FR2915805A1

FR2915805A1 - Procede de detection de composes gazeux halogenes

Info

Publication number: FR2915805A1
Application number: FR0703238A
Authority: FR
Inventors: Thi Thu Hoa Tran; Philippe Banet; Loic Legagneux
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-11-07
Anticipated expiration: 2027-05-04
Also published as: US20100136704A1; FR2915805B1; EP2145179A2; JP5314672B2; WO2008148987A2; WO2008148987A3; US8647885B2; JP2010526285A

Abstract

Procédé de détection d'un composé gazeux de type BX3, HX ou X2 au sein d'un gaz à l'aide d'une composition contenant une molécule sonde, caractérisé en ce que la molécule sonde est une molécule dont la réaction avec un ou plusieurs composés de type BX3, HX ou X2 entraîne une variation d'au moins une de ses propriétés physico-chimiques cette variation étant mesurable par une technique d'analyse appropriée, et en ce que l'on effectue dans cet ordre les étapes suivantes :(a) mesure de ladite propriété physico-chimique de la molécule sonde, telle qu'une propriété spectrale,(b) mise en contact du gaz avec la composition contenant la molécule sonde de l'étape (a),(c) nouvelle mesure de ladite propriété physico-chimique,(d) corrélation de la variation de ladite propriété spectrale entre les étapes (a) et (c) à la présence dudit composé gazeux de type BX3, HX ou X2, la mesure de la propriété physico-chimique de l'étape (a) pouvant être une étape préalable, procédé de piégeage de composés gazeux de type BX3, HX ou X2 contenus dans un gaz, matériau apte à réagir avec au moins un composé de type BX3, HX ou X2 sous forme gazeuse et capteur pour composés de type BX3, HX ou X2.

Description

PROCEDE DE DETECTION DE COMPOSES GAZEUX HALOGENES ART ANTERIEUR La

présente invention est relative au domaine de la métrologie des dérivés halogénés du bore ainsi que des halogènes et acides halogénés correspondants, par exemple dans les environnements contaminés, ainsi qu'à la dépollution desdits environnements.

Les dérivés halogénés du bore ont aujourd'hui une place importante dans l'industrie des semi-conducteurs. En effet, le bore, par sa configuration électronique, est considéré comme un dopant de type p particulièrement utile. Aussi, l'industrie de l'électronique, pour assurer des propriétés spécifiques à des substrats de silicium, est une grande consommatrice de composés tels que le BF3 ou le BCl3. Ces composés gazeux demeurent délicats à manipuler et leur toxicité est particulièrement grande puisque les dommages qu'ils provoquent peuvent être retardés, notamment dans le cas d'inhalation, et conduire à des oedèmes pulmonaires fatals. La décomposition des halogénures de bore conduit souvent à la formation des halogénures d'hydrogène correspondant.

Les propriétés des halogènes et des acides correspondants, et leur relative stabilité, ont été mises à profit depuis plus longtemps que les dérivés du bore. Aussi diverses industries utilisent aujourd'hui quotidiennement ces composés dans leur activité.

Le chlore est employé notamment par l'industrie chimique pour la préparation de polymères comme le polychlorure de vinyle (PVC) ou encore pour la préparation de solvants, d'herbicides ou de réfrigérants. Bien qu'aujourd'hui de moins en moins employé dans la fabrication de pâtes et papier, le chlore gazeux demeure encore un ingrédient très utilisé pour le blanchiment. Il est également employé dans la métallurgie, notamment pour la production d'oxyde de titane, et sous forme de plasma dans ]l'électronique pour la fabrication de semi-conducteurs. Sa toxicité biologique reconnue est mise à profit pour la purification des milieux aqueux.

Le fluor est essentiellement employé notamment dans l'industrie nucléaire pour la synthèse de l'hexafluorure d'uranium par fluoration d'oxyde d'uranium. Le brome, moins utilisé, est notamment utile dans la fabrication de spécialités chimiques comme les pesticides ou les herbicides.

Les acides dérivés des halogènes sont également utilisés dans différents domaines d'activité. La production de composés chlorés et de spécialités chimiques chlorées comme le chlorure de méthyle ou le chlorures de benzyle, les chlorures métalliques (tels que les chlorures d'aluminium ou de silicium) nécessite l'utilisation de HC1. Le chlorure d'hydrogène est également employé dans des procédés de galvanisation à chaud ou de séparation des minerais ; en électronique il est non seulement mis à profit pour la fabrication de semi-conducteurs mais aussi comme piège à humidité. Le fluorure d'hydrogène connaît globalement les mêmes applications auxquelles il faut ajouter son utilisation dans les procédés de traitement de l'uranium. Outre les conséquences directes que leur acidité peut entrainer sur les matériaux et les organismes vivants, tant au niveau externe (cutané et oculaire) qu'interne (notamment au niveau pulmonaire), des effets plus spécifiques peuvent être occasionnés. C'est le cas notamment de l'acide fluorhydrique, qui, comme le fluor, peut provoquer dans les organismes biologiques de troubles létaux liés à une hypocalcémie.

Par ailleurs, certains de ces gaz sont des composés particulièrement inflammables et les produits issus de leur combustion sont souvent également nocifs. Considérant l'importante toxicité de l'ensemble des composés évoqués, il est important d'assurer aux utilisateurs une sécurité maximale lors de la manipulation de tels produits. La réactivité importante de ces composés impose des conditions de stockage particulièrement efficaces et sûres. Cependant, quelles que soient les précautions utilisées pour la manipulation de composés gazeux hautement réactifs, elle doit impérativement être encadrée par des mesures efficaces de détection afin de parer à toute fuite dans le système utilisé. Pour la plupart de ces composés, les concentrations admises actuellement dans l'environnement de travail sont généralement comprises entre 0,1 et 10 ppm. Les méthodes de détection des composés halogénés, et particulièrement des complexes halogénés du bore, connues de l'art antérieur sont dans la majorité des cas basées sur une détection colorimétrique à partir de réactifs colorés en solution liquide ou de réactifs imprégnés sur des supports solides de type alumine, gel de silice, charbon actif, bentonite TiO2, argile, carbonate ou encore zéolithe. Une méthode de détection du BC13 employant la curcumine a été développée dans le cadre de la purification du silicium métallique pour l'industrie du semi-conducteur. Elle implique plusieurs étapes dont le traitement de l'échantillon de chlorosilane à analyser avec du mannitol pour former un composé non volatil avec le bore. La solution est ensuite hydrolysée puis fluorée avant d'être extraite. Le composé résiduel de bore est alors traité avec de la curcumine dans un milieu acide non aqueux et conduit, par réaction de la curcumine avec les cations du bore, à la formation d'un complexe rouge (la rosocyanine) qui absorbe à 540 nm, ce qui permet une analyse quantitative du complexe de bore avec une sensibilité de 50 ppb. Les impuretés à base de bore dans le chlorosilane peuvent être également extraites par un traitement à la quinalizarine dans l'acide sulfurique. Cette solution bleue-violette intense qui devient rouge par addition d'eau retrouve sa couleur initiale en présence de composés du bore. L'analyse colorimétrique, à 630 nm, permet la mesure quantitative des composés du bore avec une sensibilité de 5 ppb, d'après US-A- 4 529 707. Une méthode spectrophotométrique basée sur le suivi de 1'absorbance d'un complexe de BF3:EtOH à 275 nm a été développée pour étudier la formation en solution de complexes stables entre BF3 et un alcool (MeOH, EtOH) ou des éthers, (Et)2O ou le p-dioxane. Parmi les réactifs employés sur support solide on peut citer la curcumine, utilisée également en phase liquide, qui permet de détecter BC13 mais aussi SiH2C12, HF, F2, HBr, C12 ou le vert de bromocrésol qui permet de détecter SiH2C12, HF, C12, BC13, SiHC13 et BF3. Ainsi dans US-A- 6 773 925, ces deux composés, déposés sur de l'alumine activée, sont employés dans des détecteurs colorimétriques dont la sensibilité est comprise entre 0,5 et 5 ppm. L'acide carminique peut aussi être employé pour la détection colorimétrique de BC13 et ce en présence d'acide chlorhydrique et d'acide sulfurique, comme décrit dans la demande de brevet japonais n 60-140209. Il est également proposé dans US-A- 4 820 316 de mettre à profit non pas les variations colorimétriques de ce composé mais de mesurer les variations de masse d'un matériau contenant notamment l'acide carminique ou de la dianthramide ainsi que de l'acide chlorhydrique et de l'acide sulfurique afin de détecter le BC13. La réaction entre les 13-dicétones greffées dans une matrice poreuse et le BF3, conduisant à la formation de difluorure de benzoylméthanatobore fortement absorbant et fluorescent, a été décrite dans la demande de brevet français n 2 869 036 pour le dosage du BF3 gazeux. Pour la détection des autres composés halogénés, il existe des tubes réactifs imprégnés de colorant qui changent de couleur en présence d'un dérivé halogéné. Par exemple pour du chlore et/ou du brome, il s'agit de l'ortho-toluidine ou de l'orthotolidine qui prennent une couleur brun-orangé. Pour HC1, le bleu de bromophénol devient jaune. Des procédés de détection basés sur des mesures électrochimiques sont également connus.

Parmi les travaux menés jusqu'à présent il apparaît que peu de procédés sont utilisables de manière directe, rapide et efficace pour détecter et/ou capter les composés halogénés du bore, les acides correspondants ainsi que les halogènes. Par ailleurs, aucun de ces procédés ne permet de détecter simultanément ces différents composés.

Considérant la réactivité et la toxicité de ces composés il est indispensable d'offrir aux utilisateurs des moyens variés, sûrs et rapides pour détecter des concentrations relativement faibles dans les atmosphères notamment de travail. Par ailleurs, et notamment dans le domaine de l'électronique où différents composés peuvent simultanément être présents, il peut être utile de contrôler la présence de chacun d'entre eux. En outre pouvoir aussi doser ces composés serait avantageux. Le procédé de détection, dosage et piégeage proposé par la présente demande de brevet pallie ce manque de manière sûre et efficace.

DESCRIPTION La présente invention a notamment pour objet un procédé de détection des dérivés halogénés du bore, des halogènes et des acides correspondants. Le procédé30 vise particulièrement à détecter des composés gazeux de formules BX3, HX et X2, dans lesquelles X représente un halogène, à l'aide de molécules sondes. Ce procédé permet également de quantifier la quantité de composé qui a été détectée.

L'invention a ainsi notamment pour objet un procédé de détection d'un composé gazeux de type BX3, HX ou X2 au sein d'un gaz à l'aide d'une composition contenant une molécule sonde, caractérisé en ce que la molécule sonde est une molécule dont la réaction avec un ou plusieurs composés de type BX3, HX ou X2 entraîne une variation d'au moins une de ses propriétés physico-chimiques, cette variation étant mesurable par une technique d'analyse appropriée, et en ce que l'on effectue dans cet ordre les étapes suivantes : (a) mesure de ladite propriété physico-chimique de la molécule sonde, telle qu'une propriété spectrale, (b) mise en contact du gaz avec la composition contenant la molécule sonde de l'étape (a), (c) nouvelle mesure de ladite propriété physico-chimique, (d) corrélation de la variation de ladite propriété spectrale entre les étapes (a) et (c) à la présence dudit composé gazeux de type BX3, HX ou X2. La mesure de la propriété physico-chimique de l'étape (a) peut être une étape préalable, réalisée une fois pour toutes, de telle sorte que le procédé de l'invention, en routine, ne comporte plus l'étape (a). Le composé gazeux de type BX3, HX ou X2 est par exemple HBr, HF, F2, Br2 et notamment, HC1, C12, BCl3, ou BF3. Il peut être présent dans un gaz comme ceux que l'on rencontre notamment dans les ateliers de production ou de recherche de diverses industries comme celles précédemment citées, et particulièrement dans l'industrie des semi-conducteurs. La mise en contact entre le mélange gazeux et la composition peut être réalisée directement, et typiquement en présence d'un flux du mélange gazeux, ou encore sous pression réduite, ou après dissolution du composé gazeux par barbotage dans un solvant liquide, la mise en contact entre les composants du mélange gazeux et la composition se faisant dans le milieu liquide constitué du solvant et du mélange de gaz dissous. De manière préférée la mise en contact est réalisée directement sans dissolution dans un solvant liquide. La propriété physico-chimique dont il est question peut notamment être une propriété spectrale, comme l'absorbante, qui peut être mesurée par réflexion ou transmission, la fluorescence, la luminescence, ou une propriété électrique, comme la conductivité, la constante diélectrique, ou d'autres propriétés comme la résistivité ou la masse. La mesure peut être une simple détection. La variation de propriété physico-chimique est liée à la réaction de la molécule-sonde avec un ou plusieurs composés de type BX3, HX ou X2, elle repose sur les différences structurales existant entre la molécule sonde et le produit de réaction de la molécule sonde avec le composé à détecter. Par composition , on désigne un composé ou mélange de composés, qui sera avantageusement sous forme solide et comprendra typiquement une matrice et 15 notamment une matrice poreuse. La composition pourra notamment être constituée uniquement de la molécule sonde notamment lorsque celle-ci est un polymère. Elle pourra également contenir des tensio-actifs dont le rôle sera soit d'augmenter la solubilité des molécules sondes dans la composition, soit de stucturer 20 les matrices poreuses en façonnant des cavités de taille et de forme précises. Par molécule sonde , on désigne toute molécule dont la réaction avec un ou plusieurs composés de type BX3, HX ou X2 entraîne une variation d'au moins une de ses propriétés physico-chimiques détectable par une technique d'analyse appropriée. Compte tenu de la nature de la propriété physico-chimique en cause, 25 l'homme de l'art peut déterminer facilement quelle est la technique de détection appropriée. Ainsi, une modification des propriétés spectrales pourra être détectable par spectrophotométrie. À ce titre, il est possible de parler de modification des propriétés spectrophotométriques. Plusieurs modifications de propriétés physico-chimiques détectables peuvent intervenir lors de la mise en oeuvre du procédé. On 30 pourra utiliser une ou plusieurs de ces modifications. La variation des propriétés physico-chimiques d'une molécule sonde est détectable à partir de la composition qui pourrait la contenir, lorsqu'il est question de mesure des propriétés physicochimique pour une molécule sonde, avant ou après réaction avec un des gaz, il faut bien entendu comprendre que la mesure peut être réalisée sur une composition contenant la molécule sonde, ainsi il est possible par extension de parler de mesure de propriété de la composition aussi bien que de mesure de propriété de la molécule sonde .

