Etude de la réponse de capteurs de gaz à base d'oxyde d'étain en présence d'oxydes d'azote (NO_x). Modélisation des interactions NO_x-SnO₂

• Main Author: Leblanc, Emmanuel
• Language: FRE
• Published: Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne 1999
• Subjects: [SPI:GPROC] Engineering Sciences/Chemical and Process Engineering; SnO₂; NO_x; catalyse; capteur; conductance; MoO₃; adsorption; modélisation
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00836561; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/83/65/61/PDF/19991222-Leblanc-E.pdf

Pour chercher à mieux résoudre les problèmes de sélectivité des capteurs à base d'oxyde d'étain vis-à- vis des oxydes d'azote (NO_x), trois points ont été étudiés : - Approfondir les connaissances des propriétés des oxydes d'azote que les capteurs sont amenés à détecter : pour cela une étude expérimentale et théorique des gaz présents dans nos conditions opératoires (aspect thermodynamique) et de leurs vitesses de transformation (aspect cinétique) est effectuée. - Comprendre les interactions NO_x-SnO₂ à l'origine de la variation de conductance des capteurs : des études de la conversion des NO_x à la surface du dioxyde d'étain à l'aide d'un réacteur différentiel permettent de préciser le mécanisme réactionnel de la réaction 2 NO + O₂ = 2 NO₂. La caractérisation des espèces adsorbées met en évidence l'adsorption de NO₂ en grande quantité sous la forme nitrate ainsi que le rôle clef de ces espèces dans le mécanisme catalytique. Suite à cette étude, une modélisation des variations de conductance d'un capteur à base de SnO₂ sous NO, NO₂ et O₂ est proposée. - Optimiser les propriétés des capteurs de gaz : apres avoir mis en évidence la forte influence sur la sensibilité du capteur de l'association électrodes-SnO₂, une étude sur les effets de la géométrie des électrodes est effectuée. Aucune amélioration majeure de la sensibilité n'est constatée. Afin de résoudre les problèmes de sélectivité des capteurs vis à vis des NO_x l'ajout de MoO₃ avec SnO₂ est envisagée. Cette ajout permet d'améliorer fortement la sensibilité au monoxyde de carbone et au monoxyde d'azote à 450°C. Il ne résout cependant pas les problèmes de sélectivité. De cette étude l'élaboration d'un capteur NO_x total capable de mesurer la somme des teneurs en NO et NO₂ est envisagée.