Article de référence | Réf : NM5600 v1

Principe de fabrication
Nanofils de palladium pour détecteurs à hydrogène

Auteur(s) : Fred FAVIER

Date de publication : 10 sept. 2002

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RÉSUMÉ

Les nanofils de palladium, à l’origine des détecteurs à hydrogène, sont obtenus par dépôt électrochimique contrôlé. Le palladium joue le rôle alors d’éponge à hydrogène. Sont explicités le principe de fabrication et la réponse à l’hydrogène pour deux types de capteurs, ainsi que le mécanisme de fonctionnement des faisceau de nanofils métalliques. Ces capteurs chimiques spécifiques sont plus précis, plus rapides et plus économiques que les capteurs actuels du marché. Avec une réponse exceptionnellement rapide, même à température ambiante et une excellente résistance aux gaz poisons usuels, les capteurs à base de faisceaux de nanofils de palladium se montrent très compétitifs face aux technologies actuelles de détection de l'hydrogène.

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ABSTRACT

Palladium nanothreads, at the origin of hydrogen detectors, are obtained via controlled electrochemical deposition. In this case, palladium soaks up hydrogen like a sponge. The fabrication principle and the response to hydrogen are explained for two types of sensors as well as the operation mechanism of a beam of metallic nanothreads. These specific chemical nanosensors are more precise, rapid and cost efficient than the current sensors on the market. Due to their exceptionally rapid response, even at ambient temperatures, and excellent resistance to common toxic gases, sensors based on palladium nanothread beams are extremely competitive in comparison to current hydrogen detection technologies.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Des faisceaux de nanofils métalliques sont obtenus par dépôt électrochimique contrôlé. Ils sont à la base de dispositifs de détection de l'hydrogène. Ces capteurs chimiques spécifiques sont plus précis, plus rapides et plus économiques que les capteurs actuels du marché.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-nm5600


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2. Principe de fabrication

Comme le montre la figure 1, les capteurs décrits ci-après sont construits sur la base de faisceaux pouvant compter jusqu'à 100 nanofils. Ces faisceaux sont préparés par décoration des marches présentes à la surface du graphite HOPG comme schématisé ci-contre. C'est un matériau en feuillets dont les grains cristallins, de 50 à 500 µm de diamètre, sont tous orientés dans la même direction, perpendiculairement au plan des feuillets. À la surface des grains ainsi qu'aux joints de grains, les principaux défauts sont les marches formées par des feuillets de graphite incomplets. Sur la surface d'un unique grain, il peut y avoir plusieurs centaines de ces marches, approximativement linéaires et parallèles, et distantes les unes des autres de 0,5 à 5 µm. La décoration des marches est obtenue par une procédure d'électrolyse développée récemment pour la préparation de nanofils métalliques . La solution aqueuse d'électrolyse contient un sel de palladium en faible concentration dissous en milieu acide minéral. Au potentiel choisi, la très faible vitesse d'électrolyse est un paramètre essentiel pour l'obtention d'un dépôt du métal préférentiellement sur les marches présentes sur l'électrode de graphite. Le temps d'électrolyse, entre 2 et 120 min, permet de contrôler le diamètre des fils entre 50 et 600 nm pour des longueurs pouvant être millimétriques. Comme le montrent les clichés de microscopie électronique de la figure 2, en fonction de la composition de la solution d'électrolyse, différents aspects de fils, plus ou moins granulaires ou lisses, sont obtenus. Cependant, quelle que soit la solution utilisée et donc l'aspect des fils, les capteurs obtenus réagissent de manière identique en présence d'hydrogène.

Pour fabriquer des capteurs, on procède comme le décrit schématiquement la...

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BIBLIOGRAPHIE

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  • (2) - DIMEO (F.J.), CHEN (B.) -   *  -  Proc. 2000 DOE Program Rev. U.S. Department of Energy (2000).

  • (3) - FAVIER (F.), WALTER (E.C.), BENTER (T.), PENNER (R.M.) -   Hydrogen sensors and switches from electrodeposited palladium mesowire arrays.  -  Science, 293, 5538 (2001).

  • (4) - WALTER (E.C.), FAVIER (F.) et PENNER (R.M.) -   Palladium Mesowire Arrays for Fast Hydrogen Sensors and Actuated Switches.  -  Anal. Chem., 74, 1546 (2002).

  • (5) - NG (K.), ZACH (M.P.), PENNER (R.M.) -   Molybdenum nanowires by electrodeposition.  -  Science. 290, 2120 (2000).

  • (6) - PICAUT (J.) -   *  -  Dépôts électrolytiques des métaux nobles. [M 1 625], traité Matériaux métalliques (2002).

  • ...

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