(1)

การสงเคราะหวสดซลเวอรไทเทเนยมเอมซเอม 41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ

ส าหรบการบ าบดสยอม

Synthesis of Ag-Ti-MCM-41 by Microwave Heating for

Dye Decolorization

กนกพล มหนต

Kanokphon Mahun

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต

สาขาวชาเทคโนโลยและการจดการสงแวดลอม

มหาวทยาลยสงขลานครนทร

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Science

in Technology and Environmental Management

Prince of Songkla University

2560

ลขสทธของมหาวทยาลยสงขลานครนทร

(2)

ชอวทยานพนธ การสงเคราะหวสดซลเวอรไทเทเนยมเอมซเอม 41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟส าหรบการบ าบดสยอม

ผเขยน นายกนกพล มหนต สาขาวชา เทคโนโลยและการจดการสงแวดลอม

อาจารยทปรกษาวทยานพนธหลก คณะกรรมการสอบ ............................................................... …………................................. ประธานกรรมการ (ดร.วลาสน ศรพรหม) (ผชวยศาสตราจารย ดร.สรลกษณ เจยรากร) …………............................................... กรรมการ (ดร.วลาสน ศรพรหม) อาจารยทปรกษาวทยานพนธหลกรวม ............................................................... …………............................................... กรรมการ (ดร.ธนตา อารรบ) (ดร.ธนตา อารรบ) …………............................................... กรรมการ (ดร.วชรวด ลมสกล) …………............................................... กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.อนสรณ บญปก)

บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยสงขลานครนทร อนมตใหนบวทยานพนธฉบบน เปนสวนหนงของการศกษา ตามหลกสตรปรญญาวทยาศาตรมหาบณฑต สาขาวชาเทคโนโลยและ การจดการสงแวดลอม

..……….……….……………………………..……… (รองศาสตราจารย ดร.ธระพล ศรชนะ) คณบดบณฑตวทยาลย

(3)

ขอรบรองวา ผลงานวจยนมาจากการศกษาวจยของนกศกษาเอง และไดแสดงความขอบคณบคคลทมสวนชวยเหลอแลว ลงชอ…………………………………………………………. (ดร.วลาสน ศรพรหม) อาจารยทปรกษาวทยานพนธ ลงชอ………………………………………………………… (นายกนกพล มหนต) นกศกษา

(4)

ขาพเจาขอรบรองวา ผลงานวจยนไมเคยเปนสวนหนงในการอนมตปรญญาในระดบใดมากอน และไมไดถกใชในการยนขออนมตปรญญาในขณะน ลงชอ…………………………………………………………… (นายกนกพล มหนต) นกศกษา

(5)

ชอวทยานพนธ การสงเคราะหวสดซลเวอรไทเทเนยมเอมซเอม 41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟส าหรบการบ าบดสยอม

ผเขยน นายกนกพล มหนต สาขาวชา เทคโนโลยและการจดการสงแวดลอม ปการศกษา 2559

บทคดยอ

งานวจยนประสบความส าเรจในการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยวธ

โซล-เจลแบบผสมรวมโดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ และใชแกลบเปนแหลงซลกา การเตรยม

วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ส าหรบใชบ าบดสยอมภายใตแสงทตามองเหน ประกอบดวยสองขนตอน

ดงน 1) การสงเคราะห Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยการผสมสารละลายไทเทเนยมเจอเงน และ

สารละลายผสมระหวาง CTAB และโซเดยมซลเกตเขาดวยกน แลวน าไปใหความรอนดวยไมโครเวฟ

จากนนน าของแขงทไดไปเผาเพอก าจดแมแบบ CTAB ออก และ 2) การเคลอบวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41 ทสงเคราะหไดบนแผนพอลสไตรนโฟมรไซเคลเพอความสะดวกในการใชงาน งานวจยนมงศกษา

ผลของระดบพลงงานไมโครเวฟ ระยะเวลาการใหความรอน และความเขมขนของโลหะเงนทมตอ

ลกษณะเฉพาะของ Ag-Ti-RH-MCM-41 ทถกสงเคราะหขน จากการศกษาลกษณะโครงสรางผลกดวย

เทคนค XRD พบวาปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกของไทเทเนยมประเภทอนาเทสและ

อนภาคนาโนเงน แตไมปรากฏพคทบงบอกลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 นอกจากนผล

การวเคราะหดวยเทคนค XPS ยนยนการเกดพนธะ Ti–O–Si ซงบงบอกถงการท Ti4+ เขาไปแทนท

Si4+ ใน silicate framework ของ MCM-41 โดยทธาตไทเทเนยมและโลหะเงนมการกระจายตว

อยางสม าเสมอบน MCM-41 สงผลใหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 มประสทธภาพในการก าจดสยอม

เมทลนบลและสยอมโรหตามน บ ภายใตแสงทตามองเหนซงสอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค

UV-DRS โดยสภาวะทเหมาะสมส าหรบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 คอ ระดบพลงงาน

ไมโครเวฟ 100 วตต ระยะเวลาการใหความรอน 30 นาท และอตราสวนโดยโมลระหวาง Ag/Ti/Si

เทากบ 0.1/1/2 ซงพจารณาจากประสทธภาพการเกดโฟโตคะตะไลซสในการก าจดสยอม

ค าส าคญ: วสดซลเวอรไทเทเนยมเอมซเอม 41 การใหความรอนดวยไมโครเวฟ โฟโตคะตะไลซส

แสงทตามองเหน และการบ าบดสยอม

(6)

Thesis Title Synthesis of Ag-Ti-MCM-41 by Microwave Heating for Dye Decolorization

Author Mister Kanokphon Mahun Major Program Technology and Environmental Management Academic Year 2016

ABSTRACT

Ag-Ti-RH-MCM-41 was successfully synthesized via in-situ sol–gel

technique with microwave irradiation and rice husk was used as a source of silica. There are two steps of Ag-Ti-RH-MCM-41 material preparation for dye decolorization under visible light, 1) synthesis of Ag-Ti-RH-MCM-41 by mixing a Ag-doped TiO2 solution and a solution of CTAB and sodium silicate and then heating in domestic microwave oven. Finally, the obtained solid were calcined to remove CTAB template and 2) coating of the synthesized Ag-Ti-RH-MCM-41 on a recycled polystyrene foam sheet for the convenient use in dye water treatment application. In this study, the effect of microwave power, irradiation time and the concentration of Ag on the characteristic pattern of the synthesized Ag-Ti-RH-MCM-41 were investigated. According to the studies of crystal structure by XRD technique, there were the characteristic peaks of anatase TiO2 and Ag nanoparticles whereas three characteristic peaks of RH-MCM-41 were not shown. In addition, the results from XPS technique confirmed the formation of Ti−O−Si bond indicating that the Ti4+ replaced Si4+ in the silicate framework of MCM-41. SEM-EDX technique exhibited the uniform dispersion of Si, Ti and Ag on the surface of MCM-41. The studies of photocatalytic performance of methylene blue dye and Rhodamine B decolorization indicated that Ag-Ti-RH-MCM-41 performs effective photocatalytic activity under visible light which corresponds to the UV-DRS results. The optimal conditions of Ag-Ti-RH-MCM-41 synthesis is 100 watts of microwave power, 30 minutes of irradiation time and 0.1 mol Ag: 1 mol Ti: 2 mol Si ratios as indicated by photocatalytic decolorization results. Keywords: Ag-Ti-RH-MCM-41, Microwave Heating, Photocatalysis, Visible light and Dye Decolorization

(8)

