การสังเคราะห์โดยใช้ไมโครเวฟและการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของไทเทเนียมไดออกไซด์ระดับนาโนเมตร

Microwave assisted synthesis and characterization of nano titanium dioxide

Name: นุชนาพร พิจารณ์

ThaSH: ไทเทเนียมไดออกไซด์

ThaSH: ไมโครเวฟ

Abstract: ไทเทเนียมไดออกไซด์ระดับนาโนเมตรถูกสังเคราะห์โดยการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสของไมโครเวฟให้ไทเทเนียมออกซีซัลเฟต และโซเดียมไฮดรอกไซด์ด้วยพลังงานจากรังสีไมโครเวฟ พบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้ประกอบด้วยเฟสผสมของทั้งสามเฟสคือ อนาเทส บรูคไคต์ และ รูไทล์ โดยสมบัติของไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ได้ขึ้นอยู่กับภาวะในการสังเคราะห์คือ (1) pH ในการสังเคราะห์ (2) กำลังวัตต์ไมโครเวฟ (3) เวลาในการสังเคราะห์ในไมโครเวฟ (4) เวลาตั้งทิ้งไว้ให้ตกตะกอน และ (5) อุณหภูมิในการเผาแคลไซน์ ซึ่งในการหาปริมาณของแต่ละเฟสและขนาดของผลึกได้ใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ โดยใช้หลักการของรีทเวลด์ และสมการเชอเรอร์ ตามลำดับ จากการทดลองพบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในแง่ของปริมาณเฟสและขนาดผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เตรียมภายใต้ภาวะที่แตกต่างกัน ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงอาจใช้เป็นแนวทางในการเลือกภาวะการสังเคราะห์ไทเทเนียมไดออกไซด์ให้ได้เฟสหลักที่ต้องการได้ จากการศึกษาสัณฐานวิทยาของผงไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าเกิดการเกาะตัวกันของอนุภาค และมีขนาดอนุภาคแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแต่ละภาวะ เมื่อวัดขนาดอนุภาค การกระจายขนาดอนุภาคและประจุพื้นผิวด้วยเครื่องซีตาไซเซอร์ พบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ได้มีขนาดอยู่ในระดับนาโนเมตร และมีการกระจายตัวที่ดี มีประจุลบสูง และศึกษาความสามารถในการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง โดยการวัดการสลายตัวของเมทิลีน บลู ด้วยเครื่องยูวี-วิสิเบิลสเปกโตรโฟโตมิเตอร์เปรียบเทียบกับไทเทเนียมไดออกไซด์ทางการค้า P25 ผลการศึกษาพบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้จากภาวะของสารละลายที่ pH 10 พลังงานไมโครเวฟ 100 วัตต์ เป็นเวลา 10 นาที ตั้งทิ้งไว้ให้ตกตะกอน 42 ชั่วโมง และแยกสารตัวอย่างด้วยเทคนิคการเซนตริฟิวจ์ มีประสิทธิภาพในการสลาย เมทิลีน บลู ได้ดีที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับไทเทเนียมไดออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้จากภาวะอื่นๆ รวมทั้ง P25

Abstract: Nano -scaled titanium dioxide (TiO₂) was synthesized by a microwave-assisted process using alkali and microwave irradiation heat mediated hydrolysis of titaniumoxysulfate as the starting material. The coexistence of three polymorphs of TiO₂ (anatase, brookite and rutile) was found. The properties of the TiO₂ depending on, (i) synthesis pH, (ii) microwave power, (iii) irradiation time, (iv) aging time after irradiation for precipitation, and (v) calcination temperature. The obtained TiO₂ powders were characterized for their mineral phase by X-ray diffraction, using Scherrer’s equation and Rietveld analysis to quantify the crystallite size and phase composition, respectively. The results showed a significant difference in terms of the phase composition and estimated crystallite size of the TiO₂ prepared under different conditions, and so it is possible to select the optimal synthesis condition for the desired mineral phase. The morphologies of TiO₂ powders were observed by a scanning electron microscope (SEM). The results showed agglomerates in various sizes. Particle size distribution and surface charge of the TiO₂ were studied by Zetasizer. The results showed nono-scaled TiO₂ with a good distribution of highly negatively charged particles. The photocatalytic activities of the obtained TiO₂ powders were evaluated through the decomposition of methylene blue in comparison with P25 (Degussa). Results showed that the TiO₂ prepared at conditions of pH 10, 100 watt microwave power, irradiation time of 10 min, aging for precipitation 42 h was most effective when compared with others and P25

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ศิริธันว์ เจียมศิริเลิศ

Role: ที่ปรึกษา

Name: สุพัตรา จินาวัฒน์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2555

Modified: 2569-08-28

Issued: 2569-08-28

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วัสดุศาสตร์

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5273822123.pdf	3.78 MB

ใช้เวลา

0.037093 วินาที