Preparation and Characterization or Amine-functionalized SiO2/TiO2 Thin Film Photocatalyst for Gaseous Formaldehdehy Photoxatalytic Degradation

การเตรียมและการวิเคราะห์สมบัติของ Amine-functionalized SiO2 TiO2 Thin Film Photocatalyst ที่ใช้สำหรับสลายแก๊สฟอร์มัลดีไฮด์ด้วยปฎิกิริยาการสลายตัวโดยใช้แสงเป็นตัวเร่ง

Name: Somjate Photong

Name: สมเจตน์ โพธิ์ทอง

keyword: Amine-functionalized SiO2

Abstract: The aim of this thesis was to synthesize the amine-functionalized SiO2 TiO2 photocatalytic film for gaseous formaldehyde degradation. The films were synthesized via the co-condensation reaction of amine functional group precursors and methyltrimethoxysilane (MTMOS). Amorphous TiO2, powder (P25) and peroxo titanic acid retluxed solution (PTA) v\ere selected as TiO2 sources. Firstly, n-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl-trimethoxysilane (AEAPTMS) and 3-aminopropyl-trimethoxysilane (APTMS) were used to fabricate the amine functionalized SiO2/TiO2, film by using amorphous TiO2 (P25) calcined at various temperatures as a TiO2 source. The results indicated that the APTMS-functionalized SiO2/TiO2 film demonstrated the degradation efficiency of 79(% superior to those of SiO2/TiO2, and AEAPTMS-functionalized SiO2/TiO2 films due to the surface adsorption on amine sites and the relatively high specific surface area of the APTMS-functionalized SiO2/TiO2 film (-15 times higher than that of the SiO2:TiO2 film). The enhancement of the formaldehyde degradation of the film can be attributed to the synergetic effect of adsorption and subsequently photocatalytic decomposition. In addition, the adsorption and the photocatalytic efficiencies or the APTMS functionalized SiO2/TiO2 film prepared with the APTMS/MTMOS molar ratio of 0.03 is better than that of bared SiO2/TiO2. AEAPTMS-functionalized SiO2:TiO2 and the others APTMS/MTMOS molar ratio of APTMS doping films. The APTMS functional group directly affected the silicate network formation and the specific surface area of the prepared photocatalysts. The APTMS doping film prepared with the APTMS/MTMOS molar ratio of 0.03 possesses the highest specific surface area of 402.40 m2g-1. Secondly. the transparency of the APTMS-functionalized SiO2/TiO2 film was improved by using peroxon titanic acid refluxed solution (PTA) as a TiO2, source instead of TiO2 powder since the powder form of TiO2 allected thc transparency or the film. The transparency is one of the expected characteristic of the photocatalytic film because it can enhance light transmittance resulting in an increasc of degradation efficiency. Moreover due to the transparent property of the film. it could be applied as a coated glass for practical use or ambient air purification. In this part. thc amine-functionalized SiO2/TiO2, transparent film was synthesized using the peroxo titanic acid (PTA) refluxed method as TiO2 preparation route together with a modified sol-gel method. The effects of the APTMS/MTMOS molar ratio. PTA reflux time. and pH of the prepared sol on the characteristics as well as the formaldehyde degradation efficiency of the film were investigated. The obtained films showed good transparency with the transmittance of 80-90% in the visible light region. The film prepared with the APTMS/MTMOS ratio of 0.03. pH of 1.8 and 10 h of reflux time demonstrated the highest specific surface area of 604.0 m2g- 1 and 85% degradation efficiency. Finally the repeatability of the APTMS-functionalized SiO2/TiO2 film (APTMS/MTMOS =0.0.3 TiO2 calcined at 500 C) and the APTMS-functionalized SiO2/TiO2 transparent film (10 h-pH 1.8), which had the highest formaldehyde degradation efficiency were tested in order to apply the coated film for practical use. After seven cycles, the formaldehyde degradation efficiencies of the former and the latter films were 91 % and 92% of their initial efficiencies, respectively.