สารบญ

หนา บทคดยอ (ภาษาไทย) (5) บทคดยอ (ภาษาองกฤษ) (6) กตตกรรมประกาศ (7) สารบญ (8) รายการตาราง (12) รายการภาพประกอบ (14) สญลกษณค ายอและตวยอ (20) บทท 1 บทน า 1 1.1 ทมาและความส าคญ 1 1.2 วตถประสงคของงานวจย 4 1.3 ขอบเขตของงานวจย 4 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 5 บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ 6 2.1 วสดรพรนประเภท Mesoporous Molecular Sieve; MCM-41 6

2.1.1 ลกษณะและสมบตของวสด MCM-41 6 2.1.2 การสงเคราะหวสด MCM-41 8 2.1.3 การศกษาคณสมบตของวสด MCM-41 11

2.2 กระบวนการโฟโตคะตะตก (Photocatalytic processes) 12 2.2.1 กระบวนการโฟโตคะตะไลตก 12 2.2.2 องคประกอบของกระบวนการโฟโตคะตะไลตก 14 2.2.3 ประเภทของกระบวนการโฟโตคะตะไลตก 14 2.2.4 ปจจยทมผลตอกระบวนการโฟโตคะตะไลตก 15

2.3 ไทเทเนยมไดออกไซด (Titanium dioxide; TiO2) 17 2.3.1 สมบตทางกายภาพของไทเทเนยมไดออกไซด 17 2.3.2 กระบวนการโฟโตคะตะไลตกของไทเทเนยมไดออกไซด 19 2.3.3 การสงเคราะหไทเทเนยมไดออกไซด 19 2.3.4 ขอจ ากดของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของไทเทเนยมไดออกไซด 22

(9)

สารบญ (ตอ)

หนา 2.4 กระบวนการสงเคราะห 25

2.4.1 กระบวนการโซล-เจล (Sol-gel) 25 2.4.2 ทฤษฎการใหความรอนดวยไมโครเวฟ 28

2.5 สยอมสงเคราะห 35 2.5.1 สยอม (Dye) 35 2.5.2 ประเภทสยอม 36 2.5.3 สยอมเมทลนบล (Methylene blue dye) 37 2.5.4 สยอมโรหตามน บ (Rhodamine B dye) 39

บทท 3 วธการศกษาวจย 42 3.1 วสดและเครองมอ 42

3.1.1 วสดและอปกรณ 42 3.1.2 สารเคม 43 3.1.3 เครองมอวเคราะห 44

3.2 ขนตอนการด าเนนงานวจย 47 3.2.1 การสกดซลกาจากแกลบ 48 3.2.2 การสงเคราะหวสด RH-MCM-41 48 3.2.3 การสงเคราะหวสด Ti-RH-MCM-41 49 3.2.4 การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 50 3.2.5 การเตรยม Ag-Ti-RH-MCM-41 เคลอบบนผวของพลาสตก 53 3.2.6 การทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมสงเคราะหดวย

ปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก 54

บทท 4 ผลการศกษาและวจารณผลการศกษา 58 4.1 การสกดซลกาจากแกลบ 59

4.1.1 การวเคราะหลกษณะทวไป 59 4.1.2 การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลก 60 4.1.3 การวเคราะหองคประกอบทางเคม 61

(10)

สารบญ (ตอ)

หนา 4.2 การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยวธการโซล-เจล

แบบ In-situ โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน 62

4.2.1 การศกษาระดบพลงงานทเหมาะสมในการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 62 4.2.2 การศกษาระยะเวลาทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 71 4.2.3 การศกษาความเขมขนของโลหะเงนทเหมาะสมในการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 79

4.2.4 การพฒนารปแบบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยวธการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน

92

4.2.5 การศกษาเปรยบเทยบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยวธการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน และวสดคะตะลสตอน ๆ

97

4.3 การศกษาคณสมบตของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ in-situ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกในการสลายสยอมเมทลนบล

128

4.3.1 การศกษาจลนพลศาสตรของปฏกรยาโฟโตคะตะตก 128 4.3.2 การศกษาความเขมขนของสยอมเมทลนบลทมผลในการเกดปฏกรยาโฟโต

คะตะไลตก 138

4.3.3 การศกษาปรมาณสยอมเมทลนบลทถกก าจดโดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

139

4.3.4 การศกษาปรมาณของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ส าหรบก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

141

4.4 การทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ และจลนพลศาสตรของปฏกรยา โฟโตคะตะไลตก

142

4.4.1 การทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยปฏกรยาโฟโต คะตะไลตก

142

4.4.2 การศกษาจลนพลศาสตรของปฏกรยาโฟโตคะตะตก 146 บทท 5 บทสรปและขอเสนอแนะ 149 5.1 บทสรป 149 5.2 ขอเสนอแนะ 150

(11)

สารบญ (ตอ)

หนา เอกสารอางอง 152 ภาคผนวก 166 ประวตผเขยน 184

(12)

รายการตาราง

ตารางท หนา 2.1 ปรมาณองคประกอบของซลกาทพบในแหลงตาง ๆ 9 2.2 การประยกตใชกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการก าจดมลพษ 16 2.3 สมบตทางกายภาพของไทเทเนยมไดออกไซด 18 2.4 การจ าแนกประเภทของสยอมตามการน าไปใชประโยชน 37 2.5 สมบตทางกายภาพของสยอมเมทลนบล 38 2.6 สมบตทางกายภาพของสยอมโรหตามน บ 39 4.1 องคประกอบทางเคมของซลกาทสกดจากแกลบดวยเทคนค XRF 61 4.2 คาชองวางระหวางชนพลงงานของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ โดยการ

ใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

67

4.3 คาชองวางระหวางชนพลงงานของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

76

4.4 คาชองวางระหวางชนพลงงานของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

84

4.5 พนทผว ปรมาตรรพรน และขนาดรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค BET โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

88

4.6 คาชองวางระหวางชนพลงงานของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

97

4.7 เปรยบเทยบคาชองวางระหวางชนพลงงานของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสด คะตะลสตอน ๆ

104

(13)

รายการตาราง (ตอ)

ตารางท หนา 4.8 เปรยบเทยบลกษณะการกระจายตวของธาตบนพนผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค SEM-EDX 107

4.9 เปรยบเทยบองคประกอบและปรมาณธาตของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค SEM-EDX

109

4.10 เปรยบเทยบพนทผว ปรมาตรรพรน และขนาดรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค BET

116

4.11 เปรยบเทยบคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ (R2) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสง UV

134

4.12 เปรยบเทยบคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ (R2) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสงทตามองเหน

137

4.13 เปรยบเทยบคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ (R2) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสงทตามองเหน

148

(14)

รายการภาพประกอบ

รปท หนา 2.1 โครงสรางของ M41S ทสงเคราะหจาก C16TA/SiO2/water ในรปแบบตาง ๆ 7 2.2 กลไกการเกดปฏกรยาการสงเคราะหวสดดดซบ MCM-41 9 2.3 การวเคราะหลกษณะผลกของ MCM-41 ดวยเทคนค XRD 11 2.4 การวเคราะหลกษณะการจดเรยงตวของรพรนวสด MCM-41 เปนรปหกเหลยม

ดวยเทคนค TEM 12

2.5 กระบวนการโฟโตคะตะไลตก 13 2.6 ผลกของไทเทเนยมไดออกไซด 18 2.7 อนภาคของวสดนาโนไทเทเนยมไดออกไซดดวยเทคนค SEM 20 2.8 เสนใยของวสดนาโนไทเทเนยมไดออกไซดดวยเทคนค SEM 20 2.9 ทอของวสดนาโนไทเทเนยมไดออกไซดดวยเทคนค SEM 21 2.10 ประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการยอยสลายสารเมทลนบล 22 2.11 ประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการก าจดสเมทลออเรนจ 23 2.12 ประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการก าจดสยอมเมทลนบล 24 2.13 กระบวนการโซล-เจล 27 2.14 ความถคลนของคลนแมเหลกไฟฟา 29 2.15 การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสดดดซบ MCM-41 ดวยเทคนค XRD 30 2.16 การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสดดดซบ MCM-41 ดวยเทคนค XRD 31 2.17 การวเคราะหลกษณะของไทเทเนยมไดออกไซดบนเสนใย PVA ดวยเทคนค XRD 32 2.18 การวเคราะหลกษณะโครงสรางของวสด Ti-MCM-41 ดวยเทคนค XRD 33 2.19 การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกโดยวธการใหความรอนดวยไมโครเวฟ

