การเตรียมอนุภาคนาโน ZnIn2S4 สำหรับใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงวิซิเบิลด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลร่วมกับสารชีวโมเลกุลโดยใช้การออกแบบการทดลองทางสถิติ
ชื่อผู้แต่งข้างต้นเป็นข้อความจากระเบียนผลงาน ไม่ได้ผูกกับรหัสนักวิจัย จึงกดดูผลงานอื่นของบุคคลนี้ไม่ได้ — ในคลังนี้ 142,080 ผลงาน (63.6% ของทั้งหมด) มีชื่อผู้แต่งที่เชื่อมกับหน้าผู้แต่งได้ และ 60,298 ผลงาน (27.0%) มีผู้แต่งที่ผูกกับรหัสนักวิจัยจริง ส่วนอีก 81,382 ผลงานไม่มีข้อมูลผู้แต่งเลย (มีชื่อผู้แต่งเป็นข้อความอยู่ 142,009 ผลงาน = 63.5%)
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ มุ่งศึกษาการสังเคราะห์สารกึ่งตัวนำ ZnIn2S4 ให้มีความบริสุทธ์สูง มีอนุภาคขนาดเล็กในระดับนาโนเมตร มีพื้นที่ผิวมากและมีความเป็นผลึกสูงอันจะนำไปสู่สมบัติทางแสงที่ดีรวมไปถึงประสิทธิภาพการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สูง โดยอนุภาคนาโน ZnIn2S4 นี้จะถูกสังเคราะห์ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลโดยใช้ L-cysteine ซึ่งเป็นสารชีวโมเลกุลและไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมมาใช้เป็นแหล่งของซัลเฟอร์และเป็น complexing agent โดยศึกษาถึงผลของค่า pH อุณหภูมิและระยะเวลาที่ใช้ในการสังเคราะห์ที่มีผลต่อร้อยละผลผลิต ความเป็นผลึก ขนาดและพื้นที่ผิวของอนุภาค ซึ่งได้ทั้งนำเทคนิค design of experiments (DOEs) มาใช้ในการออกแบบการทดลองอย่างเป็นระบบและรัดกุม และใช้เทคนิคเคโมเมทริกซ์ในการประมวลผลข้อมูลเพื่อศึกษาถึงความสัมพันธ์ระหว่างสภาวะการทดลองหรือตัวแปรที่มีต่อลักษณะเฉพาะของผลผลิต ทั้งนี้เพื่อให้สามารถทำนายหาสภาวะการทดลองที่เหมาะสมในการสังเคราะห์สารกึ่งตัวนำ ZnIn2S4 ที่มีลักษณะเฉพาะตามต้องการได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ และลดจำนวนการทดลองให้น้อยลงซึ่งจะช่วยประหยัดเวลาและลดการใช้สารเคมีได้เป็นอย่างมาก จากการทดลองพบว่า อุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์สารประกอบ ZnIn2S4 ให้มีร้อยละผลผลิตสูง คือ 224 องศาเซลเซียส และเวลา 24 ชั่วโมง อุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์สารประกอบ ZnIn2S4 ให้มีความเป็นผลึกสูง คือ 240 องศาเซลเซียส และเวลา 53.28 ชั่วโมง สำหรับในกรณีของขนาดของอนุภาคนั้น พบว่า อุณหภูมิและเวลาที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์สารประกอบ ZnIn2S4 ให้เกิดผลึกที่มีขนาดเล็ก คือ 160 องศาเซลเซียส และเวลา 72 ชั่วโมง โดยพบว่าอุณหภูมิมีอิทธิพลหรือมีความสำคัญต่อความเป็นผลึกและขนาดของผลึก ZnIn2S4 มากกว่าเวลา ผลการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค FESEM พบว่าผง ZnIn2S4 ที่สังเคราะห์ได้มีลักษณะเป็นทรงกลมประกอบขึ้นจากแผ่นนาโนที่มีความหนาน้อยกว่า 50 นาโนเมตร ขนาดของอนุภาคมีเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 6-10 ?m โดยเมื่อให้อุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น ขนาดของอนุภาคและช่องว่างระหว่างแผ่นนาโนมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้น จากการทดสอบประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาของอนุภาคนาโน ZnIn2S4 ที่สังเคราะห์ได้ที่ 240 องศาเซลเซียส และ 200 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 48 ชั่วโมง พบว่าสามารถเกิดปฏิกิริยาการฟอกจางสีของสารละลายเมทิลออเรนจ์ภายใต้แสงวิซิเบิลได้ดี สามารถฟอกจางสีได้จนเกือบสมบูรณ์ภายในเวลา 4 ชั่วโมงโดยตัวเร่งปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ขึ้นที่ 240 องศาเซลเซียส สามารถเร่งปฏิกิริยาได้ดีกว่า จากการทดสอบความเสถียรระหว่างการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยนำตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ พบว่ามีความเสถียรอยู่ในระดับที่ดี