การพัฒนาเซ็นเซอร์ WO3 สำหรับตรวจวัดแก๊สแอมโมเนีย และตรวจสอบกลไกการทำงานด้วยเทคนิค in situ x-ray absorption spectroscopy และ in situ x-ray photoemission spectroscopy

บทคัดย่อ

แอมโมเนียเป็นสารประกอบเกิดจากการรวมตัวของธาตุไฮโดรเจนและไนโตรเจน มีคุณสมบัติไร้สี มีกลิ่นฉุน และเป็นสารไวไฟ แอมโมเนียถูกใช้งานด้านอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย เช่น เป็นสารเคมีสำหรับทำความสะอาด ปุ๋ยทางการเกษตร แก๊สทำความเย็น (ทดแทน CFCs) สารตั้งต้นในอุตสาหกรรมพลาสติกและยา หากแก๊สเกิดการรั่วไหล บุคคลทั่วไปสามารถรับรู้กลิ่นได้เมื่อมีความเข้มข้น 5-50 ส่วนในล้านส่วน NIOSH กำหนดมาตรฐานความปลอดภัยต่อการสัมผัสแอมโมเนียไว้ที่ไม่เกิน 25 ส่วนในล้านส่วนในระยะเวลา 8 ชั่งโมง การป้องกันผู้ปฎิบัติงานไม่ให้สัมผัสแก๊สเกินระดับตามมาตรฐานความปลอดภัยจึงเป็นสิ่งสำคัญ การตรวจหาและแก้ไขการรั่วไหลของก๊าซแอมโมเนีย จำเป็นต้องมีการวิจัยและพัฒนาเซนเซอร์ที่มีประสิทธิภาพและน่าเชื่อถือ อย่างไรก็ตามการใช้งานแก๊สเซ็นเซอร์ชนิดโลหะออกไซด์จำเป็นจะต้องใช้อุณหภูมิที่สูง ดังนั้นเพื่อเป็นการลดพลังงานที่ใช้และยืดอายุการใช้งานของแก๊สเซ็นเซอร์จำเป็นต้องมีการพัฒนาแก๊สเซ็นเซอร์ชนิดสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์ แก๊สเซ็นเซอร์ที่มีโครงสร้างนาโนซิงค์ออกไซด์ (ZnO) เป็นหนึ่งในเซ็นเซอร์ตัวเลือกใช้ในการตรวจจับแก๊สที่ไวไฟและเป็นพิษแบบเรียลไทม์ได้ ในงานวิจัยนี้จะเตรียมนาโนซิงค์ออกไซด์และประกอบเป็นวัสดุเซ็นเซอร์ด้วยเทคนิคลิโทกราฟฟี และทำการศึกษาและปรับปรุงการตอบสนองต่อการตรวจจับของแก๊สที่อุณหภูมิการทำงานลดลง โดยการสังเคราะห์ซิงค์ออกไซด์นาโนรอดบนแผ่นรองรับโพลิอิไมด์โดยช้เทคนิคร่วมกันคือใช้กระบวณการสปัตเตอริ่งเพื่อสร้างชั้นก่อเกิด และปลูกชั้นฟิล์มซิงค์ออกไซด์ด้วยกระบวณการไฮโดรเทอมอลซึ่งผลึกที่ได้เป็นซิงค์ออกไซด์ชนิดแท่งที่มีโครงสร้างเป็นแท่งหกเหลี่ยมมีความสูงประมาณ 1 ไมโครเมตร และมีขนาดหน้าตัดของผลึกประมาณ 50 นาโนเมตร และยังศึกษาคุณสมบัติของ ZnO ฟิล์มผ่าน XANE สเปกตราโดยพบว่า ZnO ฟิล์มที่เตรียมได้มีคุณลักษณะที่ตรงกันกับ ZnO มาตรฐาน

คำสำคัญ

ระดับความพร้อมของโครงการ