ดวยเทคนค XRD 34

2.20 โครงสรางของสยอมเมทลนบล 38 2.21 โครงสรางของสยอมโรหตามน บ 39 2.22 การก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยกระบวนการโฟโตคะตะไลตก 40 2.23 ประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลดวยกระบวนการโฟโตคะตะไลตก 41

(15)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

รปท หนา 3.1 ชดขวดเทฟลอนทนความรอน 44 3.2 แผนผงการทดลอง 47 3.3 แผนพลาสตกทเตรยมไดและวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-PS ทเคลอบบนแผนพลาสตก

ขนาด 1.27x1.27 เซนตเมตร 53

3.4 แผนพลาสตกทเตรยมไดและวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-PS ทเคลอบบนแผนพลาสตก ขนาด 1x4 เซนตเมตร

54

3.5 Photocatalytic reactor ส าหรบทดสอบการก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยา โฟโตคะตะไลตก

56

3.6 Photocatalytic reactor ส าหรบทดสอบการก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยปฏกรยา โฟโตคะตะไลตก

57

4.1 ลกษณะทวไปของแกลบทน ามาใชสกดซลกาและซลกาทสกดได 59 4.2 ลกษณะโครงสรางผลกของซลกาทสกดจากแกลบดวยเทคนค XRD 60 4.3 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD

โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ทระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

63

4.4 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

65

4.5 คาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซ ลกาแกลบดวยเทคนค UV-DRS โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

66

4.6 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

69

(16)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

รปท หนา 4.7 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และ ความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

70

4.8 ลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ภายในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

72

4.9 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท ความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

73

4.10 คาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซ ลกาแกลบดวยเทคนค UV-DRS โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

75

4.11 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และ ความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

77

4.12 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟทระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

78

4.13 ลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ภายในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

80

4.14 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

81

(17)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

รปท หนา 4.15 คาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซ ลกาแกลบดวยเทคนค

UV-DRS โดยใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

83

4.16 ไอโซเทอรมการดดซบ-การคายซบกาซไนโตรเจนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จาก ซลกาแกลบ ดวยเทคนค BET โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

86

4.17 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

90

4.18 ประสทธภ าพการก า จด สยอม เม ท ลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ด วยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

91

4.19 ลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ภายในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

93

4.20 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

95

4.21 ค าก ารดดก ลนแสงของวส ด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ด วย เทคน ค UV-DRS โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

96

4.22 เปรยบเทยบลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ภายในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค XRD

99

4.23 เปรยบเทยบลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค XRD

101

(18)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

รปท หนา 4.24 เปรยบเทยบคาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสต

อน ๆ ดวยเทคนค UV-DRS 103

4.25 เปรยบเทยบลกษณะพนผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค SEM

106

4.26 เปรยบเทยบลกษณะโครงสรางรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสด คะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค TEM

111

4.27 เปรยบเทยบไอโซเทอรมการดดซบ-การคายซบกาซไนโตรเจนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค BET

114

4.28 เปรยบเทยบลกษณะการ Survey องคประกอบของธาตของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค XPS

117

4.29 เปรยบเทยบลกษณะสเปกตรม (Spectrum) Si 2p O 1s Ti 2p และ Ag 3d ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค XPS

121

4.30 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV

126

4.31 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน

127

4.32 กลไลการท างานของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

128

4.33 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 1 เทยม ระหวางความเขมขนของเมทลน บลกบระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสง UV

132

4.34 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 2 เทยม ระหวางความเขมขนของเมทลน บลกบเศษสวนระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสง UV

133

4.35 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 1 เทยม ระหวางความเขมขนของเมทลน บลกบระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสงทตามองเหน

135

(19)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

รปท หนา 4.36 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 2 เทยม ระหวางความเขมขนของเมทลน

บลกบเศษสวนระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสงทตามองเหน

136

4.37 เปรยบเทยบความเขมขนของสยอมเมทลนบลทเหมาะสมในการเกดปฏกรยาโฟโต คะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน

139

4.38 เปรยบเทยบปรมาณสยอมเมทลนบลทเหมาะสมซงถกก าจดโดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน

140

4.39 เปรยบเทยบปรมาณทเหมาะสมของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ส าหรบก าจด สยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน

141

4.40 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน

143

4.41 เปรยบเทยบลกษณะ UV-Vis Spectra การก าจดสยอมโรหตามน บ ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง ทตามองเหน

144

4.42 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 1 เทยม ระหวางความเขมขนของโรหตามน บ กบระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสงทตามองเหน

147

4.43 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 2 เทยม ระหวางความเขมขนของโรหตามน บ กบเศษสวนระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตอน ๆ ภายใตแสงทตามองเหน

148

1

บทท 1

บทน า

1.1 ทมาและความส าคญ

เนองจากประเทศไทยมการจดท าแผนพฒนาเศรษฐกจและสงคมแหงชาต สงผลใหระบบเศรษฐกจของประเทศมการขยายตวเพมมากขนอยางรวดเรว โดยเฉพาะการพฒนาทางดานการเกษตรและอตสาหกรรม (ส านกงานคณะกรรมการพฒนาการเศรษฐกจและสงคมแหงชาต, 2555 ) ซงอตสาหกรรมสงทอและฟอกยอมเปนอตสาหกรรมประเภทหนงทมแนวโนมการพฒนาทางเศรษฐกจ เพมสงขนอยางรวดเรว เนองจากสงทอเปนสวนหนงของปจจยทมนษยจ าเปนตองใชในการด ารงชวต (สถาบนพฒนาอตสาหกรรมสงทอ, 2552) โดยกระบวนการผลตของอตสาหกรรมดงกลาวมการใชสารเคมและสยอมผาชนดตาง ๆ เปนจ านวนมาก ท าใหเกดของเสยและน าทงจากกระบวนการผลตทมการปนเปอนของสยอมและสารเคมในปรมาณสง หากไมมการบ าบดกอนปลอยออกสแหลงน าธรรมชาตจะสงผลกระทบตอสงมชวตและสงแวดลอม รวมทงท าลายระบบนเวศในแหลงน าธรรมชาตอกดวย (กณฑรย ศรพงศพนธ, 2547; Chulhwan, et al., 2007; Shaobin, 2008) ในปจจบนไดมการน าเทคโนโลยทางดานตาง ๆ มาใชในการบ าบดน าทง เชน การดดซบโดยใชถานกมมนต (Activated carbon () Duygu and Van, 2010) การกรองดวยเยอแผน (Membrane) การสรางรวมตะกอน (Coagulation-flocculation) (ธนกฤต พรหมทอง, 2552) การออกซ เดชนทางเคม (Chemical Oxidation) (Yang and James, 2006) และกระบวนการโอโซนออกซเดชน (Ozone oxidation) (Rice, et al., 1980) เปนตน แตขอเสยของเทคโนโลยดงกลาวมคาใชจายทคอนขางสง อกทงมตะกอนตกคางหลงจากการบ าบด จงมการน ากระบวนการโฟโตคะตะไลตก (Photocatalytic Processes) มาใชในการบ าบดน าเสย โดยเฉพาะน าเสยจากกระบวนการฟอกยอม เนองจากสามารถก าจดสไดดและไมมตะกอนหรอสารตกคางภายหลงการบ าบดอกดวย

