การสังเคราะห์การศึกษาโครงสร้างการศึกษาสมบัติเชิงแสงและการศึกษาฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของคาร์บอนดอทจากเปลือกมังคุดที่เจือด้วยอะตอมของไนโตรเจนด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล

Name: ปองศิริ เรืองปราชญ์

Organization : มหาวิทยาลัยบูรพา. ภาควิชาเคมี

Name: สรายุทธ เวชสิทธิ์

Organization : มหาวิทยาลัยบูรพา. ภาควิชาเคมี

Name: อุทัยวรรณ ศิริอ่อน

Organization : มหาวิทยาลัยบูรพา. ศูนย์ความเป็นเลิศด้านนวัตกรรมทางเคมี

Name: จเร จรัสจรูญพงศ์

Organization : มหาวิทยาลัยบูรพา. ศูนย์ความเป็นเลิศด้านนวัตกรรมทางเคมี

Name: ธนิดา ตระกูลสุจริตโชค

Organization : มหาวิทยาลัยบูรพา. ศูนย์ความเป็นเลิศด้านนวัตกรรมทางเคมี

Name: จอมใจ สุกใส

Organization : มหาวิทยาลัยบูรพา. ศูนย์ความเป็นเลิศด้านนวัตกรรมทางเคมี

keyword: คาร์บอนดอท

ThaSH: แอนติออกซิแดนท์

; ไฮโดรเทอร์มอล

; เปลือกมังคุด

Abstract: วัตถุประสงค์และที่มา : คาร์บอนดอทเป็นวัสดุนาโนขนาดเล็กที่มีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก สามารถเตรียมได้ง่ายโดยใช้สารตั้งต้นที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก เนื่องจากคาร์บอนดอทมีสมบัติเชิงแสงที่มีลักษณะเฉพาะตัว ปัจจุบันได้มีการนำสารจากธรรมชาติและชีวมวลมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์คาร์บอนดอท เนื่องจากหาง่ายและราคาถูกเนื่องจากภาคตะวันออกของประเทศไทยเป็นแหล่งปลูกมังคุดที่สำคัญของประเทศ ในแต่ละปีจึงมีขยะจากเปลือกมังคุดที่เหลือจากการบริโภคหรือการแปรรูปเป็นจำนวนมาก ผู้วิจัยจึงสนใจที่จะเพิ่มมูลค่าของเปลือกผลเหล่านี้โดยการนำเปลือกมังคุดมาเตรียมเป็นอนุภาคคาร์บอนดอทที่เจือด้วยไนโตรเจนในอัตราส่วนที่ต่างกัน (MCN1 และ MCN2) ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลโดยใช้ยูเรียเป็นสารตั้งต้นในการเติมอะตอมของไนโตรเจน พร้อมทั้งเปรียบเทียบลักษณะโครงสร้าง สมบัติเชิงแสง และฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระของอนุภาคทั้งสองที่เตรียมได้ วิธีดำเนินการวิจัย : คาร์บอนดอทจากเปลือกมังคุดที่เจือด้วยอะตอมของไนโตรเจนในอัตราส่วนที่ต่างกันเตรียมด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล (อนุภาค MCN1 และ MCN2) โดยใช้ยูเรียเป็นแหล่งของไนโตรเจน การพิสูจน์เอกลักษณ์ของอนุภาคทั้งสองชนิดศึกษาโดยใช้เทคนิคต่าง ๆ ได้แก่ การวิเคราะห์ลักษณะพื้นผิวของอนุภาคด้วยเทคนิคอินฟราเรดแบบแทรกผ่านรวมทั้งหมด การวิเคราะห์สัณฐานวิทยาและองค์ประกอบเชิงธาตุศึกษาด้วยเทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดพร้อมอุปกรณ์วิเคราะห์ธาตุ การศึกษาโครงสร้างสัณฐานวิทยาวิเคราะห์ด้วยเทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านการวิเคราะห์การเกิดข้อบกพร่องของอนุภาคศึกษาด้วยเทคนิครามานสเปคโทรสโคปี การวิเคราะห์ค่าประจุบนพื้นผิวของอนุภาค การวิเคราะห์การดูดกลืนแสงของสารด้วยเทคนิคยูวี-วิสิเบิลโฟโตเมทรีและการวิเคราะห์สัญญาณฟลูออเรสเซนต์ด้วยเทคนิคฟลูออเรสเซนต์สเปคโทรสโคปี การศึกษาฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของอนุภาค MCN1 และ MCN2 ศึกษาด้วยวิธีมาตรฐานดังนี้การทดสอบการกำจัดอนุมูลอิสระด้วยวิธี DPPH การทดสอบ ABTS การวัดความสามารถในการรีดิวซ์ด้วยวิธี FRAP และการวิเคราะห์ปริมาณสารประกอบฟีนอลรวม ผลการวิจัย : ในงานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมอนุภาคของคาร์บอนดอทจากเปลือกมังคุด โดยมีการเจืออะตอมของไนโตรเจนในอัตราส่วนที่แตกต่างกัน (MCN1 และ MCN2) ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล เพื่อศึกษาผลของปริมาณไนโตรเจนต่อสมบัติของอนุภาคคาร์บอนดอทที่ได้ จากการศึกษาลักษณะโครงสร้างและสมบัติของคาร์บอนดอทที่เตรียมได้ โดยอาศัยเทคนิคทางสเปกโทรสโกปีและเทคนิคการวิเคราะห์โครงสร้างที่เกี่ยวข้อง พบว่าการเพิ่มปริมาณอะตอมของไนโตรเจนที่ส่งผลให้เกิดตำแหน่งข้อบกพร่อง ภายในโครงสร้างคาร์บอนมากขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าการเพิ่มปริมาณไนโตรเจนยังส่งผลต่อสมบัติประจุของพื้นผิวอนุภาค โดยทำให้ค่าประจุพื้นผิวมีความเป็นลบน้อยลงเมื่อเทียบกับอนุภาคที่มีปริมาณไนโตรเจนต่ำกว่า การเปลี่ยนแปลงของประจุบนพื้นผิวดังกล่าวมีผลโดยตรงต่อฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระเมื่อทำการศึกษาฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระพบว่าอนุภาค MCN1 ซึ่งมีปริมาณไนโตรเจนในโครงสร้างต่ำกว่าอนุภาค MCN2 มีประสิทธิภาพในการต้านอนุมูลอิสระที่สูงกว่าอย่างชัดเจน แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างของคาร์บอนดอทและองค์ประกอบของไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพในการต้านอนุมูลอิสระ สรุปผลการวิจัย : ในงานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมอนุภาคของคาร์บอนดอทจากเปลือกมังคุดที่เจือด้วยอะตอมของไนโตรเจนในอัตราส่วนที่ต่างกัน (MCN1 และ MCN2) ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลได้เป็นผลสำเร็จ จากการพิสูจน์โครงสร้างของคาร์บอนดอทที่เตรียมได้ด้วยเทคนิคทางสเปคโทรสโคปียืนยันได้ว่าการมีอะตอมของไนโตรเจนมากทำให้เกิดข้อบกพร่องของโครงสร้างมากขึ้นตามไปด้วย ส่งผลให้ให้ประจุบนพื้นผิวของอนุภาคมีค่าเป็นลบน้อยลงด้วยเช่นกันซึ่งมีผลโดยตรงต่อฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระอย่างเห็นได้ชัด โดยที่อนุภาค MCN1 ที่มีปริมาณไนโตรเจนในโครงสร้างน้อยกว่าอนุภาค MCN2 มีฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระที่สูงกว่า ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าอนุภาคคาร์บอนดอท MCN1 มีสมบัติที่เหมาะสมต่อการนำไปประยุกต์ใช้ในด้านการยับยั้งปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานด้านพัฒนาเป็นบรรจุภัณฑ์ที่สามารถยืดอายุการเก็บรักษาและเพิ่มความปลอดภัยของอาหารได้ในอนาคต ซึ่งจะเป็นการช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตร พร้อมทั้งลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