En d'autres termes la mesure peut être faite sur la molécule sonde ou sur la composition la renfermant. La structure de la molécule sonde peut être modifiée à l'issue de la réaction. Ainsi il est possible que la molécule sonde en tant que telle n'ait au départ aucune propriété remarquable, mais que son produit de réaction présente une propriété remarquable, par exemple spectrale. La variation observée à l'issue de la réaction permet de détecter la présence du composé gazeux recherché. Ainsi, la molécule sonde est caractérisée par des propriétés par exemple spectrales avant et/ou après réaction avec un composé de type BX3, HX ou X2. Les spectres d'absorption et/ou de fluorescence, dont la variation est mesurable par une méthode spectrophotométrique appropriée connue de l'homme du métier, sont particulièrement concernés. Par exemple, la molécule sonde peut être un chromophore dont les spectres d'absorption et/ou de fluorescence sont modifiés par réaction avec un composé de type BX3, HX et/ou X2. Par modification du spectre d'absorption et/ou de fluorescence , on entend notamment un effet tel qu'une perte ou un gain de l'intensité d'absorption ou de fluorescence à une longueur d'onde donnée, un déplacement en longueur d'onde des maxima d'absorption et/ou de fluorescence, ou encore l'apparition de nouvelles bandes. La propriété mesurée peut aussi correspondre à l'interaction avec des ondes de type Love, liées aux constantes diélectriques, mais également à une masse ou à la viscoélasticité. Les molécules sondes utilisables selon l'invention sont notamment les halogénures de métaux alcalins, les halogénures d'ammonium quaternaire, la coumarine et ses dérivés, la porphyrazine et ses dérivés, la fluorescéine et ses dérivés et les triarylméthanes. On peut aussi citer les rhodamines, le crésyl violet, des dérivés de phénoxazine et les oxazones. On retient plus particulièrement les halogénures de métauc alcalins (Nal, KI, KBr, NaCl), les halogénures d'ammonium quaternaires (iodure de triméthyla.mmonium méthylglycol chitosan, le dibromure de décaméthonium et l'iodure de 3-hydroxypropyltriméthylammonium, les coumarines 522, 500, 120, 102, 47, les phtalocyanines de magnésium, de silicium, de dilithium et disodium, la fluorescéine, et le cristal violet. Les molécules sondes sont utilisables pour détecter tous les composés de type BX3, HX et X2 ou seulement certains.

Elles peuvent réagir différemment selon le composé de type BX3, HX et X2 et ainsi renseigner qualitativement sur la nature du composé détecté ou sur son absence. Les halogénures de métaux alcalins préférés sont KI, KBr, KC1, Nal, NaBr et NaCl. Il est remarquable qu'un halogénure d'alcalin peut généralement être employé pour détecter un composé comportant le même halogénure. Pour de telles molécules sondes la propriété spectrophotométrique mesurée est notamment l'absorbance. La longueur d'onde observée correspond à celle du dérivé halogéné qui se forme, tel que I3-, Br3 ou C13-, ou d'un dérivé inter halogéné, tel BrC12-, Br2C1-, et qui présente un spectre d'absorption spécifique. Ainsi par exemple, lors de l'exposition de KBr à Br2, la variation de l'absorbance sera liée à la formation de Br3- qui possède un spectre d'absorption spécifique. Ces molécules sonde sont caractéristiques des composés de type BX3 et X2. Elles ne réagissent pas de manière significative avec les composés de type HX. Parmi les halogénures d'ammonium quaternaire, il est avantageux d'employer ceux de formule (I) : R2 RIùN R3 , X- R4 dans laquelle, RI, R2, R3 correspondent indépendamment à un H ou une chaîne carbonée renfermant de 1 à 22 atornes de carbone, R4 est choisi parmi les chaînes carbonées et les polysaccharides, X est un halogène de préférence I, Br ou Cl.

Une chaîne carbonée peut être éventuellement mono- ou polysubstituée, linéaire, ramifiée ou cyclique, pontante ou non, saturée ou insaturée, en CI-C22, préférentiellement en C1-C1o, le ou les substituants pouvant contenir un ou plusieurs hétéroatomes tels que N., O, F, Cl, P, Si ou S. Parmi de telles chaînes carbonées les radicaux alkyles préférés sont les radicaux méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, tert-butyle et pentyle. On peut également citer parmi les radicaux alkyles insaturés les vinyles, allyles, isopropényles, butényles, isobutényles, tertbutényles, pentényles et acétylényles. Un radical aryle correspond à une structure carbonée aromatique ou hétéroaromatique, mono- ou polysubstituée, constituée d'un ou plusieurs cycles aromatiques ou hétéroaromatiques comportant chacun de 3 à 8 atomes, l'hétéroatome pouvant être N, O, P, F, Cl, Si ou S. De préférence R1, R2, R3 sont des groupes aliphatiques choisis indépendamment parmi H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9, CH2(C6H5), CH2(C6H11), C6H11. De manière préférée R4 sera une chaine carbonée en C1 à C22 et plus particulièrement un groupe alkyle en C1-C22 et notamment de formule -(CH2)n-CH3 avec n = 1 à 21, et typiquement un groupe en C 11 à C21, comportant avantageusement au moins un ammonium, un aryle, un cyclohexyle, un cétyle, ou encore un polysaccharide choisi notamment parmi la cellulose, le chitosan ou leurs dérivés. Un polysaccharide est une structure polymérique composée d'un grand nombre d'unités monosaccharidiques unies par des liens glycosidiques, les unités pouvant être indépendamment substituées, le ou les substituants pouvant contenir un ou plusieurs hétéroatomes tels que N, O, F, Cl, P, Si ou S ainsi que des radicaux alkyles ou aryles. La masse du polymère a une incidence sur sa viscosité, l'utilisation d'une molécule sonde de type polysaccharidique est plus aisée si le degré moyen de polymérisation, ou nombre moyen de monomères dans le polymère (m), est compris entre 2 et 100 000, particulièrement entre 10 et 20 000, plus particulièrement entre 20 et 1 000. Dans le cas où R4 est un polysaccharide, il contient typiquement de 100 à 500 monomères. L'unité monomérique portant l'ammonium est de préférence de formule (I') : ml0 R400 H2C

dans laquelle R40 correspond à un hydrogène ou à une chaine carbonée généralement en C, à C 12, qui comporte avantageusement une fonction éther-oxyde ; il s'agira particulièrement d'un groupe CH3OC2H4- . X correspond à un halogène, et de préférence à un Cl, Br ou I, comme cela a été défini précédemment. Il est préférable que R,, R2 et R3 correspondent indépendamment à des H ou des groupes alkyles en C1 à C4, et de préférence en CI. Lorsque R4 est un polysaccharide constitué d'unités monomériques présentées ci-dessus, il est bien entendu possible que le nombre d'azote présent sous forme d'ammonium soit variable. Il peut varier théoriquement de 1 à m, il est recommandé que la quantité d'unité monomérique comportant un ammonium au sein du polymère soit comprise entre 40 et 90% de la quantité totale d'unité monomérique, typiquement elle sera proche de 70%.

Il est avantageux par ailleurs que l'ammonium quaternaire présente des propriétés tensioactives, il est également avantageux qu'il soit sous la forme d'un polymère cationique. Avantageusement la molécule sonde halogénure d'ammonium quaternaire sera le bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB) ou l'iodure de triméthylammonium méthylglycol chitosan (Kikuchi, Y., et al. Makromol. Chem. 188 & 108, 2631 & 6776c, (1987)), ou l'iodure ou le bromure de tétrabutylammonium . Pour de telles molécules sondes, la propriété spectrophotométrique mesurée sera de préférence l'absorbance et la longueur d'onde observée correspondra de préférence à celle du produit formé en fonction des réactifs de départ. Ces molécules sonde sont caractéristiques des composés de type BX3 et X2, elles ne réagissent pas de manière significative avec les composés de type HX.

Les molécules sondes concernées par l'invention correspondent également aux dérivés de la coumarine, notamment les dérivés dont le carbone en position 7 porte un azote, de préférence non chargé et de type sp3, et plus particulièrement aux composés de formule (II) : dans laquelle, 10 R5 et R6 sont choisis indépendamment parmi H, les radicaux alkyles ou aryles, de préférence parmi H, les radicaux alkyles en C,-C15, les cétoalkyles, les esters, les fluoroalkyles comme le trifluorométhyle, les benzimidazoles, les benzothiazoles, R7 et R8 sont choisis indépendamment parmi H, les radicaux alkyles en C,- 1 5 C15, R9, Rio et RI, sont choisis indépendamment parmi H, les radicaux alkyles en C,-C,5,. Typiquement la molécule sonde sera ainsi choisie parmi les dérivés de la coumarine suivants (dénomination et référence au numéro CAS) : coumarine 120 20 (CAS : 26093-31-2), coumarine 2 (CAS : 26078-25-1), coumarine 466 (CAS : 20571-42-0), coumarine 47 (CAS : 99-44-1), coumarine 102 (CAS : 41267-76-9), coumarine 152A (CAS : 41934-47-8), coumarine 152 (CAS : 53518-14-2), coumarine 151 (CAS : 53518-13-3), coumarine 6H (CAS : 58336-35-9), coumarine 307 (CAS : 55804-66-5), coumarine 500 (CAS : 52840-38-7), coumarine 314 (CAS : 55804-66-5), 25 coumarine 30 (CAS : 41044-12-6), coumarine 334 (CAS : 55804-67-6), coumarine 522 (CAS : 55318-19-7), coumarine 7 (CAS : 27425-55-4), coumarine 6 (CAS : 38215-35-0) et la coumarine 153 (CAS : 53518-18-6), coumarine 445 (CAS : 28821-18-36), coumarine 460 (CAS : 91-44-1), coumarine 461 (CAS : 87-01-4), coumarine 503 (CAS : 55804-70-1), coumarine 510 (CAS : 87349-92-6), coumarine 519 (CAS : 30 55804-65-4), coumarine 521T (CAS : 114768-72-8), coumarine 522B (CAS: 53518-19-7), coumarine 523 (CAS : 55804-68-7), coumarine 525 (CAS : 87331-47-3), coumarine 540 (CAS : 38215-36-0), coumarine 545 (CAS : 85642-11-1).5 Les propriétés spectrales de ces composés reposent notamment sur l'existence du système cyclique conjugué et la présence d'un groupement donneur azoté. De nombreux composés correspondant à la formule (II) ont déjà été synthétisés et sont disponibles commercialement notamment dans l'industrie des colorants laser, en outre leurs propriétés spectrales ont déjà été déterminées. Pour de telles molécules sondes la propriété spectrophotométrique mesurée peut être l'absorbance ou la fluorescence. Pour des mesures en absorbance, la longueur d'onde d'intérêt correspondra à celle de la bande d'absorption à plus basse énergie, généralement située entre 320 et 440 nm. Au fur et à mesure de l'exposition, l'intensité de cette bande diminue et une nouvelle bande décalée vers le bleu apparaît. La fluorescence de ces molécules sonde est comprise entre 400 et 580 nm. Ces molécules sonde sont caractéristiques des composés de type HX et BX3, et ne réagissent pas avec les composés de type X2. La porphyrazine et ses dérivés et notamment les 15 tétrabenzotétraazaporphyrines peuvent également être employées comme molécules sondes selon l'invention. Il s'agit particulièrement des composés de formule (III) : Rh Ra Rg Rf-- Rd

dans laquelle, 20 Ra à Rh correspondent indépendamment à des H, des groupes organiques soufrés ou phosphorés, tels que des acides, des chaînes carbonées pouvant éventuellement être mono- ou polysubstituées, linéaires, ramifiés ou cycliques, pontantes ou non, saturées ou insaturées, en C1-C22, préférentiellement en Ci-Cio, le ou les substituants pouvant contenir un ou plusieurs hétéroatomes tels que N, O, F, Cl, P, Si ou S. Parmi les chaînes carbonées on trouve les radicaux alkyles qui sont les préférés, on peut notamment citer à ce titre les radicaux méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, tert-butyle et pentyle. On peut également citer parmi les radicaux alkyles insaturés les vinyles, allyles, isopropényles, butényles, isobutényles, tert-butényles, pentényles et acétylényles. Il peut également s'agir d'un radical aryle qui correspond à une structure carbonée aromatique ou hétéroaromatique, mono- ou polysubstituée, constituée d'un ou plusieurs cycles aromatiques ou hétéroaromatiques comportant chacun de 3 à 8 atomes, l'hétéroatome pouvant être N, O, P, F, Cl, Si ou S. Dans la mesure où Ra et Rb, Rc et Rd, Re et Rf ou Rg et Rh peuvent correspondre à des groupes pontant reliés l'un à l'autre, la molécule peut ainsi comporter une structure cyclique accolée à un ou plusieurs des cycles azotés au coeur de la structure. De manière préférée, Ra et Rb, Rc et Rd, Re et Rf ou Rg et Rh forment ensemble un cycle aromatique ou correspondent à un hydrogène ; la molécule sera avantageusement la tétrabenzoporphyrazine (phtalocyanine). Lorsque Ra et Rb, Rc et Rd, Re et Rf ou Rg et Rh forment ensemble un cycle aromatique, la molécule peut par exemple être synthétisée par condensation de quatre molécules de phthalonitriles identiques.