กระบวนการโฟโตคะตะไลตกเปนการเรงปฏกรยาโดยใชตวคะตะลสต (Catalyst) ทเปนสารกงตวน า เชน ไทเทเนยมไดออกไซด (TiO2) (Choi, et al., 2007) ซงคออกไซด (ZnO) (Yamaguchi, et al., 1998) ซงคซลไฟต (ZnS) (Zhang, et al., 2011) แคดเมยมซลไฟต (CdS) (Li, et al., 2011) ทงสเตนออกไซด (WO3) (Song, et al., 2001) และเฟอรรกออกไซด (Fe2O3)

2

(Faust, et al., 1989) เปนตน ซงสารคะตะลสตท าหนาทเปนตวเรงปฏกรยาเมอไดรบการกระตนดวยแสงอลตราไวโอเลต (UV light) เทานน (Khalil, et al., 1998) ปจจบนนยมน ากระบวนการ โฟโตคะตะไลตกมาใชในการบ าบดมลพษกนอยางแพรหลาย เชน การก าจดสารเมทลนบลในน าโดยใช ไทเนยมไดออกไซดเปนตวคะตะลสต (Lakshmi, et al., 1997; Ammar and George, 2005) การบ าบดสารประเภทคลอรเนตเตดไฮโดรคารบอน (Chlorinated hydrocarbon) ในน าเสยดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก โดยใชไทเทเนยมไดออกไซดเปนตวคะตะลสต (Crittenden, et al., 1997) การบ าบดสารเบนซนดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกในน าเสย โดยใชวสดซโอไลตผสมกบวสดไทเทเนยมไดออกไซดแบบฟลมมาเปนตวคะตะลสต (Hisanaga and Tanaka, 2002) การบ าบดสารประกอบอนทรยในน าดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงในชวงคลนทตามองเหน (Yamashita, et al., 2003) การบ าบดสารในกลมอะโรมาตกแอลกอฮอล (Aromatic Alcohols) ในน าเสยดวยกระบวนการโฟโตคะตะไลตก (Yurdakal, et al., 2008) การบ าบดกาซ BTEX ทพบในอากาศดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก (Peerakiatkhajorn, et al., 2012) และการฆาเชอโรคหรอ ฆาเซลลมะเรงดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก โดยใชไทเทเนยมไดออกไซดเปนตวคะตะลสต (Blake, et al., 2008) เปนตน

จากงานวจยทผานมาพบวาไทเทเนยมไดออกไซด (Titanium dioxide: TiO2) นยมน ามาใชเปนตวคะตะลสต (Catalyst) ในกระบวนการโฟโตคะตะไลตก เนองจากมราคาไมแพง ความเปนพษต า ทนทานตอการกดกรอน และมความเสถยรทางเคมสง (Auvinen and Wirtanen, 2008; Monteiro, et al., 2014; Mukai, et al., 2004; Sun, et al., 2010) อ ย า ง ไ ร ก ต า มไทเทเนยมไดออกไซดยงคงมขอจ ากดในการใชงาน คอ จ าเปนตองใชแสงอลตราไวโอเลตในการกระตนทชวงคลนนอยกวา 387 นาโนเมตร จงมหลายงานวจยท าการศกษาและพฒนาการสงเคราะหวสดนาโนไทเทเนยมไดออกไซดใหสามารถเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกในชวงคลนแสงทตามองเหน (Visible light) โดยการเจอสารกลมโลหะ เชน แพลตนม (Pt) (Ismail and Bahnemann, 2012) ทองค า (Au) (Thomas and Yoon, 2012) และทองแดง (Cu) (Heciak, et al., 2013) เปนตน ซงการเจอไทเทเนยมไดออกไซดดวยโลหะเงนเปนทางเลอกหนงในการท าใหไทเทเนยมไดออกไซด (TiO2) สามารถดดกลนแสงไดในชวงคลนทตามองเหน (Hoe, et al., 2009; Viana, et al., 2011; Gupta, et al., 2013) สงผลใหไทเทเนยมไดออกไซดเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในชวง ความยาวคลนทกวางขน จงไดมการประยกตใชเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซด (Ag doped TiO2) ในงานดานสงแวดลอม เชน บ าบดสารก าจดศตรพชในแหลงน า (Cao, et al., 2008) และบ าบด สยอมทเกดจากอตสาหกรรมฟอกยอม (Sahoo, et al., 2005) แตมขอเสย คอ เมอเจอเงนลงบนผวของไทเทเนยมไดออกไซดสงผลใหพนทผวลดลง จงแกปญหาโดยการน าเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซดวางบนพนทผวของวสด Mobil Composition Material of Number 41 (MCM-41) เนองจากวสด

3

MCM-41 มพนทผวสงเฉลย 700–1,500 ตารางเมตรตอกรม และโครงสรางรพรนเปนรปหกเหลยมจดเรยงตวอยางสม าเสมอ (Kresge, et al., 1992; Beck, et al., 1992) ท าใหไดวสด Ag-Ti-MCM-41 ทมคณสมบตพนทผวและความสามารถในการดดซบสง และจดเรยงตวกนอยางสม าเสมอ จงม การน ามาประยกตใชในงานดานสงแวดลอม เชน การก าจดสารเคมระเหยงาย (Volatile Organic Compounds: VOCs) ทปนเปอนในอากาศ และการยบยงเชอแบคทเรย (Tongon, et al., 2014)เปนตน

โดยทวไป Ag-Ti-MCM-41 สามารถเตรยมไดดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel) โดย การใชความรอนในการท าปฏกรยา (Deyanira, et al., 2008; Kiraz, et al., 2011) ซงวธการใหความรอนสามารถท าไดหลายวธ เชน การใหความรอนดวยเครองใหความรอน (Hot plate) หรอการใชตอบ (Oven) ซงจากงานวจยทผานมาพบวาการใหความรอนดวยไมโครเวฟชวยใหวสด MCM-41 ทสงเคราะหไดมความเปนผลกและพนทผวสงขน และการจดเรยงตวของโครงสรางรพรนด ในขณะทระยะเวลาทใชในการสงเคราะหลดลง (Wu and Bein, 1996; Kim, et al., 1998) เนองจากคลนไมโครเวฟสามารถสงผานความรอนจากภายนอกไปยงภายในเนอวตถ ท าใหสารละลายไดรบ ความรอนอยางทวถง สงผลใหเกดการจดเรยงตวอยางเปนระเบยบและรวดเรว (Rungrodnimitchai and Supjaroenkul, 2009)

ดงนนงานวจยน จงศกษาและพฒนาวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยใชแกลบเปนแหลงซลกาในการสงเคราะห ซงท าการศกษาผลของสภาวะทเหมาะสมส าหรบ การสงเคราะห Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ไดแก ระดบพลงงาน (Microwave power) ระยะเวลาในการใหความรอน (Irradiation time) และความเขมขนของโลหะเงน (%mol Ag) โดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 สงเคราะหไดจะถกน าไปเคลอบบนพลาสตกรไซเคลประเภทพอลสไตรน (recycled PS) เพอความสะดวกและเพมประสทธภาพในการน าไปใชงาน จากนนจงน าไปศกษาประสทธภาพของ Ag-Ti-RH-MCM-41-PS ในการบ าบดน าทงจากสยอมในอตสาหกรรมสงทอและฟอกยอม

4

1.2 วตถประสงคของงานวจย

1.2.1 เพอพฒนาวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel technique) แบบ Batch (In-situ) โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ

1.2.2 เพอพฒนาแผนพลาสตกรไซเคลพอลสไตรนผสมกบวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ แบบ Batch (In-situ) ส าหรบใชเปนตวเรงปฏกรยาในการบ าบดน าทงจากสยอมในอตสาหกรรมสงทอและฟอกยอม

