Développement d'un capteur sub-ppb miniaturisé pour la mesure du formaldéhyde gazeux en air intérieur

Abstract

ARTICLES RésuméLe formaldéhyde, polluant ubiquiste de lʼair intérieur dʼorigine anthropique est un cancérigène certain chez lʼhomme. Pour diverses applications telles que la surveillance de lʼexposition des travailleurs ou la mesure de lʼémission de divers matériaux de construction (bois, mousses dʼisolation, résines), de nombreuses méthodes de mesure ont été développées. Cependant, la quantification de la teneur en formaldéhyde dans lʼair est loin dʼêtre aussi facile que celle dʼautres polluants, du fait des faibles concentrations rencontrées (1-100 ppb) et de la présence de nombreux interférents. Cet article dresse un rapide tableau, non exhaustif, des techniques agréées et des technologies émergentes de mesure, et en particulier des capteurs chimiques mis au point au laboratoire Francis Perrin. Ces capteurs à base de matériaux nanoporeux solides, dopés de Fluoral-P permettent de piéger et de détecter en 5 minutes le formaldéhyde gazeux dans une large gamme de concentrations avec une sensibilité sub-ppb. Nous décrivons ici les propriétés de ces capteurs en fonction de nombreux paramètres tels que le taux de dopage, le taux dʼhumidité, la température et la présence dʼinterférents, ainsi que les performances obtenues à ce jour. Mots clésCapteur chimique. Formaldéhyde. Fluoral-P. Matrice nanoporeuse. Sol-Gel. Fluorescence. Qualité de lʼair. AbstractFormaldehyde is an ubiquitous indoor air pollutant, known to be carcinogenic to humans. Numerous methods of detection have been developed for various applications such as the protection of directly exposed workers at workplace or the control of the emission of construction materials (wood, insulation foams, and resins). However, the quantification of formaldehyde level is far from being easy in comparison with the other indoor air pollutants because of its low concentration (1-100 ppb) and the presence of many chemical interferents. This article is a quick survey of methods that are commercially available or still under development in laboratories. In particular, we will focus on chemical sensors that are developed in the Francis Perrin Laboratory. These sensors, based on solid nanoporous thin films doped with Fluoral-P, allow to achieve a fast trapping and detection (5 min) of formaldehyde over a wide range of the pollutant concentration with a sub-ppb sensitivity. The effect of relevant parameters such as the concentration of the probe molecule, the relative humidity, the temperature and the presence of interference on the properties of the sensor will be described and discussed.

Optical chemical sensors based on hybrid organic–inorganic sol–gel nanoreactors

“…The ''one pot'' synthesis with TMOS/EtOH/H 2 O in a 1/4/4 molar proportion and Fluoral-P 0.5 mol L À1 , allows a heavy doping of the xerogel, once dried (4 mol L À1 ). 38 In the xerogel pores (diameter o20 A ˚), the reactivity of Fluoral-P molecules with formaldehyde is enhanced as compared with the liquid phase, due to the confinement of the reactants in the same pore. The product issued from the reaction, 3,5-diacetyl-1,4dihydrolutidine (DDL), can be detected either via absorbance or fluorescence measurements (Fig.…”