La porphyrazine et ses dérivés peuvent éventuellement complexer un cation ou un groupe de cation M, ainsi p correspond à un indice de 0 ou 1 indiquant la présence de ce type d'entité. Il peut s'agir d'un métal, généralement choisi parmi les métaux de transition comme Fe, Co, Cu ou Ni, dont le degré d'oxydation est typiquement de 2 ou 3. Avantageusement ce métal sera Mg(II) ou Cu(II). Il est également possible que porphyrazine et ses dérivés complexent des éléments plus légers comme le Si (IV) ou des métaux alcalins. Dans ce cas on observe la complexation de deux atomes comme Li(I) ou Na(I). Les propriétés spectrophotométriques qu'il est recommandé d'observer pour de telles molécules sont la fluorescence et l'absorbance. En absorption, on peut observer simultanément une disparition graduelle de la transition de plus basse énergie typiquement vers 690 nm et l'apparition corrélée d'une nouvelle transition, dont le maximum d'absorption est déplacé vers le rouge. Ce déplacement augmente lorsque BX3 réagit successivement avec chacun des 4 azotes des ponts aza du macrocycle. Ces variations spectrales sont accompagnées d'un point isobestique à environ 560 nm. En fluorescence, en excitant la molécule sonde au point isobestique, longueur d'onde pour lequel le nombre de photons absorbés sera constant, à environ 560 nm on peut observer unefluorescence dont le spectre est centré vers 700 nm, qui subit un déplacement batochrome lorsque le film est exposé au BF3. Il est également possible d'exciter le composé de départ à d'autres longueurs d'onde comme à son maximum d'absorption aux alentours de 690 nm. La position des points isobestiques et des maxima d'absorption et de fluorescences des molécules peut être influencée par la nature de l'environnement et notamment des autres constituants de la composition qui les contient. En revanche, l'action de HX a lieu probablement sur le métal central avec éjection de celui-ci et protonation des deux azotes du centre. Un dédoublement des pics est alors observé. Ces molécules sont particulièrement adaptées aux composés de type BX3 e1: HX. Elles ne réagissent pas avec les composés de type X2.

La fluorescéine et ses dérivés, notamment ceux employés à titre de colorant, sont également utilisables comme molécule sondes selon l'invention. Il s'agit plus typiquement de dérivé de fluorone comportant un groupe aryle sur le carbone non engagé dans les liaisons pontantes du cycle central et plus particulièrement des composés de formule (IVa) et (IVb):

R18 R18 R13 OH R15 R14 R15 R14 (IVa) (IVb)25 dans laquelle, R12, R13 , R14 et R15 correspondent indépendamment à un H, un groupe alkyle renfermant 1 à 4 atomes de carbone, un halogène, un groupe -NO2, R16, R17, R18 et R19 correspondent indépendamment à un H, un alkyle en C1-5 C6, un aryle en C1-C6, un halogène, une amine, hydroxyalkyle, un ûN=C=S. Les formules (1 Va) et (IVb) correspondent à des formes pouvant exister en équilibre chimique. Typiquement la molécule sonde sera choisie parmi les dérivés de la fluorescéine suivants (dénomination et référence au numéro de CAS) : la fluorescéine 10 Acid yellow 73 (CAS : 2321-07-5), la 6-aminofluorescéine (CAS : 51649-83-3), la 5-aminofluorescéine (CAS : 3326-34-9), la 6-carboxyfluorescéine (CAS : 3301-79-9), la fluorescéinethioisocyanate (CAS : 3326-32-7), la fluorescéine 27 (CAS : 76-54-0), la dinitrofluorescéine CAS 24545-86-6, la tétrachlorofluorescéine (CAS 6262-21-1), la dibromofluorescéine solvent red 72 (CAS : 596-03-2), l'éosine B acid red 15 91 (CAS : 56360-46-4), l'éosine Y acid red 87 (CAS : 15086-94-9), l'éosine-5-thiosemicarbazide (CAS : 119881-42-4), l'érythrosine B solvent red 114 (CAS : 15905-32-5), l'érythrosine B isothiocyanate (CAS : 72814-84-7), la lactone de rose bengale (CAS : 4159-77-7), la phloxine B (CAS : 18472-87-2). Pour de telles molécules sondes, les propriétés spectrophotométriques 20 mesurées sont notamment l'absorbance et la fluorescence. Ces molécules sondes sont caractéristiques des composés de type BX3 et HX. Elles ne réagissent pas de manière significative avec les composés de type X2. Parmi les molécules sondes utilisables on trouve encore les colorants de la famille des triarylméthanes, et notamment les colorants de la famille des 25 aminotriarylméthanes, particulièrement les di- et triaminotriaryleméthanes, i.e. des triarylméthanes portant sur deux ou trois des cycles un azote en position para du carbone reliant les trois cycles, plus particulièrement les aminotriarylméthanes de formule (V) : X' R25 ,.,,0-" e R20 N dans laquelle, R20, R21, R22 et R25 correspondent indépendamment à un H, une chaine 5 carbonée, et notamment un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone, et de préférence méthyle, propyle, butyle, un radical aryle, R26, R27, R28, R29, R30, R31,, R32, R33, R34, R35, R36, et R37 correspondent indépendamment à un H, une chaine carbonée, et notamment un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone, et de préférence méthyle, propyle, butyle, un 10 radical aryle qui peut être pontant, une fonction organique ne comportant pas de carbone et typiquement SO3-, Z correspond à un H, une amine de type ùNR23R24, un ammonium de type ùN+R23R24 R54, et avec R23, R24 et R54 indépendamment choisis parmi H, une chaine carbonée, et notamment un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone, et 15 de préférence méthyle, propyle, butyle, un radical aryle, X' est un halogène et de préférence F, Cl, Br ou I ou un anion organique comme l'oxalate. De préférence la molécule sonde est un composé hydrophobe. Le cristal violet (ou violet de Paris, ou violet de gentiane, ou méthyl violet) qui est utilisé 20 surtout en microbiologie pour effectuer des colorations de bactéries de type gram, est un exemple particulièrement apprécié d'aminotriarylméthane. Il peut également s'agir (dénomination et référence au numéro CAS) de la lactone issue du cristal violet (CAS : 1552-42-7), du vert de malachite G (CAS : 633-03-4), du vert d'éthyle (CAS : R29 R30 R30 7114-03-6), du méthyl 2B (CAS : 8004-87-3), du méthyl 6B (CAS : 548-62-9), du méthyl 10 B, de la coom.asie (CAS : 6104-58-1), de la fuchsine (CAS : 569-61-9), du bleu de méthyle (CAS : 28983-56-4), de la nouvelle fuchsine (CAS : 3248-91-7), de la pararosaniline (CAS : 569-61-9), du bleu victoria BO (CAS : 2390-60-5).

Pour de telles molécules sondes, les propriétés spectrophotométriques mesurées sont notamment l'absorbance et la fluorescence. Ces molécules sonde sont caractéristiques des composés de type BX3 et HX. Elles ne réagissent pas significativement avec les composés de type X2. Typiquement les propriétés spectrales mesurées aux étapes (a) et (c) sont l'absorbance, ou la fluorescence. Il est possible d'utiliser simultanément différentes molécules sonde. Il est dans ce cas préférable d'employer des molécules dont les variations des propriétés physico-chimiques, comme les propriétés spectrales, sont différentes en présence d'un même composé. Ainsi par exemple une molécule sonde réagissant uniquement avec des composés de type BX3 et X2 pourra être employée simultanément avec une molécule sonde réagissant uniquement avec des composés de type BX3 et HX pour détecter et mesurer simultanément la présence des différents types de composés. Les différentes molécules sonde peuvent être mélangées dans la mesure où elles sont inertes l'une pour l'autre, des essais préalables peuvent être réalisés par l'homme du métier selon le mélange qu'il envisage d'employer. Il est également possible de les séparer physiquement. La composition peut, comme on l'a vu ci-dessus, également contenir un ou plusieurs composés autres que la molécule sonde. Selon un mode de réalisation particulier, la composition comporte une matrice, dans laquelle la molécule sonde est incorporée. Typiquement, la matrice est un polymère organique qui peut être choisi parmi les polysaccharides comme le chitosan, la cellulose ou leurs dérivés, des matériaux poreux à base de polymères inorganiques, ou hybrides organique-inorganiques, des hydrogels ou des aérogels. Ce mode de réalisation est recommandé notamment lorsque les molécules sondes seules ne peuvent pas être facilement déposées directement et aisément conservées sur un support, comme ceux employés typiquement dans le cadre de mesures spectrophotométriques tel qu'une lame de verre, par exemple lorsqu'elles sont pulvérulentes ou liquides. La molécule sonde peut également être déposée directement sur un support par évaporation du solvant, dans ce cas, la structure préférée de la molécule sonde est de type polymérique et correspond typiquement à la formule (I) dans laquelle R4 correspond à un polysaccharide. Dans le cas des matrices de matériaux poreux à base de polymères inorganiques ou hybrides organique-inorganiques, l'incorporation de la molécule sonde dans la matrice fait intervenir notamment la chimie du sol-gel (polycondensation de réseaux d'oxydes métalliques) et la physico-chimie des phases tensioactives en solution (auto-assemblage de micelles en structures organisées à l'échelle nanoscopique). Il est préférable d'employer des matrices poreuses avec des pores de petite taille (diamètre < 20À) afin d'augmenter la surface spécifique d'adsorption du polluant-cible et d'augmenter la probabilité de collisions réactives entre les réactifs. La molécule sonde peut-être avantageusement incorporée au sein d'une matrice sol-gel nanoporeuse d'oxydes métalliques. La matrice sol-gel nanoporeuse d'oxydes métalliques peut être élaborée à partir d'au moins un précurseur métallique de formule (VI) : M(Y)I(OR38)J(R39)k

dans laquelle : M correspond à un métal choisi parmi le silicium, l'aluminium, le titane, le zirconium, le niobium, le vanadium, l'yttrium et le cérium, Y est un halogène, de préférence le chlore. R38 et R39 correspondent indépendamment à un radical alkyle ou aryle, i, j et k sont des entiers, tels que leur somme soit égale à la valence de M et que i+j soit supérieur ou égal à 2.

Selon un mode préféré de réalisation, le métal M est du silicium ou du zirconium.

Selon un mode particulièrement préféré de réalisation, le précurseur métallique est Si(OMe)4 ou Si(OEt)4. Par ailleurs, il est connu que le choix du précurseur métallique conditionne la taille des pores de la matrice et ainsi l'accessibilité à la molécule sonde des composés à détecter. Par exemple, dans le cas des oxydes de silicium, la taille des pores diminue avec la longueur des chaînes R38 et R39, car les chaînes sont enchevêtrées et la porosité diminue. On peut augmenter la taille des pores en incorporant un surfactant qui va servir de moule et autour duquel se formeront des murs rigides du polymère inorganique, le surfactant étant ensuite éliminé par lavage.

Ainsi, il est préférable d'utiliser des matrices élaborées à partir d'oxydes métalliques de formule (VI) pour lesquels R38 et R39 sont des alkyles ou des alkylamines renfermant de 1 à 6 atomes de carbone et de préférence des radicaux méthyles ou éthyles afin de détecter spécifiquement des molécules de diamètre inférieur à 6 À, ou propylamine pour détecter des molécules de diamètre plus élevé (12 À).

