Capteurs électrochimiques de polluants environnementaux à base d'électrodes de carbone modifiées par de la silice mésoporeuse organisée

Electrochemical sensors of environmental pollutants based on carbon electrodes modified by ordered mesoporous silica

• Auteur / Autrice : Tauqir Nasir
• Direction : Alain Walcarius, Grégoire Herzog
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 09/07/2018
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour les Matériaux et l’Environnement (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : José-Paulo Pinheiro
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Geneste, Aoife Morrin, Florence Lagarde
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Geneste, Aoife Morrin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs de produits chimiques

Herbicides

Silicium -- Couches minces

Électrodes de carbone

Analyse électrochimique

Mots clés libres

Films de silice mésoporeuse

Électrodes de carbone vitreux

Électrogreffage APTES

Détection électrochimique

Paraquat

Isoproturon

Mesoporous silica films

Glassy carbon electrodes

APTES electrografting

Electrochemical sensing

Paraquat

Isoproturon

Résumé

Dans cette thèse, nous présentons la détection électrochimique des herbicides, c'est-à-dire le paraquat et l'isoproturon dans des échantillons aqueux. Leur utilisation intensive est une source de contamination de l'environnement et leur toxicité constitue une menace pour la santé. La détection électrochimique est une technique prometteuse et avantageuse par rapport aux méthodes de détection conventionnelles en raison de ses propriétés telles que l'analyse rapide, la facilité d'utilisation, la rentabilité et la sensibilité élevée résultant de la modification de l'électrode de travail. Ici, nous avons modifié les électrodes modifiées avec des films minces de silice mésoporeuse pour agir comme capteurs d'herbicide. Ces électrodes ont été modifiées par un processus d'auto-assemblage assisté par électrochimie, un processus bien établi pour la modification des électrodes par notre groupe. Dans la première partie, l'adhérence du film de silice mésoporeux aux électrodes de carbone a été améliorée à l'aide d'une amine primaire qui a agi comme colle moléculaire pour une meilleure fixation de ces films à la surface des électrodes. Dans la partie suivante, ces électrodes modifiées ont été utilisées pour la détection électrochimique des herbicides susmentionnés. Les électrodes modifiées ont montré une sensibilité accrue et une limite de détection basse par rapport aux électrodes non modifiées. L'effet des différents paramètres de la solution ainsi que l'épaisseur du film et la géométrie de l'électrode ont également été étudiés et ont un impact critique sur la sensibilité du système

In this thesis, we present the electrochemical detection of herbicides i.e. paraquat and isoproturon in aqueous samples. These herbicides are used worldwide extensively for weed control in different crops. Their intensive use is a source of environmental contamination and their toxicity is a threat to Human health. Electrochemical sensing is a promising and advantageous technique as compared to conventional detection methods due to its properties such as rapid analysis, ease of operation, cost effectiveness and high sensitivity as a result of working electrode modification. Here, we modified electrodes modified with mesoporous silica thin films to act as herbicide sensors. These electrodes were modified by electrochemically assisted self-assembly process, a well-established process for electrode modification by our group. In the first part adhesion of mesoporous silica film at carbon electrodes was improved with the help of a primary amine which acted as molecular glue for better attachment of these films at electrodes surface. In the next part these modified electrodes were used for electrochemical detection of above stated herbicides. Modified electrodes showed enhanced sensitivity and low limit of detection as compared to unmodified ones. Effect of different solution parameters as well as film thickness and electrode geometry was also studied and found to have critical impact on sensitivity of the system