1.3 ขอบเขตของงานวจย

1.3.1 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 สงเคราะหโดยใชแหลงซลกาทสกดไดจากแกลบ (Rice husk silica)

1.3.2 การศกษาสภาวะทเหมาะสมส าหรบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel technique) แบบ In-situ โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ไดแก

1) ระดบพลงงาน (Microwave power) คอ 100 200 300 และ 450 วตต 2) ระยะ เวลาในการ ให ค วามรอน ( Irradiation time) ค อ 10 20 30

และ 40 นาท 1.3.3 การศกษาอตราสวนของโลหะเงน (Ag molar ratios) ทเหมาะสมส าหรบ

สงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel technique) โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ไดแก อตราสวนของโลหะเงนเทากบ 0.01 0.1 0.25 และ 0.5 โดยโมล

1.3.4 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหได ถกน าไปเคลอบบนผวของพลาสตก รไซเคลประเภท Polystyrene recycled (Recycled PS)

1.3.5 การศกษาประสทธภาพของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ในการบ าบดสยอมสงเคราะหเมทลนบล และสยอมโรหตามน บ

5

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1.4.1 สามารถพฒนาวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหขน โดยใชแหลงซลกาจากแกลบ และสามารถน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหไดไปประยกตใชในงานทางดานสงแวดลอม เชน การบ าบดน าทงจากสยอมในอตสาหกรรมสงทอและฟอกยอม และ การบ าบดสารอนทรย (Organic compounds) ทปนเปอนในแหลงน าหรออากาศ เปนตน

1.4.2 ลดการน าเขาสารตงตนในกระบวนการสงเคราะหทมราคาสง เพมมลคาให แกแกลบ อกทงเปนการรไซเคลขยะเทอรโมพลาสตกใหเกดประโยชน

6

บทท 2

ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 วสดรพรนประเภท Mesoporous Molecular Sieve; MCM-41

ลกษณะทวไปของวสดรพรนและวสดรพรนประเภท Mesoporous Molecular Sieve; MCM-41 ทน ามาใชในงานวจย มรายละเอยดดงตอไปน

2.1.1 ลกษณะและสมบตของวสด MCM-41 Mesopores Molecular Sieve เป นวสด ท ม ความพรน สงประมาณ 20-500

องสตรอม สามารถน าไปใชเปนวสดดดซบและตวเรงปฏกรยา โดยการใชงานจะขนอยกบสมบต ความพรนและพนทผวของวสด จากการจ าแนกของ International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) วสดรพรน (Porous materials) สามารถแบงไดเปน 3 กลม คอ Macropores ซงมขนาดเสนผานศนยกลางมากกวา 500 องสตรอม Mesopores มขนาดเสนผานศนยกลางระหวาง 500-20 องสตรอม และ Micropores มขนาดเสนผานศนยกลางนอยกวา 20 องสตรอม โดยวสด รพรนประเภท Micropores นยมน ามาใชเปนวสดรองรบตวเรงปฏกรยา (Catalyst support) และวสดรพรนประเภท Macropores และ Mesopores เชน ซลกาเจล (Silica gals) ถานกมมนต (Activated carbon) และวสด MCM-41 ถกน ามาใชวสดดดซบ (Adsorbent) กนอยางแพรหลาย (Kresge, et al., 1992)

Mobil Composition Material of number 41 (MCM-41) ถกคนพบโดยทมวจยของบรษท Mobil Corporation ในป ค.ศ. 1992 (Beck, et al., 1992) เปนวสดรพรนประเภท Mesoporous Molecular Sieve มเสนผาศนยกลางรพรนประมาณ 2-50 นาโนเมตร พนทผวเฉลย 700-1,500 ตารางเมตรตอกรม โครงสรางรพรนเปนรปหกเหลยมจดเรยงตวกนอยางสม าเสมอ มความทนตอความเปนกรด ทนความรอนไดด มสมบตความชอบน า และสามารถปรบผวสมผสไดดวยปฏกรยาซลเลชนและเอสเทอรฟเคชน (Kresge, et al., 1992) ดงนนวสด MCM-41 จงถกน ามาใชประโยชน เชน วสด ดดซบ (Adsorbent) (Yokoi, et al., 2004) วสดรองรบตวเรงปฏก รยา

7

(Catalyst support) (Hu, et al., 2006; Kim, et al., 2010) และวสดแลกเปลยนไอออน (Ion exchanger) (Lang and Tuel, 2004; Yonemitsu, et al., 1997)

M41S เปน Mesoporous Molecular Sieve ทมโครงสรางเปน SiO2 แบงออกไดเปน 2 กลม ไดแก

1) M41S แบบเสถยร ไดแก - MCM-41 ม 1 มต การเรยงตวของรพรนเปนแบบหกเหลยม - MCM-48 ม 3 มต การเรยงตวของรพรนเปนแบบสเหลยม โดยทง 2 กลม

สามารถทนตอสภาพความรอนสงไดด 2) M41S แ บ บ ไม เส ถ ย ร ไ ด แก MCM-50 แล ะ Molecular octamer เกดจากการเปลยนแปลงรปเมอไดรบความรอน ซงลกษณะโครงสรางของ M41S ดงแสดงในรปท 2.1

Disordered rods MCM-41 MCM-48

Lamellar phase Octamer

รปท 2.1 โครงสรางของ M41S ทสงเคราะหจาก C16TA/SiO2/water ในรปแบบตาง ๆ (Selvam, 2001)

8

2.1.2 การสงเคราะหวสด MCM-41 วสด MCM-41 สามารถสงเคราะหไดจากสารละลายทมซลกาเปนองคประกอบ

ซลกาทใชอยในรปของ Fumed silica Sodium silicate หรอ Tetraethyl-orthosilicate (TEOS) โดยเตมสารละลายทไดลงในสารละลายเบสของ Micelle-forming Surfactant เชน สารลดแรงตงผวทมประจบวก (Cationic Surfactant) ในกลมของ Quaternary Ammonium Halides แลวจงกวนเพอใหเกดการสรางผลก โดยสารลดแรงตงผวทใชเปนสารทมมวลโมเลกลต า เชน CnH2n+1(CH3)3N+ (n=8-22) หรอ CnH2n+1C5H5N+ (n= 12 หรอ 16) ประกอบดวยสวนหว (Head group) ซงเปนสวนทมขว (Hydrophilic) และสวนหาง (Tail group) เปนสวนทไมมขว (Hydrophobic) โดยทวไปวสด MCM-41 ทไดจากการเตรยมโดยสารลดแรงตงผวทมจ านวนคารบอนอะตอมเทากบ 12 14 และ 16 จะมสมบตทด เนองจากการจดเรยงตวทเสถยรของไมเซล (Micelle) เปนปจจยอยางหนงทมผลตอการกอโครงสรางผลกของวสด MCM-41 สารลดแรงตงผวทมมวลโมเลกลมากกวา C18 จะละลายไดคอนขางยาก และไมนยมใชในการสงเคราะห ในขณะทสารลดแรงตงผวทมมวลโมเลกลขนาดเลกกวา C10 ท าใหความสามารถในการเกดผลกต า ท าใหขนาดของ รพรนไมเสถยร ซงขนาดของรพรนควบคมไดโดยความยาวของสายโซ (Alkyl chain) ในสารลดแรงตงผว ซงวสด MCM-41 ทมรพรนขนาดใหญนนสามารถทจะสงเคราะหไดจากสารลดแรงตงผวมสวนหว (Head group) ขนาดใหญและสายโซยาว