Abstract: Background and Objectives: Carbon dots are nanoscale materials primarily composed of carbon atoms. They can be easily synthesized using carbon-rich precursors. In recent years, natural materials have increasingly been used as precursors for the synthesis of carbon dots due to their abundance, low cost, and environmental friendliness. The eastern region of Thailand is one of the major mangosteen cultivation areas in the country. Each year, a large amount of mangosteen peel waste is generated from consumption and food processing activities. Therefore, this research aims to add value to this agricultural waste by utilizing mangosteen peel as a carbon source for the synthesis of nitrogen-doped carbon dots. In this study, nitrogen-doped carbon dots with different nitrogen ratios (MCN1 and MCN2) were synthesized from mangosteen peel using a hydrothermal method, with urea as the nitrogen precursor. The structural characteristics, optical properties, and antioxidant activities of the synthesized nanoparticles were systematically investigated and compared. Methodology: Nitrogen-doped carbon dots derived from mangosteen peel with different nitrogen ratios (MCN1 and MCN2) were synthesized using a hydrothermal method, with urea employed as the nitrogen source. The characterization of both nanoparticles was carried out using various analytical techniques for example ATR–FTIR, Raman spectrometry, SEM–EDX, HR-TEM, zeta potential, UV–visible spectrophotometry and fluorescence spectrophotometry. The antioxidant activities of MCN1 and MCN2 nanoparticles were evaluated using several standard assays, including the DPPH radical scavenging assay, the ABTS radical cation decolorization assay, the ferric reducing antioxidant power (FRAP) assay, and total phenolic content analysis. Main Results: In this study, carbon dot particles were synthesized from mangosteen peel via a hydrothermal method, with nitrogen atoms doped at different ratios (MCN1 and MCN2). The objective was to investigate the effect of nitrogen content on the properties of the resulting carbon dots. Structural characteristics and physicochemical properties of the prepared carbon dots were examined using spectroscopic techniques and related structural characterization methods. The results revealed that increasing the nitrogen content led to a higher number of defect sites within the carbon structure. In addition, a higher nitrogen concentration influenced the surface charge properties of the particles, resulting in a less negative surface charge compared with particles containing lower nitrogen content. This alteration in surface charge directly affected the antioxidant activity. The antioxidant evaluation demonstrated that MCN1 particles, which contained a lower nitrogen content than MCN2, exhibited significantly higher antioxidant activity. These findings indicate that the structural features of carbon dots and the nitrogen composition play a crucial role in determining their antioxidant performance. Conclusions: In this study, nitrogen-doped carbon dot particles were successfully synthesized from mangosteen peel via a hydrothermal method using different nitrogen doping ratios (MCN1 and MCN2). Structural characterization of the synthesized carbon dots using spectroscopic techniques confirmed that a higher nitrogen content resulted in an increased number of structural defect sites. This structural modification also led to a decrease in the negative surface charge of the particles. The change in surface charge was found to have a direct effect on antioxidant activity. Notably, MCN1particles, which contained a lower nitrogen content than MCN2, exhibited higher antioxidant activity. Therefore, it can be concluded that MCN1 carbon dots possess properties suitable for applications in inhibiting oxidative reactions. Especially, MCN1 show strong potential for use in food packaging materials that require antioxidant functionality to reduce oxidative reactions during food storage. Such materials could contribute to extending the shelf life of food products, minimizing quality deterioration, and enhancing food safety for consumers. Furthermore, this approach represents a promising strategy for valorizing agricultural waste, such as mangosteen peel, by converting it into high-value functional materials with potential industrial and environmental benefits.

มหาวิทยาลัยบูรพา. สำนักหอสมุด

Address: ชลบุรี

Email: buulibrary@buu.ac.th

Created: 2569

Modified: 2569-07-01

Issued: 2569-07-01

บทความ/Article

application/pdf

BibliograpyCitation : วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา. ปีที่ 31, ฉบับที่ 1 (ม.ค.-เม.ย. 2569), หน้า 392-416

tha

©copyrights มหาวิทยาลัยบูรพา

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	sci31n1p392-416.pdf	1.25 MB

ใช้เวลา

0.045531 วินาที