Conception et optimisation de capteurs ampérométriques pour la détection de composés organiques ou minéraux

Abstract

Au cours de ces dernières décennies, la détection électrochimique environnementale s'est développée et passe par la mise en oeuvre de capteurs qui peuvent, de façon simple et peu onéreuse, cibler et quantifier spécifiquement des pesticides et des produits pharmaceutiques directement sur le terrain. Ce travail de thèse contribue au développement de ces capteurs en mettant en oeuvre des électrodes à base de pâtes de carbone modifiées pour des applications en électroanalyse d'ultra-traces de pesticides et de produits pharmaceutiques. L'originalité des capteurs ainsi développés réside dans la nano-structuration de pâtes de carbone avec des nanomatériaux carbonés (nanotubes de carbone, noir de carbone) pouvant être associés à des nanoparticules d'oxyde métallique (CuO). Cette nano-structuration conduit à favoriser une adsorption rapide des analytes ciblés et d'amplifier les signaux voltampérométriques résultant de leur détection après cette étape de préconcentration. Trois capteurs ont été réalisés pour effectuer l'analyse spécifique : d'un herbicide, l'Isoproturon (ISO) et d'un antiinflammatoire largement consommé, le diclofénac (DCF) dans les eaux ainsi qu'un perturbateur endocrinien oestrogénique, le 17?-éthinyl estradiol (EE2) dans les eaux usées traitées et les urines. Les capteurs proposés, présentent des limites de détection basses de l'ordre du nmol L-1, des larges plages de concentration linéaires (3 à 4 décades), une bonne répétabilité et reproductibilité des mesures, une bonne sélectivité, ainsi qu'une facilité de préparation et un faible coût. Abstract In recent decades, environmental electrochemical detections have been developed and require the implementation of simple and inexpensive sensors that can specifically target and quantify pesticides and pharmaceuticals directly on the site. This PhD work contributes to the development of these sensors by using electrodes based on modified carbon pastes for applications in the electrochemical analysis of pesticides and pharmaceutical products. The originality of the developed sensors is based on the nanostructuration of carbon pastes with carbon nanomaterials (carbon nanotubes, carbon black) that can be associated with metal oxide nanoparticles (CuO). This nanostructuration promotes rapid adsorption of the targeted analytes and amplifies the voltammetric signals resulting from their detection after the preconcentration step. Thus, three sensors were performed to analyze selectively an herbicide, Isoproturon (ISO) and a widely consumed anti-inflammatory, diclofenac (DCF), in water as well as an estrogenic endocrine disruptor, 17?- ethinyl estradiol (EE2) in treated wastewaters and urine. The proposed sensors have low detection limits of the order of nmol L-1, wide linear ranges of concentration (3 to 4 decades), good repeatability and reproducibility of measurements, good selectivity, ease of preparation and low cost