Amélioration du procédé de fabrication des couches hybrides d'oxyde metallique et de nanomatériaux pour la quantification du formaldéhyde

Résumé

Dans ce travail nous nous intéressons à l’élaboration et à la caractérisation des matériaux binaires avec une conductivité de type n TiO2 et SnO2 pour les applications en capteurs de gaz. Nous avons choisi ces matériaux en raison de leurs disponibilités et leurs caractéristiques structurales, morphologiques, optiques et électriques appropriées à la détection de gaz. Des couches minces de TiO2 et SnO2 ont été déposées par la technique Spray pyrolysis dans l’air ambiant. Par la méthode classique, nous avons étudié l’effet de certains facteurs sur les propriétés physico-chimiques de TiO2 et SnO2. Les échantillons réalisés ont été analysés par différentes techniques telles que la Diffraction des Rayons X (DRX), la spectroscopie Raman, la spectroscopie à rayon X à dispersion d’énergie (EDS), le Microscopie Electronique à Balayage (MEB), l’UV-Visible spectrophotomètre et la méthode de deux pointes. Les résultats de ces études ont montré que les couches minces de TiO2 et SnO2 sont bien cristallisées respectivement en phase anatase et rutile, avec des orientations préférentielles suivant les plans (101) et (110). La spectroscopie Raman confirme la pureté de ces matériaux par la présence des pics caractéristiques de ces phases, et l’UV-Visible a prouvé les propriétés semiconductrices de TiO2, et SnO2. La méthode de Taguchi avec une table L9 a été bien utilisée afin d’optimiser le nombre d’expériences pour déterminer les bonnes conditions d’élaboration conduisant aux meilleures propriétés de TiO2 et SnO2 en couches minces. Les résultats de la méthode Taguchi ont montré une grande amélioration des propriétés SnO2 et TiO2 comparées à la méthode classique. Les couches élaborées ont été caractérisées sous deux gaz polluants : NO2 et H2S. Nos couches minces de TiO2, SnO2 et SnO2 dopé Ti⁴⁺ répondent au NO2 à la température ambiante, et les capteurs à base de SnO2 répondent mieux que le TiO2 à ce gaz. Le capteur fabriqué à base de couche mince de SnO2 dopé à 5% de Ti⁴⁺ et opéré à 200°C a les plus hautes sensibilités aux petites concentrations de H2S utilisées.

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