Elaboration d'un capteur électrochimique à l'aide du charbon actif obtenu à base des balles de riz: application à la détection électrochimique du Paraquat

III-2.2 Etude du comportement électrochimique du paraquat par la voltammétrie cyclique

Dans cette partie nous examinons le comportement électrochimique du paraquat sur deux électrodes à pate de carbone, une simple (EPC) et l'autre modifiée par le charbon actif (EPC-CHA). La figure 12 ci-dessous présente les voltammogrammes cycliques d'une solution de paraquat 5×10^-4 M en milieu Na2SO4 0.1 M, obtenus respectivement sur EPC simple et EPC-CAH.

^PQ2

^PQ1

^PQ4

^PQ3

^0,2uA

^{-1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0}

^{Potentiel (V) vs Ag/AgCl}

Figure 12 : Voltammogrammes cycliques d'une solution de paraquat 5×10^-4 M en milieu Na2SO4

sur EPC simple ( ) et EPC-CHA ( ).

Le voltammogramme obtenu dans cet intervalle de potentiel indique la présence (détection) du paraquat dans l'échantillon. D'après les études antérieures, le double pic de réduction (PQ1 et PQ2) et celui de l'oxydation (PQ3 et PQ4) sur la figure 12 sont significatif pour la détection du paraquat. Sur les électrodes simple et modifiée, on note dans l'intervalle de potentiel de - 1.8 V à - 0.2 V deux systèmes réversibles (centrés autour de - 0,65 V et - 1,15 V respectivement) dû à la réduction du paraquat (II) en paraquat (0) suivant un processus monoélectronique traduit par l'équation suivante (Ulisses et al., 2004).

_{N N CH3}

_{H3C N N CH3}

+

+

_e-

_{N N CH3}

_H3C

_{H3C N N CH3}

+

PQ++

PQ+

_e-

_PQ+.

_PQ0

_H3C

Thèse de" Master of Science " de TAGNE TIEGAM RUFIS 47

Schéma III.1 : schéma de réduction du paraquat (II) en paraquat (0) (Ulisses et al., 2004)

Le comportement électrochimique du paraquat obtenu sur l'EPC-CHA est différent de celui observé sur l'EPC simple. De l'examen de la figure 12 ci-dessus, on constate que la réponse obtenue sur l'électrode modifiée par le charbon est environ 2,04 fois plus intense que celle obtenue sur l'électrode non modifiée. Au regard de ces résultats, il ressort que l'électrode modifiée par le charbon accumule de manière efficiente le paraquat en milieu aqueux. Ce résultat pourrait s'expliquer par la porosité du modifiant d'électrode qui accumulerait l'espèce électroactive par gradient de concentration. On peut également penser aux attractions électrostatiques entre les charges négatives du matériau et les charges positives de l'analyte en solution. Le résultat ainsi obtenu permet d'envisager l'utilisation de ce matériau comme support d'électrode pour la détection du paraquat.

Thèse de" Master of Science " de TAGNE TIEGAM RUFIS 48

III.3 ÉLECTROANALYSE PAR LA VOLTAMMÉTRIE A ONDE CARREE (VOC)

III.3.1 Étude de l'effet du modifiant

Il est bien connu que la sensibilité de la voltammétrie à onde carrée est proportionnelle au degré de réversibilité d'un système redox (Lovric et al, 1988). Étant donné que le système du paraquat est réversible, nous allons utiliser cette technique pour l'étude de l'électroanalyse sur l'électrode à pâte de carbone modifiée par le charbon.

La figure 13 présente les voltammogrammes obtenus après cinq minutes d'accumulation en circuit fermé dans une solution 5 X 10^-4 M de paraquat en milieu Na2SO4 0,1 M à pH 6, en utilisant une électrode à pâte de carbone simple et modifiée par le charbon.

^{-1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2}

^(b)

^(a)

^(c)

^{Potentiel (V) vs Ag/AgCl}

Figure 13 : Voltammogrammes ondes carrées d'une solution de paraquat (5 X 10^-4 M) enregistrés dans Na2SO4 0,1 M à pH 6, après 5 min de préconcentration en circuit fermé :(a) blanc, (b) sur EPC et (c) sur EPC-CHA (10 %). Potentiel d'électrolyse (-1 V),

En accord avec les travaux précédents (El harmoudi et al., 2013), on observe pour les deux électrodes, deux pics de réductions entre - 1.0 et - 0.6 V, respectivement pour les couples PQ²⁺/PQ⁺ et PQ⁺/PQ⁰. Il ressort de l'analyse de cette figure que l'électrode modifiée par le charbon améliore considérablement le signal de détection du paraquat. Le courant de pic est multiplié par un facteur de 4.04 par rapport à celui obtenu sur l'électrode non modifiée. En effet lorsqu'on impose un potentiel d'électrolyse convenable, le paraquat (II) accumulé sur le charbon se réduit en paraquat (I). Par contre le paraquat accumulé à la surface de l'électrode non modifiée

diffuse de façon plus importante de la pâte vers la solution électrolytique, ce qui explique vraisemblablement la perte de la sensibilité de cette électrode par rapport à celle modifiée. Ces résultats démontrent l'effet du modifiant (charbon actif) pour l'électroanalyse du paraquat. Il convient toutefois d'étudier l'influence de certains paramètres de processus afin d'optimiser la détection de l'analyte.

Dans la suite de cette étude PQ1 à -0.67 V a été choisi pour la suite des manipulations, parce qu'à ce potentiel on observe le pic bien définie, une sensibilité et une sélectivité plus élevées par rapport à PQ2 obtenus à -0.98 V.