การท าใหเกดผลกของวสด MCM-41 ในสารผสมระหวางสารละลายซลกาและสารละลายเบสของสารลดแรงตงผวมขนตอนด งน คอ ท าใหซ ลกาอย ในรปของประจลบ (Multicharge anions) เพอจบกบสวนหวของสารลดแรงตงผวใหอยในสภาวะ Silica-surfactant phase ซงเรมเกดเปนโครงรางผลก (Gel Network) หลงจากนนกวนสารละลายดวยความเรวทเหมาะสม และควบคมอณหภมใหคงท เพอใหเกดการสรางผลกเปนเวลา 24-144 ชวโมง อณหภมทสงขนท าใหใชเวลาในการกวนสารละลายนอยลง และปรบคาความเปนกรด -ดางของสารละลาย (Synthesis gel) ให อย ใน ชวง 8-11 หลงจากเกดผลกแลวซ ลเกตไอออนอย ในรป Siloxane framework ในการท าปฏกรยาพบวาถาใชโซเดยมซลเกตในการท าปฏกรยา ท าใหเกดผลกไดดกวาใชซลกา (Fume silica) (Chen, et al., 1993) หลงจากนนกรองเอาสวนทเปนของแขงออกมา กอนจะน าไปลางดวยน าปราศจากไอออน อบแหงใหแหง และเผาทอณหภม 550 องศาเซลเซยส ในบรรยากาศของอากาศหรอกาซไนโตรเจน เพอก าจดสารลดแรงตงผวออกไปจากโครงสรางรพรน ท าใหไดของแขงสขาว น าหนกเบาทมโครงสรางผลกเปนรปหกเหลยม แตเนองจากอณหภมมผลตอลกษณะของพนทผว ขนาดของรพรน และปรมาตรของรพรน ดงนนจงมการศกษาวธการตาง ๆ เพอใชในการก าจดสารลดแรงตงผวออกจากโครงสรางรพรน ไดแก วธการใชกรดในการสกด (Liquid Phase Extraction) และวธการใชตวท าละลายในการสกด (Solvent Extraction) (Beck, et al., 1992) ซงท าใหไดขนาดรพรนของวสด MCM-41 ใหญกวาการเผา ดงแสดงในรปท 2.2

9

รปท 2.2 กลไกการเกดปฏกรยาการสงเคราะหวสดดดซบ MCM-41 ทมา: http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/cs/c2cs1530/unauth#Abstract

ในปจจบนมการพฒนาวธการสงเคราะหวสด MCM-41 ดวยซลกาทพบไดทวไป

ตามธรรมชาตในรปแบบตางๆ เชน ไดอะตอม กก แกลบ ขเถาแลบ และเถาลอย ซงเปนวสดเหลอใช ทางการเกษตรหรอเปนของเสยจากกระบวนการผลตไฟฟา โดยปรมาณซลกาทพบไดในวสดตาง ๆ แสดงดงตารางท 2.1 ตารางท 2.1 ปรมาณองคประกอบของซลกาทพบในแหลงตาง ๆ

แหลงซลกา รอยละโดยน าหนกของซลกา แหลงทมาของขอมล แกลบ 99.66 Chen, et al., 2010 กก 98 Ghorbani, et al., 2013 ขเถาแกลบ 95 Bhagiyalakshmi, et al., 2010 ไดอะตอม 86-94 Tsai , et al., 2004 เรซน 80 Liou, 2004 เถาลอยถานหน 60-70 Misran, et al., 2007 เถาลอย 42.6 Hui and Chao, 2006

10

จากตารางท 2.1 จะเหนไดวาซลกาทพบในแหลงตาง ๆ มปรมาณของซลกาทแตกตางกนออกไป โดยซลกาทสกดไดจากแกลบจะพบปรมาณซลกามากทสดประมาณรอยละ 99.66 ดงนนทผานมาจงมงานวจยหลายชนทนยมน าซลกาจากแกลบมาเปนสารตงตนในการสงเคราะหวสด MCM-41 (Chiarakorn, et al., 2007; Bhagiyalakshmi, et al., 2010; Artkla, et al., 2009; Grisdanurak, et al., 2003; Chumee, et al., 2009)

โดยทวไปการสงเคราะหวสด MCM-41 จากแกลบทมปรมาณซลการอยละ 90-95

สามารถเตรยมไดดวยอตราสวนความเขมขนโมลาร 1SiO2: 1.09NaOH: 0.13CTAB: 120H2O (Chiarakorn, 2003) โดยในขนตอนการสงเคราะหจะมวธการใหความรอนทแตกตางกน ดงน

1) การสงเคราะหวสด MCM-41 จากซลกาแกลบในสภาวะอณหภมหอง ผสมสารละลายโซเดยมซลเกตเขากบสารลดแรงตงผว CTAB ทอณหภมหอง

ในสดสวนความเขมขนของโมลาร คอ 1SiO2 : 1.09NaOH : 0.13CTAB : 120H20 โดยใชวธวจยของ Grisadanurak, et al. (2003) จากนนคนใหเขากนเปนระยะเวลา 2-3 ชวโมง ปรบ pH ใหเทากบ 10 ดวยกรดไฮโดรคลอรกเขมขน และคนใหเขากนเปนเวลา 48 ชวโมง น ามาลางดวยน ากลน กรอง และอบใหแหง ขนตอนสดทายคอ การน าแมแบบออกโดยการน าวสดดงกลาวไปใหความรอนในระบบปดทอณหภม 105 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง จากนนลางดวยเอทานอล

2) การสงเคราะหวสด MCM-41 จากซลกาแกลบดวยวธไฮโดรเทอรมอล - ใหความรอนดวยตอบ ผสมสารละลายโซเดยมซลเกตเขากบสารลดแรงตงผว CTAB ทอณหภมหอง

ในสดสวนความเขมขนของโมลาร คอ 1SiO2 : 1.09NaOH : 0.13CTAB : 120H20 โดยใชวธวจยของ Ghorbani, et al. (2013) จากนนคนใหเขากนเปนระยะเวลา 2-3 ชวโมง ปรบ pH ใหเทากบ 10 ดวยกรดไฮโดรคลอรกเขมขน และใหความรอนดวยวธไฮโดรเทอรมอลทอณหภมประมาณ 100 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 72 ชวโมง น ามาลาง กรอง และอบใหแหง ขนตอนสดทายคอ การน าแมแบบออก โดยการน าไปใหความรอนในระบบปดทอณหภม 105 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง จากนนลางดวยเอทานอล

- ใหความรอนดวยเครองกวนสารละลาย (Hot plate and stirrer) ผสมสารละลาย (TMA)OH เขากบ (CTA)Br ในสดสวนความเขมขนของ

โมลารคอ 1.00SiO2: 0.19(TMA)OH: 0.27(CTA)Br: 40H2O จากนนน ามาคนและใหความรอนจนสารละลายเปนเนอเดยวกน ตามวธของ Cheng, et al. (1997) เตมซลกาลงไปในสารละลาย คนใหเขากนและตงทงไวเปนเวลา 24 ชวโมง ตอมาน าไปใหความรอนดวย Autoclave reactor เปนเวลา

11

0.5 ชวโมง - 14 วน ทอณหภม 70-200 องศาเซลเซยส ขนสดทายกรองตะกอนและน าไปให ความรอนทอณหภม 550 องศาเซลเซยส เปนเวลา 8 ชวโมง

3) การสงเคราะหวสด MCM-41 จากซลกาแกลบโดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ

ผสมสารละลายโซเดยมซลเกตเขากบสารลดแรงตงผว CTAB ทอณหภมหอง ในสดสวนความเขมขนของโมลาร คอ 1SiO2 : 1.09NaOH : 0.13CTAB : 120H20 โดยใชวธวจยของ Ghorbani, et al. (2013) จากนนคนใหเขากนเปนระยะเวลา 2-3 ชวโมง ปรบ pH ใหเทากบ 10 ดวยกรดไฮดรคลอรกเขมขน และใหความรอนดวยไมโครเวฟโดยใชก าลงวตตท 200 400 600 และ 800 วตต และระยะเวลา 10 20 30 และ 60 นาท น ามาลาง กรอง และอบใหแหง ขนตอนสดทายคอ เผาแมแบบออกโดยการน าไปใหความรอนในระบบปดทอณหภม 105 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง จากนนลางดวยเอทานอล

