Cette thèse a été réalisée au Laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS dans le but de réaliser un capteur électrochimique miniaturisé composé d’un substrat de carbone décoré par des nanoparticules d’argent (AgNP) pour la détection d’un polluant dans l’eau : le para-nitrophénol (« p-NP »).
Au cours de ces travaux deux complexes métalorganiques d’argent, les amidinates d’argent, ont été synthétisés et caractérisés. Une étude à l’approche expérimentale et théorique a révélé leur organisation à l’état cristallisé comme à l’état liquide, permettant de mieux comprendre leur comportement lors de la formation de nanoparticules.
Des substrats de silicium conducteur (dopés P) ont été modifiés par dépôt d’un film de carbone amorphe préparé à partir d’une résine photosensible selon le procédé PPF (pyrolyzed polymer film). Les propriétés chimiques, structurales et mécaniques de films de PPF d’épaisseur variable ont été étudiée. Des substrats de PPF de 1x1 cm ont été modifiés en voie liquide organique par des AgNP obtenues par la décomposition sous pression de dihydrogène des précurseurs amidinates. Utiliser des temps de réaction différents a permis de moduler ma microstructure des films de AgNP obtenus. Le traitement préalable des PPF par un plasma H2 a permis l’obtention d’un état de surface reproductible, permettant de contrôler la formation des électrodes compositions AgNP/PPF.
L’étude en voltammétrie cyclique du p-NP en présence des électrodes AgNP/PPF ont révélé un optimum de fonctionnement pour lequel les AgNP montrent un effet électro-catalytique permettant d’abaisser de 0,33 V la surtension nécessaire à la réduction du p-NP. La limite de détection du p-NP a été déterminée par voltammétrie à vague carrée pour le film AgNP/PPF le plus électro-catalytique. |
This PhD was supervised at the Laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS. It aimed to craft an miniature electrochemical sensor made of a carbon substrate decorated with silver nanoparticles (AgNPs) for the detection of a pollutant in water: para-nitrophenol (p-NP).
Two metalorganic silver precursors were synthesized and characterized: silver amidinates. A study based on both experimental and theoretical approach has been carried out to reveal amidinates organization in both crystal and liquid state. This enabled understanding the behavior of amidinates during AgNPs formation.
Conductive silicon substrates (p doped) were coated with an amorphous carbon film formed from a photoresist by the PPF (pyrolyzed polymer film) process. The chemical, structural and mechanical properties of PPF of different thicknesses have been studied. PPF substrates measuring 1x1 cm were modified in an organic liquid phase by AgNPs formed by the decomposition of silver amidinates under pressure of dihydrogen. Using different reaction times enabled us to obtain different microstructures for the AgNPs films. By pretreating PPF with a H2 plasma, we could have a reproducible surface and control the formation of the composite electrodes AgNPs/PPF.
Cyclic voltammetry of p-NP in the presence of AgNPs/PPF electrodes revealed an optimal electrode which AgNPs had an electrocatalytic effect, decreasing p-NP reduction potential by 0.33 V. The limit of detection of p-NP with this AgNPs/PPF electrode was figured out by square-wave voltammetry. |