Effect of preparation conditions on properties of titanium dioxide aerogel

ผลของภาวะการเตรียมต่อสมบัติของไทเทเนียมไดออกไซด์แอโรเจล

Name: Panomchai Sawangjai

ThaSH: Titanium dioxide

ThaSH: Aerogel

ThaSH: Supercritical carbon dioxide

Abstract: Titanium dioxide was synthesized using titanium isopropoxide as a precursor via a sol-gel method. The effect of solvent on properties of TiO₂ was investigated by using two different alcohols, i.e. ethanol and methanol as a solvent in the synthesis. The resulting wet gel was dried under two different conditions: firstly, under ambient atmosphere to form TiO2 xerogel and secondly, under critical drying condition using supercritical CO₂ to form TiO2 aerogel. After drying, heat treatment of the gels was performed under a flow of either air or nitrogen at a temperature ranging from 350 ℃ to 600 ℃ in order to study the effect of calcination condition on properties of TiO₂. The specific surface area and pore volume of as-synthesized aerogels were significantly higher than those of as-synthesized xerogel. More organic residue remained in as-synthesized aerogel than in xerogel. The phase transformations from amorphous to anatase and from anatase to rutile in aerogel occurred at a higher temperature than that of the phase transformations in xeroge did. The photocatalytic activities of TiO₂ catalysts were evaluated for degradation of ethylene in a gas phase under UV illumination. The photocatalytic activities of xerogel samples were higher than those of aerogel, which indicated that the photocatalytic activities did not depend on specific surface area. TiO₂ sample that was prepared with ethanol as a solvent and was calcined at 400 ℃ exhibited the maximum photocatalytic activity while the maximum photocatalytic activity of TiO₂ that was prepared with methanol as a solvent was observed in the sample that was calcined at 500 ℃. The result may be attributed to the amount of Ti³⁺ surface defects and the crystallinity of anatase in TiO₂.

Abstract: ไทเทเนียมไดออกไซด์ถูกเตรียมด้วยวิธีโซลเจลโดยใช้ไทเทเนียมไอโซโพรพรอกไซด์เป็นสารตั้งต้น แล้วศึกษาผลของตัวทำละลายต่อสมบัติของไทเทเนียมไดออกไซด์ตรวจสอบโดยการใช้ตัวทำละลายที่แตกต่างกันสองชนิดคือ เอทานอล และ เมทานอล ในการสังเคราะห์ เจลเปียกที่เตรียมได้จะนำไปอบแห้งภายใต้สภาวะที่ต่างกันสองสภาวะ สภาวะแรกเจลจะถูกอบแห้งภายใต้สภาวะบรรยากาศเพื่อให้เกิดเป็นไทเทเนียมไดออกไซด์ซีโรเจล สภาวะที่สอง เจลจะถูกอบแห้งภายใต้สภาวะวิกฤตโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ที่เหนือจุดวิกฤตเพื่อให้เกิดเป็นไทเทเนียมไดออกไซด์แอโรเจล หลังจากนั้นจะให้ความร้อนแก่เจลภายใต้การไหลของอากาศหรือของไนโตรเจนที่อุณหภูมิในช่วง 350 ถึง 600 องศาเซลเซียส เพื่อที่จะศึกษาผลของสภาวะของการเผาต่อสมบัติของไทเทเนียมไดออกไซด์ พื้นที่ผิวและปริมาณรูพรุนของแอโรเจลที่สังเคราะห์ได้มีมากกว่าของซีโรเจลที่สังเคราะห์ได้ จำนวนสารอินทรีย์ที่เหลืออยู่ในแอโรเจลที่สังเคราะห์ได้มีมากกว่าในซีโรเจลที่สังเคราะห์ได้ การเปลี่ยนเฟสจาก อสัณฐาน ไปเป็น อนาเทส และ จากอนาเทส ไปเป็น รูไทด์ ในแอโรเจล เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่าของซีโรเจล ความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาด้วยแสงของตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์ถูกทดสอบด้วยปฏิกิริยาการย่อยสลายของเอทิลีนในสภาวะก๊าซภายใต้การฉายแสงอัลตร้าไวโอเลต ซึ่ง ไทเทเนียมไดออกไซด์ซีโรเจลมีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาด้วยแสงมากกว่าแอโรเจล แสดงให้เห็นว่าความว่องในการเกิดปฏิกิริยาด้วยแสงไม่ขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว ไทเทนียมไดออกไซด์ซึ่งเตรียมโดยใช้เอทานอลเป็นตัวทำละลายและเผาที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียสจะมีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาด้วยแสงที่มากที่สุด ในขณะที่ความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาด้วยแสงที่มากที่สุดของไทเทเนียมไดออกไซด์ซึ่งเตรียมโดยใช้เมทานอลเป็นตัวทำละลายจะเกิดขึ้นเมื่อตัวเร่งปฏิกิริยาถูกเผาที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส ที่เป็นเช่นนี้อาจเกิดจากผลของปริมาณของความบกพร่องบนพื้นผิวและความเป็นผลึกของตัวเร่งปฏิกิริยา

Chulalongkorn University. Center of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Akawat Sirisuk

Role: Advisor

Created: 2007

Modified: 2553-11-29

Issued: 2010-11-27

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Panomchai _sa.pdf	1.11 MB	82	2020-08-28 16:16:21

ใช้เวลา

0.022795 วินาที