Lorsque l'on dit que la composition contient une molécule sonde, il faut évidemment comprendre que la composition contient au moins une molécule sonde, et de préférence une quantité de molécule sonde suffisante pour permettre la mesure des propriétés physico-chimiques d'intérêt dans les conditions correspondant au seuil minimum de détection souhaité. La détermination du seuil est fonction du seuil de détection des moyens techniques à disposition de l'utilisateur. De même, il faut comprendre que l'on procède à la mesure d'au moins une propriété physico-chimique de la composition. De façon analogue, il faut comprendre que l'on peut détecter et/ou mesurer la présence et/ou la quantité d'un ou plusieurs composés gazeux. L'homme de l'art sait à la lecture de la description dans quels cas le terme un signifie au moins un , ou un seul . Afin d'effectuer les mesures des propriétés physico-chimique de la composition il est généralement souhaitable, notamment lorsqu'il s'agit de propriétés spectrophotométriques ou électriques, de déposer la composition sur un support adapté aux moyens de mesures des propriétés. Dans le cas des propriétés 3,0 spectrophotométriques il s'agira typiquement d'un support solide qui n'interagira pas avec la composition et présentant généralement une surface plane. Dans le cas de propriétés électriques il s'agira notamment de supports conducteurs comme des polymères conducteurs ou des nanofils ou nanotubes de carbone. Les propriétés spectrales du support sont variables mais elles seront choisies de telle sorte qu'elles n'interfèrent pas avec la mesure des propriétés spectrophotométriques de la composition. Le substrat est adapté à la technique spectrophotométrique qui permet d'effectuer les mesures, il s'agit généralement d'une lame, souvent transparente à la lumière UV et/ou visible, constituées typiquement de verre, de matière plastique ou de quartz lorsqu'il s'agira de mesurer les variations d'absorption par transmission. Lorsqu'il s'agira de mesurer les variations d'absorption par réflectance ou de luminescence, le support peut être opaque et également présenter une surface incurvée qui permet une meilleure distribution des faisceaux optiques pour l'analyse. La composition, initialement sous forme d'une solution liquide, est typiquement déposée directement sur le support par diverses techniques comme le dépôt d'une goutte de solution et étalement sur le substrat, (Langmuir-Blodgett, spray, tournette (spin coating), trempage-retrait à vitesse de retrait constante (dip- coating) ...) ou par évaporation sous vide partiel. La méthode de trempage est particulièrement adaptée en présence d'ammoniums quaternaires qui forment facilement des micelles notamment lorsqu'ils portent de longues chaînes, typiquement en C,0-C22. Lorsque la composition comporte une matrice qui est un polymère cationique comme le chitosan, celui-ci peut être solubilisé dans un solvant puis déposé sur un substrat adéquat par spin-coating ou dip-coating. La composition, initialement sous forme solide, peut aussi être déposée directement sur le support par sublimation sous vide partiel. Le gaz peut être mis en solution dans un solvant pour être mis en contact avec la composition lors de l'étape (b). De manière préférée, à l'étape (b), le gaz est mis en contact avec la composition comprenant la molécule sonde sous forme d'un flux gazeux. La seconde mesure, effectuée à l'étape (c), concerne la même propriété qu'à l'étape (a), et particulièrement l'absorbance, la réflectance ou la luminescence. Dans les trois cas, la variation est liée au changement d'absorbance, de réflectance ou de luminescence de la molécule-sonde de départ, soit à l'apparition de propriétés liées au produit issu de la réaction de la molécule-sonde avec le gaz qui a été détecté.

Selon un mode particulier de réalisation, l'étape (d) comprend également la corrélation de la variation de ladite propriété spectrale entre les étapes (a) et (c) à la quantité du composé gazeux de type de type BX3, HX ou X2 dans le gaz. Les étapes (b) et (c) peuvent être effectuées simultanément. Ainsi la variation de la propriété spectrale peut être suivie dans le temps, et par corrélation la quantité de composé gazeux de type de type BX3, HX ou X2 peut être déterminée. Selon un autre mode de réalisation, différentes propriétés, et notamment les propriétés spectrophotométriques comme l'absorbance, la réflectance ou la luminescence sont mesurées aux étapes (a) et (c).

Les moyens utilisables pour effectuer les mesures de propriétés physico-chimiques de la composition sont ceux employés habituellement dans le domaine considéré. S'agissant des propriétés spectrophotométriques, les moyens employés sont ceux qui permettent de faire des mesures optiques et notamment des mesures d'absorbance, de fluorescence ou de réflectance.

Généralement les photons peuvent être collectés et analysés via un spectrophotomètre, une barrette de diodes ou encore directement par un photomultiplicateur. Dans ce dernier cas, l'utilisation de filtres optiques interférentiels à bande étroite ou à large bande sera nécessaire pour distinguer les variations des propriétés de la molécule-sonde ou/et du produit issu de sa réaction avec le polluant. Selon la propriété qui est mesurée l'appareil comportera des moyens d'excitation de la molécule sonde à une longueur d'onde adaptée. Selon un mode particulier de réalisation, il est possible d'employer des plasmons de surface afin d'exalter les variations des propriétés optiques des molécules sondes. En effet, des molécules sondes excitées, par irradiation lumineuse, à proximité d'une fine couche de métal peuvent se coupler aux plasmons de surface et conduire à des limites de détection moindre et permettre ainsi de détecter ou doser de plus faibles quantités de gaz. Selon un autre mode de réalisation, la propriété mesurée correspond à l'interaction avec des ondes de type Love. Les modifications structurales liées à la réaction des molécules sondes avec le gaz entrainent notamment une variation de masse, de viscoélasticité, ou encore de constante diélectrique qui a une incidence sur les ondes de type Love. Ce mode de réalisation est généralement mis en oeuvre en présence d'un matériau piezoélectrique qui sert de support ou sur lequel il est possible de détecter et générer des ondes de type Love, typiquement à l'aide d'électrodes en peignes interdigités selon une configuration de ligne à retard ou de résonateur. Les dispositifs de micro-balance mettant à profit les mesures de variation de fréquence de résonance des cristaux de quartz sur lesquels est dépose la composition, peuvent aussi être utilisés pour quantifier les polluants-cible ayant réagi avec ces dernières. Un ou des composés gazeux de type BX3, HX ou X2 ayant été détectés, l'invention permet aussi de les éliminer. L'invention a donc également pour objet un procédé de piégeage de composés gazeux de type BX3, HX ou X2 contenus dans un gaz, caractérisé en ce que l'on met en contact le gaz avec une composition telle que définie précédemment. Il est préférable que la composition comporte une matrice ou que la molécule sonde soit de nature polymérique. La composition est typiquement installée dans une cellule qui peut prendre notamment la forme d'une enceinte de forme quelconque, par exemple parallélépipédique ou cylindrique, munie ou non de chicanes pour allonger la mise en contact, munie d'une arrivée de gaz à traiter et d'une sortie du gaz traité. La composition peut, ainsi qu'indiqué précédemment, être déposée sur un support pouvant notamment être disposé dans les chicanes. La nature du support, dans le cadre de l'élimination du gaz, a peu d'importance, il est bien entendu souhaitable qu'il soit inerte chimiquement vis-à-vis de la composition. Il s'agit notamment de support de verre, de quartz ou encore de matières plastiques. Pour un tel traitement, les matrices poreuses peuvent être sous forme de poudres ou de granulés enfermés dans un tube cylindrique ou encore sous forme de films minces poreux déposés sur les parois d'un cylindre, le dépôt pouvant se faire notamment par évaporation. Selon la teneur de polluant à traiter, on peut moduler l'épaisseur du film ou la quantité de poudres ou de granulés et la concentration de la molécule-sonde. Il est possible de traiter plusieurs polluants en incorporant plusieurs molécules-sondes spécifiques. La quantité de gaz piégé correspond au maximum à la quantité de molécule(s) sonde(s) présente dans la composition. Ainsi par exemple pour une composition comportant un kilogramme de matrice poreuse avec un taux pondéral de molécule sonde de 5 à 10 %, il sera possible de traiter, selon la molécule-sonde choisie, 5000 à 11000 m3 d'effluent gazeux contenant 1 ppm de BX3, HX ou X2. Selon la teneur du gaz (>1 ppm ou <lpprn) dans le flux, des volumes plus faibles ou plus élevés pourront être traités. Un dispositif d'aspiration des gaz est avantageusement utilisé pour mettre en contact d'importantes quantités de gaz à traiter avec les molécules sondes. La cellule sera notamment conçue pour traiter un débit d'au moins 1 litre de gaz par heure, notamment au moins 10 litres de gaz par heure et de préférence au moins 100 litres de gaz par heure. En général un volume à traiter de 5 000 à 11 000 m3 correspond à un mois d'utilisation. Pour ce qui est du débit, on peut bien sûr envisager des débits plus forts, 100 litres de gaz par minute pour traiter quelques m3 en 1 à 2 heures. La cellule peut notamment être un tube. Selon le débit de gaz à traiter, on peut moduler le diamètre et la longueur du tube. Avec Ms 15, la réaction est réversible. On peut pomper sous vide le tube pour régénérer Ms 15.

Il est possible de contrôler la saturation des molécules sonde en effectuant des mesures de leurs propriétés physico-chimiques, et particulièrement spectrophotométriques, comme indiqué ci-dessus.

Pour la mise en oeuvre des procédés ci-dessus, les inventeurs ont également mis au point de nouveaux matériaux aptes à réagir avec un composé de type BX3, HX 25 ou X2. C'est pourquoi la présente invention a encore pour objet un matériau apte à réagir avec au moins un composé de type BX3, HX ou X2 sous forme gazeuse comprenant une ou constitué d'une matrice poreuse contenant au moins une molécule sonde telle que définie ci-dessus. La matrice poreuse est typiquement constituée 30 d'une matrice de polymères inorganiques ou hybrides organique-inorganique élaborée selon le procédé sol-gel.

L'invention concerne également un procédé de préparation du matériau ci-dessus comprenant les étapes suivantes: (a) la préparation d'une matrice poreuse de préférence sol-gel, et (b) l'incorporation dans ladite matrice poreuse d'une molécule sonde telle que définie ci-dessus, pour obtenir le matériau désiré. La matrice poreuse conforme à l'invention est de préférence élaborée selon un procédé sol-gel. Sous l'appellation générique procédé sol-gel , on regroupe des techniques qui permettent par simple polymérisation de précurseurs métalliques, dont notamment les oxydes métalliques, d'obtenir des matrices inorganiques ou hybrides organiques-inorganiques à des températures proches de la température ambiante (20 à 35 C). Les réactions chimiques, i.e. l'hydrolyse et la condensation, à la base des procédés sol-gel, sont déclenchées lorsque les précurseurs métalliques sont mis en présence d'eau. Les solvants des précurseurs peuvent être choisis notamment parmi les alcools, les éthers dont THF ou CH2Cl2, CHC13. Ainsi l'hydrolyse des oxydes métalliques intervient tout d'abord, puis la condensation des produits hydrolysés conduit à la gélification de la matrice. Le solvant peut également correspondre à un mélange des solvants cités précédemment. Des tensio-actifs peuvent en outre être optionnellement utilisés soit pour induire une structuration de la matrice poreuse et former des pores de taille modulable, soit pour solubiliser une molécule sonde peu polaire et peu soluble dans le mélange de précurseurs et de solvant, comme un mélange d'alcool et d'eau, ou pour leur double propriété. Selon un mode préféré de réalisation du procédé conforme à l'invention, le précurseur métallique est un oxyde métallique, l'étape de préparation de la matrice sol-gel poreuse (a) comporte une étape d'hydrolyse d'au moins un oxyde métallique, ladite étape d'hydrolyse étant de préférence réalisée en présence d'un solvant organique, tel qu'un alcool comme le méthanol ou l'éthanol. Lors de la condensation, les produits hydrolysés réagissent entre eux pour former des polymères qui ne cessent de s'accroître jusqu'à l'obtention d'un réseau polymérique tridimensionnel. Dans un premier temps, les amas d'oxyde métallique restent en suspension sans précipiter, c'est le sol. Ces amas occupent progressivement une fraction volumique de plus en plus importante. La viscosité devient alors importante et le liquide finit par se gélifier en matrice. La matrice ainsi obtenue est donc constituée d'un réseau polymérique qui présente une porosité que l'on peut faire varier selon les besoins.

Le diamètre des pores de la matrice sol-gel peut également être adapté en sélectionnant des oxydes métalliques particuliers. Par exemple les oxydes métalliques de formule (VI) pour lesquels R38 et R39 sont des alkyles, de préférence des radicaux méthyles ou éthyles, permettent de générer des matrices dont les pores ont un diamètre réduit. Celles pour lesquelles R38 ou R39 est un aminoalkyle, de préférence aminopropyle, permettent de générer des matrices dont les pores ont des diamètres élevés. Selon un mode de réalisation particulier, l'étape de préparation de la matrice sol-gel (a) et celle d'incorporation d'au moins une molécule sonde (b) sont réalisées simultanément, En effet, les conditions de préparation sont suffisamment douces pour que les molécules sondes soient incorporées dans la matrice sol-gel sans être altérées. Il est souhaitable qu'une étape supplémentaire d'homogénéisation et/ou de séchage soit effectuée. L'étape de séchage permet entre autres l'évaporation du ou des solvants, comme l'eau et des alcools, présents de la matrice. Avantageusement, l'incorporation d'au moins une molécule sonde est prévue avant l'étape d'homogénéisation, préférentiellement pendant l'étape d'hydrolyse. Selon un autre mode préféré de réalisation, l'incorporation d'au moins une molécule sonde pourra se faire dans la matrice poreuse également par imprégnation en solution ou en phase vapeur selon des techniques bien connues de l'homme du métier, dont notamment la sublimation.

