การใช้ฝุ่นผงสังกะสีสำหรับการเตรียมวัสดุเชิงประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงซิงก์ออกไซด์/กราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์เพื่อการสลายสีย้อม

Utilization of zinc-dust for preparation of zinc oxide/graphitic carbon nitride photocatalyst composites for dye degradation

Name: วรรณวลี พรมสุวรรณ

keyword: ผงสังกะสี

; สังกะสีออกไซด์

; วัสดุเชิงประกอบ

; การเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงซิงก์ออกไซด์ (ZnO) โดยใช้ของเสียฝุ่นผงสังกะสีที่ได้จากกระบวนการชุบโลหะแบบจุ่มร้อนเป็นสารตั้งต้นผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัล โดยศึกษาอิทธิพลของชนิดกรดที่ใช้ในการละลายฝุ่นผงสังกะสีและความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ใช้ในการตกตะกอนซิงก์ออกไซด์ ที่มีผลต่อเฟส สัณฐานวิทยา พื้นที่ผิวจำเพาะ และสมบัติการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงโดยการย่อยสลายสีย้อมอินทรีย์โรดามีนบีภายใต้การฉายแสงยูวี อนุภาคซิงก์ออกไซด์รูปทรงแบบแท่งที่เตรียมจากการละลายด้วยกรดไนตริกและตกตะกอนด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 6 M (ZnO(N-6M)) และผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 8 ชั่วโมง ให้ประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมสูงที่สุด (89.7%) ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมของซิงก์ออกไซด์ทางการค้า (92.7%) งานวิจัยนี้ยังศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงภายใต้การฉายแสงที่ตามองเห็นของซิงก์ออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้ผ่านการเตรียมเป็นวัสดุเชิงประกอบกับกราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์ (g-C3N4) ทั้งนี้วัสดุเชิงประกอบ ZnO/g-C3N4 ที่เตรียมด้วยวิธีการบดผสมทางกายภาพ การกระจายผสมในตัวกลาง และการเผาแคลไซน์ร่วมระหว่าง ZnO และ g-C3N4 แสดงประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงสำหรับการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบีภายใต้การฉายแสงที่ตามองเห็นต่ำกว่าประสิทธิภาพของ g-C3N4 เพียงอย่างเดียวอย่างเห็นได้ชัด ในขณะที่วัสดุเชิงประกอบ ZnO/g-C3N4 ที่สังเคราะห์ด้วยวิธีโซลโวเทอร์มัลที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมง (1Z/gCN_Solv.150) แสดงประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงที่ดีที่สุด สูงถึง 97.9% ซึ่งมีค่าสูงกว่าประสิทธิภาพการใช้ g-C3N4 เพียงอย่างเดียวอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากวัสดุเชิงประกอบมีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงกว่า(68.4 m2/g) และเกิดการสร้างโครงสร้างแบบเฮเทอโรจังก์ชันใน 1Z/gCN_Solv.150 ส่งผลให้มีอัตราการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนและโฮลต่ำกว่า

Abstract: The goal of this research is to develop zinc oxide (ZnO) photocatalysts using zinc-dust wastes from the hot-dip galvanizing process as starting materials via a hydrothermal method. Effects of acid types for zinc-dust dissolving process and concentration of NaOH for ZnO precipitation on their phase, morphology, specific surface area (SBET), and photocatalytic activities through the degradation of rhodamine B dye (RhB.) under UV irradiation were investigated. The ZnO rod-shaped particles prepared by dissolving zinc-dust with nitric acid, then precipitating with 6 M NaOH (ZnO(N-6M)), and hydrothermal at 170 oC for 8 h exhibited the highest dye degradation efficiency (89.7%). This is comparable to that of commercial ZnO (92.7%). This research also studies the enhancement of photocatalytic performance under visible light irradiation of the synthesized ZnO through preparing composites with graphitic carbon nitride (g-C3N4). The ZnO/g-C3N4 composites prepared by physical grinding, dispersion mixing, and co-calcination showed remarkably lower photocatalytic activities for the degradation of RhB. under visible light irradiation, compared to those of pristine g-C3N4. Contrarily, the ZnO/g-C3N4 composites synthesized via the solvothermal method at 150 °C for 4 h (1Z/gCN_Solv.150) exhibited the best photocatalytic activity (97.9%). This is due to higher SBET (68.4 m2/g) and the heterostructure formation in 1Z/gCN_Solv.150, leading to lower recombination rate of e- and h+.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: วุฒิชัย เหรียญทิพยะสกุล

Role: ที่ปรึกษา

Name: พรนภา สุจริตวรกุล

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2565

Modified: 2567-11-14

Issued: 2567-11-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

DOI: 10.58837/CHULA.THE.2022.389

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีเซรามิก

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6372049723.pdf	5.56 MB

ใช้เวลา

0.026688 วินาที