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance le 29/03/2021 |
Etablissement(s) : | Université de Lorraine |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour les Matériaux et l’Environnement (Nancy) |
Jury : | Président / Présidente : Gisèle Finqueneisel |
Examinateurs / Examinatrices : Neus Vilà, Gonzalo Guirado, Pedro De Oliveira | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Gonzalo Guirado, Pedro De Oliveira |
Mots clés
Résumé
Un film orienté à base de silice mésoporeuse sur une électrode FTO a été préparé par une approche d'auto-assemblage assistée par électrochimie (EASA). Un potentiel de -1,5 V a été appliqué à l'électrode FTO contenant un précurseur de silice préhydrolysée (par exemple, l'orthosilicate de tétraéthyle), en présence d'un modèle (par exemple, le bromure de cétrimonium) et d'un électrolyte. Cette approche permet de générer des nanocanaux de silice alignés verticalement avec des tailles de pores ajustables entre 2 et 3 nm, selon le modèle. Ce travail a montré le comportement voltammétrique et la sélectivité du film de silice mésoporeuse vis-à-vis de divers cations chargés positivement de nature, de taille et de charge différentes. Les résultats ont montré une accumulation et une sélectivité favorisant l'ion le moins chargé positivement : MB⁺ > PQ²⁺ > DQ²⁺ > Ru(bpy)₃²⁺ > Ru(NH₃)₆³⁺. L'augmentation des signaux voltamétriques par rapport à l'électrode FTO nue dépendait fortement du type de sonde. L'accumulation des différentes sondes redox est attribuée à l'orientation verticale du nanocanal qui favorise le transport rapide et la diffusion à la surface de l'électrode. Une caractérisation électrochimique plus poussée a montré une interaction entre le processus contrôlé par la surface et le processus contrôlé par la diffusion, où les espèces adsorbées sont plus importantes dans les milieux dilués. Les résultats ont montré que la modification de la longueur debye et du rayon électrocinétique du nanocanal de silice en raison de la force ionique ou du diamètre du nanocanal affecte également le transport et la détection électrochimique de l'analyte paraquat. Les films de silice mésoporeuse ayant des tailles de pores différentes, préparés en utilisant différents bromure d'alkylammonium comme modèle, donnent des sensibilités différentes, qui pourraient être dues à la différence de charge électrochimique de la surface de la silice, ainsi qu'à la distribution des ions dans le nanocanal. Enfin, une tentative de modification de la surface de la paroi de silice en utilisant de la zircone a également été faite pour étudier le transport des cations, ce qui pourrait ouvrir la voie à une meilleure stabilité du film mésoporeux.