Pour la mise en oeuvre des procédés précédemment évoqués, la composition présentée plus haut et notamment le matériau conforme à l'invention, peuvent être intégrés dans des dispositifs, notamment des capteurs, basés généralement sur la détection de propriétés spectrophotométriques.

La présente invention concerne donc également un dispositif ou notamment capteur pour composés de type BX3, HX ou X2 sous forme gazeuse caractérisé en ce 26 2915805 qu'il comprend au moins un matériau ou une composition, de préférence sous la forme d'une matrice, conforme à l'invention. Pour augmenter la surface d'échange il est préférable que la composition comporte une matrice si la molécule sonde qu'elle contient ne forme pas elle-même 5 une matrice, lorsqu'un capteur est employé. Selon un mode préféré de réalisation, un capteur comprend un matériau ou une composition, conformes à l'invention, déposé sur un substrat adapté, préférentiellement sous la forme d'un film mince sur un substrat transparent. Le substrat peut être choisi parmi ceux utilisés habituellement dans le domaine de 10 l'analyse spectrophotom.étrique, dont notamment des lames ou des plaques de verre, de quartz de mica ou de fluorine. Typiquement, le dépôt est réalisé selon des techniques bien connues de l'homme du métier dont, notamment, le trempage, le dépôt à la tournette, par spray (liquide ou gaz), dépôt et étalement d'une goutte. Avantageusement, le dépôt est 15 réalisé par trempage lorsque cela est possible. C'est particulièrement le cas lors de la préparation des matériaux selon l'invention. L'homme du métier adaptera la vitesse de retrait du substrat de dépôt au matériau qui est déposé, de préférence une vitesse proche de 25 mm.miri-l. Le trempage peut se faire à température ambiante (22-25 C) avec une 20 humidité relative de l'air comprise entre 15 et 50%. Pour une efficacité accrue, des lames ou plaques sont installées parallèlement en batterie.

Selon un autre mode préféré de réalisation, utilisable notamment lorsque les 25 propriétés physico-chimiqes sont des propriétés spectrales, les dispositifs ou capteurs conformes à l'invention destinés à la détection intègrent au moins une source d'excitation lumineuse et un collecteur. Ils sont notamment composés d'un premier compartiment, d'un second compartiment, et d'un écran. Le gaz est introduit dans le capteur par une entrée 30 spécifique puis traverse un thermostat qui permet de contrôler la température ainsi qu'un filtre à particule. Un système de micropompe, qui peut être situé tant en amont qu'en aval du matériau, permet d'accélérer la diffusion du gaz jusqu'aux molécules sondes, incluses ou non dans un matériau selon l'invention. Il est utile en outre que le capteur soit équipé d'un système de mesure permettant de déterminer le volume de gaz ayant traversé l'entrée. Il convient de

`i préciser que la composition, qui correspond notamment au matériau présenté plus haut, est protégée de l'extérieur par une enveloppe protectrice de façon étanche grâce à un joint par exemple torique. Si le gaz contient un composé de type BX3, HX ou X2, celui-ci réagira avec lesmolécules sondes contenues dans la composition qui lui correspondent. 10 La réaction avec la molécule sonde sera détectée après excitation lumineuse par un collecteur et lue sur l'écran. Avantageusement, la source lumineuse sera constituée d'une lampe au deutérium, à halogène ou d'une diode électroluminescente, et le collecteur d'une barrette de diodes ou d'un photomultiplicateur basse tension. 15 Lorsque la méthode de détection est basée sur une variation d'absorbance du film dopé, il est préférable d'utiliser un système composé de deux films minces dopés déposés chacun sur un substrat réfléchissant afin d'optimiser l'absorption de la source lumineuse par les molécules sondes. Les photons en rebondissant de multiples fois sur les parois recouvertes de films seront fortement absorbés par les molécules sondes

20 contenues dans la composition. Lorsque les molécules sondes sont fluorescentes ou lorsque le produit de la réaction entre la molécule sonde et le gaz donne lieu à la formation d'un composé fluorescent, on peut déposer sur le substrat une couche métallique d'aluminium ou d'argent pour créer des plasmons de résonance dans la gamme de longueur d'onde d'excitation de la molécule sonde ou du produit de 25 réaction pour exalter la fluorescence de ces composés. Une sortie de gaz est prévue dans le cadre de ce capteur. Les dispositifs ou capteurs miniaturisés sont préférés. Il est souhaitable que le dispositif ou capteur comprenne en outre un support pour la composition, plus particulièrement un support adapté à la méthode de détection. Avantageusement, le dispositif ou capteur comprendra également un 30 système pour accélérer la diffusion du milieu à analyser, particulièrement un milieu gazeux. Préférentiellement, le système pour accélérer la diffusion du gaz est un système pneumatique comme un piston, une pompe à refoulement ou une micropompe. Un tel système sera particulièrement utile dans le cas d'un dispositif de dépollution. Les capteurs à transduction optique directe sont ainsi spécialement concernés par l'invention. Le capteur peut également être un capteur multiple, ou multi-capteur, permettant de détecter simultanément différents gaz et de déterminer leur concentration. Pour cela il est possible d'employer une ou plusieurs compositions comprenant un ou plusieurs types de molécules sonde réagissant avec des composés différents. Les différentes compositions peuvent être mélangées dans un même film ou placées sur un même support ou encore sur des supports différents. Des compositions comportant des molécules sonde différentes peuvent être installées dans le même compartiment ou des compartiments différents. Le matériau conforme à l'invention présente de nombreux avantages qui lui permettent d'être utilisé en métrologie des composés halogénés ainsi qu'en dépollution. 1:5 Du fait de son procédé de préparation, le matériau conforme à l'invention est nanoporeux et offre donc une surface spécifique d'adsorption très importante. Cette caractéristique structurelle est d'autant plus importante dans le cadre du dispositif de dépollution. Le matériau conforme à l'invention peut être mis en oeuvre dans des méthodes de détection et/ou de dosage et/ou de piégeage des composés 20 halogénés quelles que soient les conditions dont notamment le taux d'humidité ambiante. Enfin, les compositions, comme le matériau, conformes à l'invention peuvent aisément être intégrées à un capteur ou un dispositif qui permet la détection in situ, directe et simple d'halogènes, d'acides halogénés ou d'halogénures de bore 25 gazeux. De façon avantageuse, des capteurs peuvent être utilisés en réseau et assurer de façon permanente le contrôle qualité d'un environnement à fort risque de contamination par des halogénures de bore. Les dispositifs ou capteurs peuvent également être associés à une alarme visuelle ou sonore qui se déclenche lorsque la teneur en halogénure de bore dans l'environnement à tester atteint un certain seuil 30 critique. Les conditions préférentielles de mise en oeuvre du procédé de détection d'un composé gazeux de type BX3, HX ou X2 au sein d'un gaz ci-dessus décrites s'appliquent également aux autres objets de l'invention visés ci-dessus, notamment au procédé de piégeage. L'invention sera comprise de manière plus précise à travers les figures annexées et exemples de réalisation qui suivent et l'illustrent.

La figure 1 représente différentes molécules sondes (Msl à Msl 5). La figure 2 correspond au schéma d'un capteur conforme à l'invention. La figure 3 représente une vue de dessus du compartiment d'un capteur conforme à l'invention.

La figure 4 correspond à une coupe transversale du compartiment comprenant un matériau conforme à l'invention. La figure 5 représente un système de détection intégré dans un capteur comportant deux films du matériau. La figure 6 représente le spectre d'absorption de KI dans le méthanol et son 15 évolution lors de l'ajout de BC13 en fonction du temps La figure 7 représente le spectre d'absorption de Nal dans une matrice poreuse et son évolution lorsque la matrice est exposée à un mélange gazeux contenant du chlore La figure 8 représente le spectre d'absorption d'un film d'iodure de 20 triméthylammonium méthylglycol chitosan et son évolution lorsque le film est exposé sous pression réduite de BC13 La figure 9 représente le spectre d'absorption du CTAB (C15H33)(Me)3N+,Br dans une matrice poreuse et son évolution lorsque la matrice est exposée à du BF3 gazeux, en encart la variation de l'absorbance en fonction de la 25 pression introduite (en Torr) est représentée. La figure 10 représente le spectre d'absorption de HO(CH2)(Me)3N+,I- dans une matrice poreuse et son évolution lorsque la matrice est exposée à du Cl2 gazeux (40 ppb). La figure 11 représente le spectre d'absorption du dibromure de 30 décaméthonium -Br,(Me)3N±(CioH22)-N+(Me)3Bf dans une matrice poreuse et son évolution lorsque la matrice est exposée à du Cl2 gazeux (200 ppb).

La figure 12 représente le spectre d'absorption d'une coumarine dans l'éthanol et son évolution lors de l'ajout d'aliquots de BF3. La figure 13 représente le spectre d'absorption d'une coumarine dans une matrice poreuse et son évolution lors de l'exposition de la matrice à HC1 gazeux (45 ppm) La figure 14 représente le spectre d'absorption d'une phtalocyanine de magnésium dans l'éthanol et son évolution lors de l'ajout d'aliquots de BF3.

La figure 15 représente le spectre d'absorption d'une phtalocyanine de 10 magnésium déposée sur une lame de verre par évaporation du solvant et son évolution lors de l'exposition du film sous pression réduite de BF3 (1 torr). La figure 16 représente le suivi de la cinétique d'apparition du produit de la réaction entre la phtalocyanine de magnésium avec le BF3 à 800 nm La figure 17 représente le spectre d'absorption d'une phtalocyanine de 15 silicium dans l'éthanol et son évolution lors de l'ajout d'aliquots de BF3 (1,3M) La figure 18 représente le spectre d'absorption d'une phtalocyanine de silicium dans l'eau et son évolution lors de l'ajout de HC1 (1 et 12M). La figure 19 représente le spectre d'absorption d'une fluorescéine dans le méthanol et son évolution lors de l'ajout d'aliquots de BF3. 20 La figure 20 représente le spectre d'absorption d'une composition contenant de la fluorescéine et du CTAB déposée sur une lame de verre et son évolution lors de l'exposition du film sous pression réduite de BC13 gazeux. La figure 21 représente le spectre d'absorption du crystal violet dans le méthanol et son évolution lors de l'ajout d'aliquots de BF3. 25 La figure 22 représente le spectre d'absorption du crystal violet déposé sur un substrat de quartz par évaporation du solvant et son évolution lors de l'exposition du film sous pression réduite de HC1 gazeux (4 torr) La figure 23 représente le spectre d'absorption d'une composition de BIC déposée sur du verre et son évolution lors de l'exposition du film sous pression 30 réduite de BF3 (2 torr). La figure 24 représente le spectre d'absorption d'une composition de BIC dans l'éthanol et son évolution lors de l'ajout d'aliquots de HC1.

La figure 25 est un exemple de courbe de calibration obtenue pour un film mince dopé de MS7 et déposé par trempage sur chaque face d'une lame de quartz.

La figure 26 est un exemple de courbe de calibration obtenue pour un film mince dopé de MS8 et déposé par trempage.

Comme représenté sur la figure 3, des dispositifs ou capteurs utilisables dans l'invention destinés à la détection intègrent au moins une source d'excitation lumineuse (10) et un collecteur (11).

Ils sont notamment, comme représenté sur la figure 2, composés d'un premier compartiment (4), d'un second compartiment (5), et d'un écran de visualisation (7). Le gaz peut être introduit dans le capteur par une entrée spécifique

(1) puis traverse un thermostat qui permet de contrôler la température ainsi qu'un filtre à particule (3). Un système de micro pompe (8), qui peut être situé tant en amont qu'en aval du matériau, permet d'accélérer la diffusion du gaz jusqu'aux molécules sondes, incluses ou non dans un matériau (9) selon l'invention.

1.5 La composition (9), qui correspond notamment au matériau présenté plus haut, est protégée de l'extérieur par une enveloppe protectrice (13) de façon étanche grâce à un joint par exemple torique (12) comme représenté sur la figure 4. Si le gaz contient un composé de type BX3, HX ou X2, celui-ci réagira avec la ou les molécules sondes contenues dans la composition qui lui correspondent.

20 La réaction avec la molécule sonde sera détectée après excitation lumineuse (10) par un collecteur (11) et lue sur l'écran (7).

Dans l'exemple ci-dessus, la source lumineuse est constituée d'une lampe au deutérium, à halogène ou d'une diode électroluminescente, et le collecteur d'une barrette de diodes.