Abstract: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสังเคราะห์ฟิล์มบาง Aminc-functionali/cd SiO2 TiO2 เพื่อใช้ สำหรับกำจัดแก๊สฟอร์มัลดีไฮด์ โดยฟิล์มบางนี้สังเคราะห์ขึ้นโดยปฎิกิริยา Co-condensation ระหว่าง สารตั้งต้นของ Amine functional groups และ methyltrimethosysilane (MTMOS) สำหรับสารตั้งต้น ของไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ที่ใช้ในงานวิจัยนี้มาจากผงไททาเนียมไดออกไซด์ (P25) และจาก สารละลาย Poroxo titanic acid (PTA) ที่ได้จากการรีฟลักซ์ ในส่วนแรกเป็นการศึกษาผลของชนิดของ Amine functional groups ซึ่งใช้ n-(2aminocthyl)-3- aminopropyl-trimothoxysilanc (ALAPIMS และ 3 - aminopropyl- trimethxysilane (APIMS) เป็น สารตั้งต้นในการสังเคราะห์หมู่ Amine และใช้ผงไททาเนียมไดออกไซด์ในรูปอสัญฐาน (Degussa P25) ที่ผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่างๆ เป็นแหล่งของไททาเนียมไดออกไซด์ในฟิล์มที่ สังเคราะห์ผลการทดลองพบว่าฟิล์ม APTMS-functionalized SiO2 /TiO2 มีประสิทธิภาพในการกำจัด แก๊สฟอร์มัลดีไฮด์ได้ 79% ซึ่งมากกว่าฟิล์ม SiO2/TiO2 และฟิล์ม APAPTMS-functionalized SiO2 TiO2 เนื่องจากความสามารถในการดูดซับแก๊สฟอร์มัลดีไฮด์และพื้นที่ผิวจำเพาะที่มีอยู่มากของฟิล์ม APTMS-functionalized SiO2 TiO2 (ประมาณ 15 เท่าเมื่อเทียบกับของฟิล์ม Sio2 Tio2) ความสามารถ ในการกำจัดแก๊สฟอร์มัลดีไฮด์ที่เพิ่มขึ้นเป็นผลมาจากการดูดซับและความสามารถในการกำจัดด้วย ปฎิกิริยาโฟโตตะตาไลซิสของไททาเนียมไดออกไซด์ในฟิล์มด้วย นอกจากนี้พบว่าประสิทธิภาพใน การดูดซับและการกำจัดโดยใช้แสงเป็นตัวเร่งของฟิล์ม APTMS-functionalized SiO2 TiO2 ที่ สังเคราะห์โดยใช้อัตราส่วนโดยโมล APTMS/MTMOS เท่ากับ 0.03 มีค่ามากกว่าฟิล์ม SiO2/TiO2 และ ฟิล์ม APTMS-functionalized SiO2/TiO2 ที่สังเคราะห์โดยใช้อัตราส่วนโดยโมล APTMS/MIMOS ที่ ค่าอื่นๆ โดยหมู่ Amine functional groups ทีเติมลงไปในฟิล์มส่งผลต่อการสร้างโครงร่างแหของซิลิกา ทำให้ฟิล์มที่ใช้ APIMS เป็น Amine functional groups ด้วยอัตราส่วนโดยโมลของ APIMS/MIMOS เท่ากับ 0.03 มีพื้นที่ผิวจำเพาะมากที่สุดเท่ากับ 402.40 m2g1 ในส่วนที่สอง เป็นการพัฒนาความใสของฟิล์มโดยใช้สารละลาย Peroxo titanic acid (PTA) ที่ผ่าน การรีฟลักซ์เป็นแหล่งของไททาเนียมไดออกไซด์แทนการใช้ผงไททาเนียมไดออกไซด์ (degussa P25) เนื่องจากอนุภาคของผงไททาเนียมไดออกไซด์ที่เติมลงในฟิล์มมีขนาดที่ใหญ่มีผลทำให้แสงเกิด การหักเห ซึ่งมีผลต่อปฎิกิริยาโฟโตคะตาไลซิสโดยครง ในส่วนนี้ศึกษาผลของอัตราส่วนโดยโมล APIMS/MIMOS. ระยะเวลาที่ใช้ในการรีฟลักซ์ของสารละลาย PTA และค่า pH ของสารละลายที่ เตรียม ที่มีต่อลักษณะสมบัติและความสามารถในการกำจัดแก๊สฟอร์มัลดีไฮด์ของฟิล์ม ผลการทดลอง พบว่าฟิล์มที่เตรียมด้วยวิธีการนี้มีค่าการส่องผ่านได้ของแสงถึง 80 - 90 % ในช่วงแสงขาว และฟิล์มที่ เตรียมโดยใช้สารละลาย PTA ที่ผ่านการีฟลักซ์ 10 ชั่วโมงและค่า pH เท่ากับ 1.8 มีพื้นที่ผิวจำเพาะ และประสิทธิภาพในการกำจัดแก๊สฟอร์มัลดีไฮด์มากที่สุดคือ 604.0 m2g1 และ 85% ตามลำดับ ในส่วนที่สาม เป็นการศึกาาความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ของฟิล์มเมื่อผ่านการกำจัดก๊าซฟอร์ มัลดีไฮด์แล้ว โดยใช้ฟิล์มที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดแก๊สฟอร์มากที่สุดจากทั้งสองส่วน การทดลองคือ ฟิล์ม APTMS-functionalized SiO2/TiO2 film (APTMS/MTMOS - 0.03 TiO2 calcined at 500 C) และฟิล์ม APTMS-functionalized SiO/TiO Transparent film (10 h-pll1.8) ผล การทดลองพบว่าหลังจากการใช้งานครบ 7 รอบแล้ว ฟิล์มมีประสิทธิภาพในการกำจัดเท่ากับ 91 % และ 92% ตามลำดับ เมื่อเทียบกับประสิทธิภาพในการกำจัดครั้งแรกของฟิล์มแต่ละชนิด

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library.

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Virote Boonamnuayvitaya

Role: Advisor

Created: 2009

Modified: 2013-02-12

Issued: 2553-09-05

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE2114

eng

DegreeName: Doctor of Engineering

Level: Doctoral Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE2114.pdf	1.75 MB	113	2025-02-16 12:29:29
2	CHE2114ab.pdf	178.2 KB	44	2021-12-02 21:44:42

ใช้เวลา

0.031512 วินาที