2.1.3 การศกษาคณสมบตของวสด MCM-41 การศกษาและวเคราะหคณสมบตของวสด MCM-41 สามารถวเคราะหไดดวย

เทคนค X-ray diffraction (XRD) และเทคนค Transmission electron microscopy (TEM) ซ งสามารถระบลกษณะจ าเพาะเจาะจงของวสดดงกลาว โดยการวเคราะหดวยเทคนค XRD บงบอกถงรปแบบการเลยวเบนของรงสเอกซในโครงสรางของวสด MCM-41 ดงแสดงในรปท 2.3 ซงแสดงใหเหนพคทต าแหนงตกกระทบ 100 110 200 และ 210 (Shen, et al., 2003) และการจดเรยงตวกนอยางสม าเสมอของวสด MCM-41 สามารถสงเกตไดจากการวเคราะหดวยเทคนค TEM (Areerob, 2006) ดงแสดงในรปท 2.4

รปท 2.3 การวเคราะหลกษณะผลกของ MCM-41 ดวยเทคนค XRD (Shen, et al., 2003)

12

รปท 2.4 การวเคราะหลกษณะการจดเรยงตวของรพรนวสด MCM-41 เปนรปหกเหลยมดวยเทคนค TEM (Areerob, 2006) 2.2 กระบวนการโฟโตคะตะไลตก (Photocatalysis processes)

กระบวนการโฟโตคะตะไลตก ถกคนพบครงแรกโดย Fujishima เมอป ค.ศ. 1967 โดย International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) ไดก าหนดค าจ ากดความวา “เปนการเรงปฏกรยาโดยใชตวคะตะลสต ซงสามารถท าหนาทเปนตวเรงปฏกรยาโดยการกระตนดวยแสง ซงตวคะตะลสตจะท าหนาทลดพลงงานกระตนของการเกดปฏกรยา” ในปจจบนโฟโต คะตะไลตกเปนกระบวนการทไดรบความสนใจเปนอยางมาก เนองจากเปนกระบวนการทมประสทธภาพในการก าจดสารอนทรยในอากาศ รวมถงสามารถบ าบดน าเสยทมการปนเปอนของ สยอมหรอสารอนทรยใหเปนสารเคมประเภทอนทไมมความเปนพษหรอยอยสลายได (Mills and Hunte, 1997; Fujishima and Honda, 1972)

2.2.1 กระบวนการโฟโตคะตะไลตก หลกการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตก เกดขนเมอตวคะตะลสตถกกระตนดวย

แสงจะดดซบพลงงานทเทากบหรอมากกวาแถบชองวางพลงงาน (Band gap energy) ท าใหอเลกตรอนในแถบวาเลนซ (Valence band) ถกกระตนและกระโดดขนไปอยในแถบการน า (Conduction band) ท าใหแถบวาเลนซเกดหลมประจบวกขน เมอมการสมผสกบความชนหรอน าจะ

13

กอใหเกดเปนไฮดรอกซลเรดคอล (OH•) และซปเปอรออกไซดเรดคอลแอนไอออน (O2•) ดงแสดงใน

สมการท (2.1)-(2.8) ซงในทนจะใชไทเทเนยมไดออกไซดเปนตวโฟโตคะตะลสต (Zhong, et al., 2010) โดยไฮดรอกซลเรดคอลและซปเปอรออกไซดเรดคอลแอนไอออนเปนตวออกซไดซทสามารถเกดปฏกรยาและสลายสารอนทรย (Organic pollutant) ดงแสดงในสมการท (2.9)

TiO2 + hV h+

VB + e-CB (2.1)

H2O(ads) OH- + H+ (2.2) OH- + h+

VB •OH (2.3) O2 + e-

CB O-2 (2.4)

O-2+ H2O •OOH + OH- (2.5)

2•OOH O2 + H2O2 (2.6) •OOH + H2O + e-

CB H2O 2 + OH- (2.7) H2O2+ e-

CB •OH + OH (2.8) •OH + Pollutant + O2 Products (CO2, H2O, etc.) (2.9)

รปท 2.5 กระบวนการโฟโตคะตะไลตก (Photocatalytic process) (Zhong, et al., 2010)

14

2.2.2 องคประกอบของกระบวนการโฟโตคะตะไลตก กระบวนการโฟโตคะตะไลตก มองคประกอบทส าคญ ดงน

1) ตวคะตะลสต ไดแก สารกงตวน า (Semiconductor) 2) พลงงานแสง มคามากกวาหรอเทากบพลงงานโฟตอนของตวคะตะลสต 3) น า (H2O) 4) ออกซเจน หรอตวออกซไดซอน ๆ

ส าหรบแสงทตองการในการกระบวนการโฟโตคะตะไลตก คอ แสงทมความยาวคลน อยในชวงของแสงอลตราไวโอเลต (UV) คอ ชวง 10-400 นาโนเมตร ซงรงสยวสามารถแบงชวง ความยาวคลนไดออกเปน 3 ชวง คอ ชวงคลนยาว (Long wave UV, UV-A) อยในชวง 400-320 นาโนเมตร ชวงคลนกลาง (Middle wave, UV-B) อยในชวง 320-280 นาโนเมตร และชวงคลนสน (Short wave UV, UV-C) อยในชวง 280-200 นาโนเมตร โดยความยาวคลนต ากวา 200 นาโนเมตร มความส าคญนอยมาก เนองจากรงสอยในชวงสญญากาศซงถกดดกลนในอากาศจนหมดในชวงระยะทางสน ๆ ดงนนความเขมของแสงอลตราไวโอเลต (UV) ทสองลงมายงพนโลกจะถกท าใหลดลงอยางมากในชนบรรยากาศจากการดดกลน และการกระเจงของแสงทความยาวคลนต ากวา 320 นาโนเมตร

2.2.3 ประเภทของกระบวนการโฟโตคะตะไลตก กระบวนการโฟโตคะตะไลตกสามารถแบงออกเปน 2 ประเภท เมอพจารณาจาก

สถานะของตวคะตะลสต ดงน 1) กระบวนการโฟโตคะตะไลตกแบบสถานะเดยว (Homogeneous photocatalytic) กระบวนการทใชตวคะตะลสตซงมสถานะเดยวกบสารอนทรยทตองการก าจด

โดยทวไปอยในสถานะของเหลว เชน การยอยสลาย 2,4 Dinitroluene โดยใช UV/H2O2

2) กระบวนการโฟ โตคะตะไลตกแบบสถานะดาง (Heterogeneous photocatalytic) กระบวนการทใชตวคะตะลสตซงมสถานะตางกบสารอนทรยทตองการก าจด

เชน การยอยสลาย 2-Cholorophenol โดยใช UV/TIO2

15

การน าตวคะตะลสตมาใชในโตโตคะตะไลตกแบบตางสถานะสามารถแบงออกเปน 2 ลกษณะ ไดแก

1) แบบแขวนลอย (Slurry) การน าตวคะตะลสตมาผสมกบสารละลายอนทรย โดยตวคะตะลสตจะ

แขวนลอยอยในสารละลาย ลกษณะแบบนจะพบปญหาเมอแยกตวคะตะลสตออกจากน าทบ าบดแลว โดยในปจจบนยงไมมวธทจะแยกออกและน ามาใชใหมไดอยางมประสทธภาพ