25 Lorsque la méthode de détection est basée sur une variation d'absorbance du film dopé, il est préférable d'utiliser un système composé de deux films minces dopés déposés chacun sur un substrat réfléchissant afin optimiser l'absorption de la source lumineuse par les molécules sondes. Les photons en rebondissant de multiples fois sur les parois recouvertes de films seront fortement absorbés par les molécules sondes

30 contenues dans la composition comme représenté sur la figure 5. Une sortie de gaz

(2) est prévue dans le cadre de ce capteur. Les dispositifs ou capteurs miniaturisés sont préférés.

Afin d'illustrer l'invention sont présentées ci-après des expériences qui ont été menées soit avec les réactifs en solution, soit en milieu solide (film déposé sur substrat) sous pression réduite de polluant gazeux ou encore sous flux de mélange gazeux constitué d'azote et des polluants considérés (BX3, HX ou X2) à des concentrations variables. En milieu solide, les molécules sonde peuvent être incorporées dans une matrice ou déposées sur un substrat à partir d'une solution. Considérant l'enjeu sanitaire et économique qu'ils représentent pour l'industrie de l'électronique, les composés dont la détection est illustrée sont BC13, BF3, HC1 et C12. En raison de la facilité de mise en oeuvre des mesures spectrales et l'accessibilité aisée aux moyens de mesure des propriétés spectrophotométriques, les propriétés physico-chimiques des compositions/molécules sonde dont les variations sont ici illustrées sont les propriétés spectrophotométriques. Les mesures spectrophotométriques ont été réalisées soit avec un spectrophotomètre UNICAM UV-visible, soit avec un spectrophotomètre miniature OCEAN OPTICS. Les produits nécessaires à la mise en oeuvre des exemples ont été obtenus dans le commerce ; aucune purification supplémentaire n'a été réalisée. 1. PREPARATION DE LA COMPOSITION

a) On a utilisé certaines molécules sonde directement, sans les incorporer dans une matrice. Il s'agit notamment de Ms9, un des dérivés du chitosan qui forme 25 par lui-même une matrice. b) Certaines molécules sonde (comme Ms 14, la fluorescéine, Ms l 1, la phtalocyanine de magnésium, Ms 15, le cristal violet) ou mélanges de molécules sondes (comme Ms 13+Ms 15) ont été employés après un simple dépôt par évaporation sur une lame de quartz de leur solution dans l'éthanol. 30 c) Des matrices contenant des molécules sondes ont été préparées à partir de tétraalcoxydes de silicium selon la technique du procédé sol-gel telle qu'elle est connue dans la technique.

Ainsi, du Si(OMe)4 (ou TMOS) a été hydrolysé sous agitation en présence d'éthanol à un pH neutre ; le mélange est dans les proportions suivantes TMOS/EtOH/H2O= 1/4/4 ou 8,38/10,13/3,96 g. Durant l'hydrolyse et la condensation des précurseurs siliciés, une ou plusieurs molécules sonde ont été ajoutées à la solution. Après un temps de maturation qui peut aller de quelques minutes à plusieurs jours, un film mince mésoporeux, éventuellement nanostructuré, contenant la ou les molécule(s) sondes est obtenu en trempant puis en retirant un support de la solution. Un support préféré est une lame de quartz et un protocole de dépôt préféré utilise des vitesses de trempage et de retrait constantes. Les molécules sonde Msl à Ms4 correspondent à une première famille de molécules sondes. Il s'agit des halogénures de métaux alcalins. Ces molécules ont été sélectionnées pour leur grande disponibilité, leur faible coût et leur facilité d'utilisation.

Cinq molécules sonde (Ms5 à Ms9) illustrent l'utilisation des halogénures d'ammonium quaternaire. Ms5 et Ms7 sont à la fois des molécules-sonde et des agents structurants aptes à induire la formation de matrices poreuses nanostructurées. Pour Ms5 par exemple, la forme des pores (ici sphères de 48 À de diamètre) est imposée par les concentrations relatives des divers constituants du sol (pH acide, mélange TEOS/EtOH/H2O/HC1/Ms5 = 1/20/5/0,004/0,1). Ms6 et Ms8 sont également été employés avec les matrices de types sol-gel. Ms9 forme une matrice de polymère organique.

Les figures 6 à 11 illustrent les spectres correspondant aux réactions entre 25 ces divers halogénures de métaux alcalins et halogénures d'ammonium et BF3, BC13 et C12.

Ms 10 correspond à un dérivé de la coumarine Ces molécules sondes réagissent efficacement en solution avec BF3, BC13, HC1 en formant la coumarine 30 protonée ou complexée dont le spectre d'absorption est très différent du spectre initial (voir Figures 12 et 13). Les coumarines ne réagissent pas avec X2. 34 2915805 Les molécules sondes Msl 1, Ms12 et Ms13 correspondent aux phtalocyanines.

La molécule sonde Ms14 est la fluorescéine. Elle va servir d'exemple pour :5 illustrer la détection de BF3, BCl3, HC1 en solution.

La molécule sonde Msl 5 est le crystal violet. Cette molécule fait partie de la famille des triarylméthanes.

10 2. DETECTION DE COMPOSES DE TYPE BX3, HX OU X2

On a préalablement déterminé une propriété physico-chimique détectable par une technique d'analyse pour chacune des molécules sondes ci-dessus.

Exemple Molécule Propriété physico- polluant Nature de la variation N sonde chimique _ 1 Msl (Na!) Absorbe entre 190-250nm, BX3 , X2 Nouvelle bande d'absorption Pic à 220 nm 250-450 nm. 2 pics 288 et 365 nm _ Ms2 (KI) Absorbe entre 190-250 nm, BX3, X2 Nouvelle bande d'absorption :2 Pic à 220 nm 250-450 nm. 2 pics 288 et 365 nm __ Ms3 (KBr) Absorbe entre 190-220 nm, BX3, X2 Nouvelle bande d'absorption 3 Pic à 192 nm 230-370 nm. 1 pic 266 nm __ Ms4 (NaCl) Absorbe en dessous de 200 BX3, C12, Nouvelle bande d'absorption 4 nm F2 220-270 nm. pic 256 nm _ Ms5 Absorbe ente 190-220 nm, C12 Nouvelle bande d'absorption (CTAB) Pic à 192 nm BF3, F2 230-370 nm. 1 pic 266 nm Disparition de la bande d'absorption de Ms5 Ms6 Absorbe entre 190-250 nm, BX3 , X2 Nouvelle bande d'absorption (Bu)4N+I' Pic à 220 nm 250-450 nm. 2 pics 288 et 365 nm 7 Ms7 Absorbe ente 190-220 nm, BC13, C12 Nouvelle bande d'absorption (dibromé) Pic à 192 nm BF3, F2 230-370 nm. 1 pic 266 nm Disparition de la bande d'absorption de Ms5 _ Ms8 Absorbe entre 190-250 nm, BX3 , X2 Nouvelle bande d'absorption 8 Monoiodé pic à 220 nm 250-450 nm. 2 pics 288 et 365 nm _ Ms9 Absorbe entre 190-250 nm, BX3 , X2 Nouvelle bande d'absorption 9 chitosan pic à 220 nm 250-450 nm. 2 pics 288 et 365 nm _ Ms10 2 bandes d'absorption 190- BX3, HX Disparition de la bande centrée à r 10 Coumarine 270 et 270-400 nm. Position 350 nm et apparition de 2 du pic dépend de la nouvelles bandes d'absorption coumarine entre 230 et 330 nm avec pics à Fluoresce dans le visible 270 et 310 nm entre 380 et 500 nm, Disparition de la bande de position du pic dépend de la fluorescence de la molécule- coumarine sonde 1 1 Ms 11 Absorbe dans le visible BX3, HX Déplacement de la bande MgPc entre 550et 780 nm d'absorption vers le rouge Fluoresce entre 700 et 1200 Déplacement du spectre de nm fluorescence dans le rouge _ Ms 12 Absorbe dans le visible BX3 Faible déplacement bathochrome 1:2 Si(CH3)2Pc entre 600 et 690 nm, pic à HX de la bande d'absorption 662 nm dans EtOH Disparition de la bande Fluoresce entre 660 et 800 d'absorption de Ms12 et nm apparition d'une nouvelle bande centrée à 682 nm Déplacement bathochrome de la bande de fluorescence Disparition de la fluorescence de la molécule sonde et apparition d'une nouvelle fluorescence déplacée dans le rouge _l3 Ms 14 Absorbe dans le visible BX3, HX Disparition des bandes Fluorescéine entre 420 et 550 nm d'absorption de Ms14 et apparition d'une nouvelle bande déplacée vers le bleu avec un pic Fluoresce entre 475 et 750 BX3, HX centré autour de 450 nm nm Disparition de la bande de fluorescence de Ms14 __ Ms15 2 bandes d'absorption BX3, HX Disparition des 2 bandes 14 Crystal centrées à 300 et 580 nm d'absorption UV et visible de violet Ms15 et apparition de deux Fluoresce entre 600 et 800 nouvelles bandes d'absorption nm centrées à 430 et 660 nm Disparition de la bande de fluorescence de Ms15 __ Ms 13+Ms 15 Bande d'absorption entre BX3, HX Disparition de la bande de la 15 (BIC) 490 et 720 nm BX3, HX molécule sonde et apparition Fluoresce entre xxx et xxx d'une nouvelle bande à 440 mn Disparition de la bande de nm fluorescence de la molécule sonde Chacun des échantillons a ensuite été exposé pendant une durée variable à un gaz à détecter composé principalement du composé de type BX3, HX OU X2 pur sous une pression réduite, à un mélange gazeux d'azote contenant le polluant à des teneurs que l'on a fait varier (40 ppb à 500 ppm) ou par mise en contact d'une solution dans lequel un barbotage du gaz est effectué. Les expérimentations suivantes ont été effectuées : N'' figure Molécule Composés Gaz vecteur, Pression Durée sonde testés pression réduite ou (torr) barbotage (liquide) 7 MS1 C12 (400 ppb) N2 50 mL.min' 760 Spectre collecté toutes les min 6 MS2 BC13 (liq) MeOH liquide _ Spectre collecté toutes les 20 min 9 MS5 BF3 (gaz) pression réduite 0,1 à 0,6 Spectre collecté à l'équilibre 11 MS7 Cl2 (200 ppb) N2 250 mL.min' 760 Spectre collecté toutes les 40 sec MS8 C12 (40 ppb) N2 250 mL.min-' 760 Spectre collecté toutes les 10 min 8 MS9 BC13 (gaz) pression réduite 0,48 10 heures 12 MS10 BF3 (liq) MeOH liquide _ 5 min après ajout de BF3 13 MS10 HC1(45 ppm) N2 50 mL.min 760 Spectres collectés tous les 30 sec, puis tous les 10 min. suivi sur 1H 10 14 MS11 BF3 (liq) EtOH liquide _ 5 min après chaque ajout de BF3 15-16 MS11 BF3 (gaz) pression réduite 1 Suivi spectral sur 3700 min 17 MS12 BF3 (liq) EtOH liquide _ Suivi spectral 5 min et 1 heure 18 MS12 HCl H2O _ Suivi spectral après ajout de HC1 19 ` MS14 BF3 (liq) MeOH liquide _ Suivi spectral après ajout de BF3 20 MS14 BC13 (gaz) pression réduite 0,48 Suivi spectral pendant 2 heures, déclin exponentiel 21 MSI5 BF3 (liq) MeOH liquide _ Suivi spectral après ajout de BF3 22 MS 15 HCl (gaz) pression réduite 4 Suivi spectral pendant 1 heure 23 BIC BF3 (gaz) pression réduite 2 Suivi spectral sur 16 heures 24 BIC HC1 EtOH liquide - Suivi spectral La figure 6 montre les variations spectrales, en spectroscopie d'absorption, résultant de la réaction de Ms2 avec BCl3 dans le méthanol.

Une solution de Ms2 5 10-5 mon-1 dans le méthanol à laquelle sera rajouté un aliquote d'une solution concentrée de BC13 de telle sorte que la concentration de BC13 soit en excès par rapport à celle de Ms2 (1.3 10"3 mol.L-1). Un spectre d'absorption initial de la solution de Ms2 est collecté (courbe en pointillé) avant addition de BC13. Un spectre est collecté tous les 20 minutes après addition de et notamment. On observe la disparition de la bande d'absorption de MS2 centrée à 220 nm et l'apparition de deux nouvelles bandes d'absorption centrées à 288 et 358 nm. A partir des mesures de variation des absorbances à 288 et 358 nm en fonction de la concentration de BCl3i on peut tracer des courbes d'étalonnage qui serviront à la mesure quantitative de BC13 en solution. La figure 7 montre les variations d'absorbance de MS 1 incorporée dans une matrice poreuse élaborée selon le procédé sol-gel lorsqu'elle est exposée à un flux de C12 (gaz). Le dopage de la matrice poreuse est réalisé selon la méthode en une seule étape (one-pot) utilisée dans le procédé sol-gel. Msl est directement incorporée dans la solution de précurseurs dont la composition est : TMOS/EtOH/H2O/MS 1 = 1/4/4/0,11. Le mélange est agité sous ultrasons pendant 5 minutes. Des films poreux dopés de Msl sont préparés en trempant des substrats de quartz dans la solution et en les retirant à vitesse constante (9,6 cm min-1). Lorsque le film est exposé à un flux (50 mL.min-1) de mélange gazeux contenant 400 ppb de C12, on observe la diminution de la bande d'absorption de Msl centrée à 220 nm au profit de l'apparition de deux nouvelles bandes centrées à 288 et 350 nm. De la même manière, à partir des mesures de variation d'absorbance à 288 et 350 nm en fonction de la teneur de C12 dans le flux gazeux et pour un même débit du flux, il sera possible de tracer des courbes d'étalonnage à partir desquelles on pourra déterminer la teneur de C12 dans un flux gazeux en exposant un film dopé de Ms 1 à ce flux .

