Nouveaux verres chalcogénures CdX-AgI-As2X3 (X = Se ou Te) : transport - structure - sensibilité ionique

New chalcogenide glasses Cdx-Agl-As2X3 (X = Se ou Te) : transport – structure – ionic sensibility

• Auteur / Autrice : Mohammad Kassem
• Direction : Eugène Bychkov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Littoral
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physico-chimie de l'atmosphère (Dunkerque, Nord)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs de produits chimiques

Diffractomètres de rayons X

Structure chimique

Diffusion (physique)

Traceurs (chimie)

Spectroscopie d'impédance

Conduction ionique

Chalcogénures

Mots clés libres

Verres chalcogénures

Résumé

Le but de ce travail de thèse a été d’élaborer de nouveaux verres chalcogénures conducteurs et d’étudier leurs propriétés physico-chimiques en vue d’application en tant que membrane sensible de capteurs chimiques potentiométriques. Dans un premier temps nous avons défini, à l’aide de mesures de Diffraction de Rayons X (DRX) de laboratoire, les domaines vitreux des nouveaux systèmes CdX-AgI-As2X3 (X = Se ou Te). Les propriétés macroscopiques, incluant les densités et les températures caractéristiques (Tg, Tx et Tm) ont été mesurées et analysées selon les compositions. Dans un deuxième temps, les propriétés de transport ont été étudiées au travers de mesures de conductivité par impédance complexe et de mesures de diffusion par traceur 110mAg. Ces expériences ont permis de montrer que les verres du système séléniure présentaient une conductivité très majoritairement ionique tandis que celle des verres du système tellurure était principalement électronique. Les études structurales réalisées par DRX haute énergie ont quant à elles permis d’établir clairement certaines corrélations à courte et moyenne distance dans les verres de ces deux systèmes et d’émettre des hypothèses sur les mécanismes de conduction susceptibles de s’y opérer. Enfin, la dernière partie de cette thèse est entièrement consacrée à la caractérisation de nouveaux capteurs chimiques pour la détection des ions Cd2+ en solution. Parmi les différentes compositions de membrane testées, (CdSe)0. 10(AgI)0. 45(As2Se3)0. 45 est apparue être la meilleure. Les capteurs avec cette membrane ont été étudiés plus en détail afin de définir la sensibilité, la limite de détection et les coefficients de sélectivités en présence d’ions interférents.

The aim of this thesis was to develop new conductive chalcogenide glasses and to study their physicochemical properties for application as sensitive membrane for potentiometric chemical sensors. Initially we defined, using laboratory X-Ray diffraction measurements, the glassy domains of the new systems Cdx-Agl-As2X3 (X = Se or Te). Macroscopic properties, including densities and characteristic temperatures (Tg, Tx and Tm) were measured and analyzed according to the compositions. As a second step, the transport properties were studied through complex impedance conductivity measurements and silver tracer diffusion 110mAg measurements. These experiments have shown that the glasses of selenide system exhibited an overwhelming ionic conductivity while the glasses of telluride system were mainly electronic. The structural studies performed using high energy X ray diffraction XRD, permit clearly to establish certain short and intermediate range order correlations in the glasses of these two systems and to speculate on the operating conduction mechanisms. Finally, the last part of this thesis is entirely devoted to the characterization of new chemical sensors for the detection of Cd2+ ions in solution. Among the different tested membrane compositions, (CdSe)0. 10(AgI)0. 45(As2Se3)0. 45 appeared to be the best. Sensors constructed using this membrane were studied in more detail to define sensitivity, detection limit and selectivity coefficients in the presence of interfering ions.