Quatre exemples de réactivité des molécules sonde de type halogénure d'ammonium sont montrés dans les figures 8 à 11. Ms5, Ms7 et Ms8 sont en même temps des agents structurants qui permettent l'obtention de films minces poreux nanostructurés, alors que Ms9 sert à la fois de molécule sonde et de matrice car Ms9 est un polymère.

Ms5 est incorporé sous forme de micelles dans des films minces mésoporeux de structure 3D-hexagonale à base de polymères hybrides organique-inorganiques de silicium selon un protocole connu de la littérature [Bourgeois, A. ; Brunet Bruneau, A. ; Fisson, S. ; Demarets, B. ; Grosso, D. ; Cagnol, F. ; Sanchez, C. ; Rivory, J., Thin Solid Films, (2004), 447-448, 46-50] et décrit ci-dessous. La première étape consiste à préparer une solution pré-hydrolysée Sp de précurseurs moléculaires contenant du tétra-éthoxy silane (TEOS), de l'éthanol, de l'eau et de l'acide chlorhydrique suivant les proportions molaires : TEOS: EtOH: H2O : HCl = 1 : 3 : 1 : 5.10-5. Ce mélange est chauffé à reflux pendant une heure. Une seconde solution contenant de l'éthanol, de l'eau acide (0,055 mon-1 HCl) et MS5 est ensuite ajoutée à la solution Sp. La composition finale du sol est alors donnée par les proportions molaires suivantes : TEOS : EtOH : H2O : HCl : MS5 = 1 : 20 : 5 : 0,004: 0,10. Ce mélange est agité pendant 72 heures à température ambiante dans un récipient hermétique. Les films minces du matériau mésoporeux sont obtenus en déposant une fine couche du sol sur une lame en quartz par la méthode de trempage à vitesse de retrait constante (dip-coating). La vitesse de retrait appliquée dans la plupart des cas est de 3 mm.s-1. Au cours du dépôt, le taux d'humidité dans la chambre du dispositif est fixé à une valeur comprise entre 40 % et 60 %. Le film est chauffé avec un épi-radiateur pendant 15 minutes à une température modérée (160 C) pour rigidifier le réseau inorganique sans détruire Ms5. Les micelles de Ms5 sont contenues dans des pores sphériques de 4,5 0.5 nm de diamètre moyen, disposés selon une structure 3D-hexagonale et séparés les uns des autres par une paroi poreuse de polymère inorganique de 2,5 0.5 nm d'épaisseur. Lors de l'exposition du film mince au BF3, les molécules de polluant diffusent rapidement via le réseau poreux du polymère vers les micelles de Ms5. La détection de BF3 est optique. On mesure l'absorbance de Ms5 dans l'UV. Celle-ci diminue quantitativement avec l'ajout de BF3 gazeux (voir Figure 9).

Diverses structures organisées des micelles de Ms5 peuvent être obtenues selon les proportions de TEOS et de Ms5 telles que la structure cubique (0,1<MS5/TEOS<1), ou mixte cubique-hexagonale ou encore lamellaire. Dans tous les cas, les micelles de Ms5 réagissent de la même façon avec le BF3. Seul, l'absorbance initiale de Ms5 varie avec sa concentration initiale.

Ms7 est également un agent structurant. Du fait de la position terminale des deux ammoniums, ce qui permet d'obtenir des films minces de structure lamellaire. Le protocole employé pour la préparation de films minces mésoporeux est identique à celui présenté pour Ms5, les proportions et les valeurs des paramètres indiquées sont similaires. Le film obtenu est chauffé avec un épi-radiateur pendant 15 minutes à une température modérée (160 C) pour rigidifier le réseau inorganique sans détruire les molécules sonde. Lors de l'exposition du film mince dopé de Ms7 au C12, les molécules de polluant diffusent rapidement via le réseau poreux du polymère vers Ms7. La détection de C12 est optique. On mesure l'absorbance de Ms7 dans l'UV. Celle-ci diminue quantitativement avec l'ajout de C12 gazeux (voir Figure 11). Le spectre d'absorption de Ms7 est similaire à celui de Ms5. On observe une absorption dans l'UV avec un maximum centré vers 192 nm. Lorsque le film dopé de Ms7 est exposé à un flux (250 mL.min-1) de mélange gazeux contenant 200 ppb de C12, on observe la disparition de l'absorbance de Ms7 au profit de l'apparition d'une nouvelle bande d'absorption centrée autour de 267 nm. La réaction est très rapide et l'espèce formée à 267 nm possède un coefficient d'extinction molaire élevé. A partir des mesures de variation d'absorbance à 192 nm ou à 267 nm en fonction de la teneur de C12 dans le flux gazeux pour un débit fixe du flux, on peut tracer des courbes d'étalonnage qui serviront pour mesurer la teneur de C12 dans un mélange gazeux de composition inconnue, en exposant un film dopé de Ms7 à ce mélange gazeux.

Le protocole employé pour la préparation de films minces mésoporeux dopés de Ms8 est identique à celui présenté pour Ms5, les proportions et les valeurs des paramètres indiquées sont similaires. Le film est chauffé avec un épi-radiateur pendant 15 minutes à une température modérée (160 C) pour rigidifier le réseau inorganique sans détruire les molécules sonde. Lors de l'exposition du film mince au C12, les molécules de polluant diffusent rapidement via le réseau poreux du polymère vers Ms8. La détection de C12 est optique. On mesure l'absorbance de MS8 dans l'UV. Celle-ci diminue quantitativement avec l'ajout de C12 gazeux au profit de l'apparition de deux nouvelles bandes centrées à 295 et 370 nm (voir Figure 10).

Le film de Ms9 est préparé à partir d'une solution de MS9 dans l'eau en étalant une goutte de la solution sur un substrat en quartz. Le solvant est évaporé en chauffant le film à 80 C. La réaction de Ms9 avec BC13 a été étudiée en exposant un film dopé de Ms9 sous pression réduite de BC13 gazeux dans une rampe à vide (voir Figure 8). MS9 réagit avec BC13 comme Msl, Ms2 et Ms8. On observe la disparition de la bande d'absorption de Ms9centrée à 220 nm au profit de l'apparition de deux nouvelles bandes centrées à 295 et 370 nm. Les mêmes expériences ont été réalisées à pression atmosphérique en exposant le film à un mélange gazeux contenant une teneur connue de BF3. A partir des mesures de variation d'absorbance à 295 et 370 nm en fonction de la teneur de BC13 dans le mélange gazeux et pour un débit fixé du flux, on a tracé des courbes d'étalonnage. A partir de ces courbes, on a déterminé la teneur de BCI3 dans un mélange gazeux, en exposant un film dopé de Ms9 à ce mélange.

La réactivité des molécules sonde de la famille des coumarines est montrée dans les figures 12 et 13 avec les exemples de la coumarine 120, MslO, en solution et 20 incorporée dans une matrice poreuse. Dans le premier exemple, une solution 5 10-4 mon-1 de coumarine 120 dans le méthanol est préparée. Des aliquotes sont prélevés à partir d'une solution mère de BF3 1.3 mo1.L"' dans le méthanol afin de préparer plusieurs solutions de coumarine 5 10-4 mol.L"' contenant 10-3, 10-2 et 10-' mon-' de BF3. Les variations spectrales 25 observées dans la figure 12 montrent la disparition des bandes d'absorption de la coumarine 120 au profit d'une nouvelle espèce présentant deux bandes d'absorption entre 230 et 330 nm, dans un domaine de longueur d'onde où la coumarine absorbe peu. On peut observer les mêmes variations spectrales lors de l'ajout d'aliquots à partir d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique (HCl). A partir de la variation des 30 absorbances à 350 nm ou à 270 nm en fonction de la concentration de BF3, on peut tracer des courbes d'étalonnage qui serviront à la détection et au mesurage de BF3.

La coumarine 120 étant fluorescente, on a également mis à profit les variations d'intensité de fluorescence de la coumarine en présence de BX3 pour le mesurage de ces polluants. D'autres coumarines et plus particulièrement la C522, C500, C102 ou encore C47 ont aussi été utilisées pour la mesure de BX3 ou HX par absorption ou fluorescence.

Dans le 2ème exemple, la coumarine est incorporée dans une matrice nanoporeuse. Pour cela on prépare une solution de précurseurs contenant du tétra-méthoxy silane (TMOS), de l'éthanol, du tétrahydroxyfurane, de l'eau et de la coumarine 120 suivant les proportions molaires TMOS : EtOH : THF : H2O : C120 = 1 : 1,95: 1,4 : 4 : 0,0124. Ce mélange est agité sous ultrasons pendant 5 minutes puis laissé à maturer 24 heures dans un flacon hermétique. Les films minces du matériau mésoporeux sont obtenus en déposant une fine couche du sol sur une lame en quartz par la méthode de trempage à vitesse de retrait constante. La vitesse appliquée est de 3 mm.s-1. Au cours du dépôt, le taux d'humidité dans la chambre du dispositif est fixé à une valeur comprise entre 15 et 30 '%. Lors de l'exposition du film mince à HC1, la coumarine réagit avec HC1 et la détection est réalisée par une mesure optique. La coumarine étant fluorescente, il est possible de suivre en même temps les variations des spectres d'absorbance sur film et de fluorescence. Le spectre d'absorption initial du film comporte trois bandes ayant pour maximum 206, 234 et 348 nm (voir Figure 13). Avant exposition, lorsque le film est excité à 350 nm, il est fluorescent avec un maximum d'intensité à 440 nm. Lorsque le film dopé de Ms 10 est exposé à un flux (50 mL.min-1) de mélange gazeux contenant 45 ppm de HC1, on observe une diminution de l'absorbance à 234 et 348 nm et l'apparition de deux bandes d'absorbance à 265 et 278 nm. De façon concomitante, on observe la diminution de l'émission de fluorescence du film. A partir des mesures de variation d'absorbance et/ou de fluorescence en fonction de la teneur de HC1 dans le flux gazeux pour un débit fixe du flux, on peut tracer des courbes d'étalonnage qui serviront pour mesurer la teneur de HC1 dans un mélange gazeux de composition inconnue. La réactivité des tétrabenzoporphyrazines est également mise à profit pour la détection de BX3 ou HX en solution et en phase gazeuse. Un 1" exemple est montré avec Ms 11 utilisée soit en solution, soit déposée sur une lame en verre (voir Figures 14 à 16).

Dans le premier cas, une solution 10-5 mol.L"1 de Ms 11 dans l'éthanol est préparée à laquelle sont rajoutés des aliquotes d'une solution mère de BF3 1.3 mo1.L"' dans l'éthanol. On obtient ainsi diverses solutions de Msl1 contenant du BF3 à différente concentration, 1.3 10-3 et 1.3 10"2 mon-1. En présence de BF3, la bande Q , typique du spectre d'absorption dans le visible d'une tétrabenzoporphyrazine de symétrie D4h, diminue et disparaît au profit d'une nouvelle bande d'absorption de symétrie différente, correspondant à l'espèce issue de la réaction du BF3 avec les atomes d'azote des ponts aza du macrocycle (voir Figure 14). En mesurant les variations d'absorbance au-delà de 700 nm dans la région où seule la nouvelle espèce absorbe et en fonction de la concentration de BF3, on a tracé des courbes de calibration. A partir de celles-ci, on a dosé du BF3 dissous dans une solution contenant Msll. Les tétrabenzoporphyrazines étant fluorescentes, on a également mesuré les variations d'intensité de fluorescence en fonction de la concentration de BF3.

On a également déposé Ms 11 en étalant une goutte de solution de Ms 11 dans l'éthanol sur du verre. Après séchage, on obtient un spectre d'absorption de Msl 1 différent de celui obtenu en solution et qui correspond à l'agrégation des molécules de Msll sur le substrat. Lorsque le film de Msl 1 est exposé à une pression réduite de BF3 sous rampe à vide, on observe, comme en solution, un déplacement bathochrome important du spectre d'absorption de Msl l (voir Figures 15 et 16). La variation de l'intensité de la nouvelle bande d'absorption dans un domaine de longueur d'onde où Msll n'absorbe pas peut être corrélée quantitativement à la concentration de BF3.

Un deuxième exemple d'étude de la réactivité d'une tétrabenzoporphyrazine, Ms12, qui diffère de Msll par la nature du métal central, est montré dans la figure 17. En solution, la réactivité de Ms 12 vis-à-vis de BF3 et HCI est très différente. Un faible déplacement bathochrome est observé en présence de BF3 en large excès alors que la protonation successive des azotes des ponts aza du macrocycle est observée en présence de HC1 (voir Figure 18).

La réactivité de la fluorescéine (Ms14) avec BX3 et HC1 en solution ou en phase gazeuse a été étudiée. Ms14 réagit très efficacement en solution avec BF3, BC13 et HC1. Un exemple de la réaction de Ms14 10"4 mon"' dans le méthanol en présence de BF3 à diverses concentrations (10"3, 10-2 et 10-1 mol.L"') est montré dans la figure 19. On observe lors de l'interaction de BF3 avec l'un des deux atomes d'azote ternaires la disparition des deux bandes d'absorption UV de Ms14 entre 230 et 330 nm. Avec des ajouts plus importants de BF3, l'interaction de BF3 avec le dernier atome d'azote ternaire interrompt totalement la délocalisation des électrons dans le macrocycle. La bande d'absorption de Ms14, très intense dans le visible entre 425 et 550 nm, disparaît au profit d'une nouvelle bande déplacé vers le bleu. Il est possible de corréler quantitativement la variation d'absorbance de Ms14 à 260 nm et à 510 nm en fonction de la concentration de BF3. Par ailleurs, Ms14 étant fortement fluorescent, on a corrélé les variations de l'intensité de la bande de fluorescence de Ms14 en fonction de la concentration de BF3. Les mêmes réactions sont observées avec BC13 et HC1. Ms14, solubilisée avec un surfactant (CTAB) dans le méthanol a également été déposée sur une lame de quartz puis exposée à une pression réduite de BC13 (0,48 torr) (Figure 20). La réaction observée en phase solide est similaire à celle en solution. En mesurant les variations d'absorbance à 525 nm (ou de fluorescence à 600 nm) de Ms14 en fonction de la teneur de BX3 gazeux, on peut établir les courbes de calibration pour le dosage de BX3 dans un mélange gazeux.

Le cristal violet (Ms15) illustre l'utilisation des triarylméthanes et plus particulièrement des aminotriarylméthanes comme molécules sondes. Ms15 réagit avec BX3 et HC1 aussi bien en solution qu'en phase gazeuse. La figure 21 montre les variations spectrales observées lorsqu'on ajoute des aliquotes d'une solution de BF3 1.3 mol.L"' dans le méthanol à une solution 5 10"4 mon-' de Ms15. Dans une première étape 1, alors qu'on n'observe pratiquement pas de variation spectrale de Ms15 dans le visible, l'intensité des bandes UV entre 200 et 330 nm décroit avec l'augmentation de la concentration en BF3 de 10"3 à 10"' mol.L"'. L'augmentation de l'intensité des nouvelles bandes dans l'UV peut être quantitativement corrélée à la concentration de BF3 ayant réagi avec l'un des sites azotés de Ms15. Dans l'étape 2, en présence d'un large excès de BF3 (1 mol.L-I), la bande d'absorption de Ms15 dans le visible (570 nm) ainsi que les bandes UV entre 230 et 330 nm disparaissent au profit de deux nouvelles bandes dans le visible, l'une de faible intensité centrée à 430 nm et la seconde d'intensité plus élevée dont le maximum d'absorption est situé à 630 nm. Ces nouvelles bandes correspondent à Ms 15 dont tous les sites azotés ont réagi avec BF3. La variation de l'intensité de la bande à 570 ou à 650 nm peut être quantitativement corrélée à la concentration de molécules de BF3. BC13 et HC1 réagissent de la même manière avec Ms 15.

Ms15 peut être déposé sur un substrat en quartz en étalant une goutte d'une solution de Ms15 5 10-4 :mo1.L"' dans le méthanol sur le substrat. Après séchage, le 1.5 film de Ms15 présente un spectre similaire à celui trouvé en solution (Figure 22). Le film est exposé sous pression réduite (4 torr) de HC1 gazeux dans une rampe à vide. A cette pression, le nombre de molécules de HC1 est élevé et la réaction avec le premier site azoté de Ms15 est immédiate. La collecte des spectres 2 minutes après l'exposition montre déjà la seconde réaction de HC1 avec le deuxième site azoté de 20 Ms 15. On obtient la même variation spectrale que celle observée en solution avec l'excès de BF3, à savoir la disparition de la bande à 570 et des bandes dans l'UV au profit de l'apparition de deux nouvelles bandes à 430 et 660 nm.(voir Figure 22). La réaction est réversible. En pompant sous vide le film de Ms 15, on retrouve le spectre initial de Ms15 25 Enfin, un mélange de deux molécules sondes, Ms 13 et Ms 15, présentes dans la formulation de BIC (la formulation contient 3 colorants : le Yellow 47 (CAS : 71077-14-0), le Violet 9 (CAS : 467-63-0) et le Solvent blue 38 (CAS : 1330-38-7)) ne formant pas de matrice a été utilisé soit directement sur une lame de mica soit en 30 solution. Une première expérience est réalisée en déposant le mélange sur un substrat de verre. L'échantillon a été ensuite exposé sous pression réduite de BF3 dans une rampe à vide. En présence de 1 ton de BF3, on remarque que Ms 15 est le plus réactif vis-à-vis du BF3 car les variations spectrales correspondent déjà à l'étape 2 de complexation du 2ème site azoté de MS15, l'étape 1 de complexation d'un site azoté par BF3 étant déjà fini (voir Figure 23).

Un résultat similaire est observé lorsque le mélange Ms13+Ms15 est en solution dans l'éthanol. L'addition de HC1 induit une protonation rapide des sites azotés de Ms15. Les variations spectrales correspondent à la fin de l'étape 2, durant laquelle HC1 réagit aussi avec Ms13 (Figure 24). Ainsi, il est possible de mélanger différentes molécules sondes entre elles. 10 3. QUANTIFICATION DE COMPOSES DE TYPE X2

Il est possible également de quantifier la teneur en composés halogénés d'un flux gazeux en mesurant quantitativement une propriété physico-chimique dont la 15 variation est dépendante de la teneur en composés gazeux halogénés. Par exemple, pour un film mince dopé de MS7, une nouvelle bande d'absorption avec un maximum à 267 nm est observée lorsqu'il est exposé à un flux gazeux contenant du chlore. L'intensité de cette bande augmente au fur et à mesure de l'exposition. La mesure de la vitesse de la variation de l'absorbance à 267 nm pour 20 différentes teneur en chlore a montré que cette vitesse varie avec la teneur en chlore et qu'il est donc possible d'établir une courbe de calibration du capteur en représentant la vitesse de variation de l'absorbance en fonction de la teneur en chlore dans le flux. La figure 25 est un exemple de courbe de calibration obtenue pour un film 25 mince dopé de MS7 et déposé par trempage sur chaque face d'une lame de quartz. Ce film a été exposé de façon continue à un flux d'azote de 500 mL.min-1 dans lequel pendant de courtes périodes (< 5min) la teneur en Cl2 variait entre 40 et 200 ppb. La séquence appliquée dans cet exemple est la suivante : 0, 50 ; 50 ; 100 ; 100 ; 150 ; 150 ; 200 et 200 ppb. 30 Un autre exemple concerne un film mince dopé de MS8. Dans ce cas, deux nouvelles bandes d'absorption avec des maxima à 288 et 350 nm sont observées lorsque le film est exposé à un flux gazeux contenant du chlore. L'intensité de ces bandes augmente au fur et à mesure de l'exposition. La mesure de la vitesse de la variation de l'absorbance à 292 nm pour différentes teneurs en chlore a montré que cette vitesse varie avec la teneur en chlore dans le flux et en fonction de la quantité initiale de MS8 dans le film. Il est donc possible d'établir une courbe de calibration du capteur en représentant la vitesse de variation de l'absorbance normalisée par rapport à la teneur en MS8 dans le film en fonction de la teneur en chlore dans le flux. La figure 26 est un exemple de courbe de calibration obtenue pour un film mince dopé de MS8 et déposé par trempage. Ce film a été exposé de façon continue à un flux d'azote de 500 m1-min-1 dans lequel pendant de courtes périodes (< 5min) la teneur en C12 variait entre 40 et 160 ppb. La séquence appliquée dans cet exemple est la suivante : 40 ; 40 ; 40 ; 80 ; 80 ; 120 ; 120 et 160 ppb.

4. CELLULES DE PIEGEAGE DE COMPOSES DE TYPE BX3, HX OU On a fabriqué des cellules de piégeage à partir d'un tube de verre de diamètre de 1,6 cm et de 1000 cm de longueur enroulé en hélice autour d'un axe central. On dispose ainsi d'un volume total de 2 litres pour le traitement de l'air pollué et d'une surface de 5024 cm2 pour le dépôt d'un film de matériau poreux dopé 20 de molécules-sonde. La structure en hélice de la cellule de piégeage permet de ralentir la diffusion du gaz et d'améliorer le contact entre les molécules de polluant et le film poreux et donc le piégeage du polluant. A partir de 500 cm3 d'une solution Sol-Gel de précurseurs silicés contenant des molécules-sonde 5 10-4 mol.L-1de Ms15, un film mince de matériau poreux dopé 25 de Ms15 est déposé sur la paroi interne du tube hélicoïdal à l'aide d'un rotavapor. Le tube étant fermé à une des extrémités par un bouchon, on fait le tourner autour de son axe jusqu'à gélification du sol. Après évaporation des solvants résiduels, le film déposé a une épaisseur d'environ 124 m et a une couleur violette. Le système a été exposé à un flux contenant le polluant. Lorsque la couleur 30 violette s'est estompée jusqu'à disparition complète, le système de piégeage a été saturé. En aval du tube, on a monté une pompe d'aspiration. 5. PIEGEAGE DE COMPOSES DE TYPE BX3, HX OU X2 Avec la cellule de piégeage décrite ci-dessus, le nombre total de moles de Ms15 est de 2.5 10-4 mole. On peut aspirer au travers de cette cellule de l'air contenant 100 ppb de BF3 avec un débit de 1 L.min' pendant 930 heures. Le volume d'air traité est dans ce cas de 55,8 m3 49

Claims

REVENDICATIONS

1. Un procédé de détection d'un composé gazeux de type BX3, HX ou X2 au sein d'un gaz à l'aide d'une composition contenant une molécule sonde, caractérisé en ce que la molécule sonde est une molécule dont la réaction avec un ou plusieurs composés de type BX3, HX ou X2 entraîne une variation d'au moins une de ses propriétés physico-chimiques cette variation étant mesurable par une technique d'analyse appropriée et la mesure de ladite propriété physico-chimique de la molécule sonde, telle qu'une propriété spectrale, ayant été préalablement effectuée, et en ce que l'on effectue dans cet ordre les étapes suivantes : (a) mise en contact du gaz avec la composition contenant la molécule sonde, (b) nouvelle mesure de ladite propriété, (c) corrélation de la variation de ladite propriété spectrale entre l'étape de mesure préalable de ladite propriété physico-chimique de la composition et l'étape (b) à la présence dudit composé gazeux de type BX3, HX ou X2.

2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de mesure préalable de ladite propriété physico-chimique.

3. Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite propriété physico-chimique de la composition est une propriété spectrale.

4. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite propriété physico-chimique est 1'absorbance ou la fluorescence

5. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la molécule sonde est choisie parmi les halogénures de métaux alcalins, les halogénures d'ammonium quaternaire, la coumarine et ses dérivés, la porphyrazine et ses dérivés, la fluorescéine et ses dérivés, les triarylméthanes, les rhodamines, le crésyl violet, des dérivés de phénoxazine et les oxazones.

6. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la molécule sonde est incorporée à une matrice.

7. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la molécule sonde est de structure polymérique.

8. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le gaz est mis en contact avec la composition comprenant la molécule sonde sous forme d'un flux gazeux.

9. Un procédé de piégeage de composés gazeux de type BX3, HX ou X2 contenus dans un gaz, caractérisé en ce que l'on met en contact ledit gaz avec une composition contenant une molécule sonde dont la réaction avec un ou plusieurs composés de type BX3, HX ou X2 entraîne une variation d'au moins une de ses propriétés physico-chimiques, cette variation étant mesurable par une technique d'analyse appropriée.

10. Un matériau apte à réagir avec au moins un composé de type BX3, HX ou X2 sous forme gazeuse comprenant une matrice poreuse constituée d'une matrice de polymères inorganiques ou hybrides organique-inorganique élaborée selon le procédé sol-gel, ladite matrice poreuse contenant au moins une molécule sonde dont la réaction avec un ou plusieurs composés de type BX3, HX ou X2 entraîne une variation d'au moins une de ses propriétés physico-chimiques, cette variation étant mesurable par une technique d'analyse appropriée.

11. Un capteur pour composés de type BX3, HX ou X2 sous forme gazeuse caractérisé en ce qu'il comprend au moins un matériau ou une composition contenant une molécule sonde dont la réaction avec un ou plusieurs composés de type BX3, HX ou X2 entraîne une variation d'au moins une de ses propriétés physico-chimiques, cette variation étant mesurable par une technique d'analyse appropriée, ledit matériau ou ladite composition étant déposé sur un substrat adapté à la technique d'analyse tel qu'une lame ou plaque de verre, de quartz de mica ou de fluorine.

12. Un capteur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une source d'excitation lumineuse et un collecteur.