2) แบบเคลอบผว (Immobilize) การน าตวคะตะลสตไปเคลอบบนตวกลาง (Media) หรอพนทผวของถง

ปฏกรยา ลกษณะแบบนจะสะดวกกวาแบบแขวนลอย เนองจากไมตองแยกออกจากน าทผานการบ าบดแลว

2.2.4 ปจจยทมผลตอกระบวนการโฟโตคะตะไลตก

1) ความเขมแสง (Light intensity) การเพมความเขมของแสงจะเปนการเพมจ านวนโฟตอนใหมากขน และจะท า

ใหอตราการเกดปฏกรยามากขนดวย 2) ปรมาณตวคะตะลสต (Catalyst dosage) เนองจากตวคะตะลสตท าหนาทดดซบ ท าใหกระบวนการโฟโตคะตะไลตก

เกดขนทผวของคะตะลสต ดงนนในการเพมปรมาณคะตะลสตกจะท าใหเพมพนทผวของการดดซบเชนกน สงผลใหอตราการเกดปฏกรยาเพมขนดวย

3) ความเขมขนของสารละลาย (Initial substrate concentration) เมอความเขมขนของสารตงตนเพมขน การเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตก

จะลดลง เนองจากขณะทมการเกดปฏกรยาจะเกดสารอนเตอรมเดยตเพมขน ซงสารดงกลาวทเกดขนสามารถเขาไปยบยงการยอยสลายสารอนทรยท าใหปฏกรยาเกดไดนอยลง

4) ออกซเจนและตวรบอเลกตรอนอน ๆ ออกซเจนและตวรบอเลกตรอนอน ๆ จะจบตวกบอเลกตรอนท าใหการ

กลบมารวมตวกนอกครงของอเลกตรอนกบโฮลตเปนไปไดยาก ดงนนประสทธภาพของการยอยสลายสารอนทรยขนอยกบปรมาณออกซเจนทละลายอยในสารละลาย

5) คาความเปนกรด-ดาง (pH) 6) อเลกโตรไลท (Electrolyte)

16

นอกจากสารประกอบอนทรยแลว ไอออนบางตวกอาจจะถกดดตดบนพนผวของ คะตะลสต ซงไอออนเหลานจะเปนตวยบยงปฏกรยา ดงนนไอออนจงมอทธพลตออตราการเกดปฏกรยาและจลศาสตรโดยรวมของกระบวนการโฟโตคะตะไลตก (He, et al., 2009) ตารางท 2.2 การประยกตใชกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการก าจดมลพษ (Hoffman, et al., 1995)

ประเภทแหลงมลพษ การประยกตใชของกระบวนการโฟโตคะตะไลตก นา การลดกลน

การฆาเชอ ยอยสลายสารปราบศตรพช ก าจดมลสารอนนทรย ก าจดสารตงผว ยอยสลายส สารระเหยอนทรย

อากาศ ออกซเดชนออกไซดของไนโตรเจน ลดกลนภายในอาคาร ฆาเชอโรคในอากาศ

ดน บ าบดสารฆาแมลงในพนทเกษตร ลดกลนในพนทเลยงสตว

17

2.3 ไทเทเนยมไดออกไซด (Titanium dioxide; TiO2)

2.3.1 สมบตทางกายภาพของไทเทเนยมไดออกไซด ไท เท เน ยม ไดออก ไซ ด (TiO2) ห ร อ ไททาเน ย (Titania) เป น สารก ง ต วน า

(Semiconductor) ชนดหนง โดยมกพบในรปออกไซดของธาตไทเทเนยม มลกษณะเปนโลหะสเทา มมวลอะตอมเทากบ 47.0 มความเปนพษต า ทนทานตอการกดกรอน และมความเสถยรสง (Auvinen and Wirtanen, 2008; Monteiro, et al., 2014; Mukai, et al., 2004; Sun, et al., 2010) ดงแสดงในตารางท 2.5 ปจจบนมการน าไทเทเนยมไดออกไซดมาประยกตใชงานหลากหลาย เชน ใชในการผลตอะลมเนยมคลอไรด (AlCl3) เปนตวเรงปฏกรยาหรอตวคะตะลสต เปนสารเคลอบผวและสารเพมส และการใชงานทางดานทนตกรรม เปนตน

ไทเทเนยมไดออกไซดมลกษณะโครงสรางผลกทวไปตามธรรมชาตอย 3 รปแบบ ดงแสดงในรปท 2.5 ไดแก

1) อนาเทส (Anatase) มลกษณะโครงสรางผลกเปนแบบเตตระโกนอล มความเสถยรภาพมากท

อณหภมต ากวารไทล ลกษณะผลกชนดนนยมใชเปนตวเรงปฏกรยาในกระบวนการโฟโตคะตะไลตก 2) รไทล (Rutile) มลกษณะโครงสรางผลกเปนแบบเตตระโกนอล สามารถท าใหเกดเสถยรภาพ

มากไดทอณหภมสง ผลกชนดนนยมน ามาใชในอตสาหกรรมเกอบทกประเภท เชน โรงงานส โรงงานผลตเครองส าอางค โรงงานผลตอาหาร เปนตน

3) บรไคต (Brookite) เปนผลกทพบในแร เทาน น และม โครงสรางเปนแบบออรโธรอมบค

(Orthothombic) เปนเฟสทไมคอยเสถยรนก โดยจะพบในชวงกลางของการเปลยนเฟสจากอนาเทสเปนเฟสของรไทล

จากการทไทเทเนยมไดออกไซดมโครงสรางผลกทแตกตางกน สงผลใหมคณสมบต ทแตกตางกนออกไป ส าหรบไทเทเนยมไดออกไซดทม โครงสรางผลกแบบอนาเทสนน มคา ความหนาแนนเทากบ 3.894 กรมตอลกบาศกเมตร ซงนอยกวาความหนาแนนของรไทลทม 4.250 กรมตอลกบาศกเมตร และผลกแบบอนาเทสมคาเทากบ 3.23 โวลต ในขณะทรไทลมคาเทากบ 3.02 โวลต จงท าใหไทเทเนยมไดออกไซดทมโครงสรางผลกแบบอนาเทส มความวองไวในการเกดปฏกรยาสงกวาผลกแบบรไทล นอกจากนนลกษณะโครงสรางผลกแบบบรไคทสามารถท าใหบรสทธไดยาก สวนโครงสรางแบบรไทลจะเกดการรวมตวใหมของอเลกตรอน (e-) และโฮลต (h+) ไดงาย ทงยง

18

มความสามารถในการดดตดผวต ากวาโครงสรางผลกแบบอนาเทส ดงนนในปจจบนจงนยมใชโครงสรางผลกแบบอนาเทสมากกวาแบบอน ๆ (Tongon, et al., 2014)

ตารางท 2.3 สมบตทางกายภาพของไทเทเนยมไดออกไซด สตรทางเคม TiO2 ชอเรยก ไทเทเนยมไดออกไซด (Titanium dioxide)

ไททาเนย (Titania) พนทผว 50 ตารางเมตรตอกรม ขนาดอนภาค 20 นาโนเมตร ความหนาแนน 130 กรมตอลตร มวลโมเลกล 79.9 กรมตอโมล ความถวงจ าเพาะ 0.7

(a) อนาเทส

(b) รไทล

(c) บรไคต

รปท 2.6 ผลกของไทเทเนยมไดออกไซด (Zhang, et al., 2014)

19

2.3.2 กระบวนการโฟโตคะตะไลตกของไทเทเนยมไดออกไซด ไทเทเนยมไดออกไซดถกน ามาใชเปนตวคะตะลสตในกระบวนการโฟโตคะตะไลตก

กนอยางแพรหลาย เนองจากมประสทธภาพในการบ าบดน า อากาศ และแกสพษ อกทงสามารถ สลายสารประกอบอนทรย ไดเกอบทกชนดเมออยภายใตแสง UV ปจจบนมผลตภณฑเกยวกบสงแวดลอมและสขภาพมากมายทผลตขนโดยอาศยประสทธภาพของวสดไทเทเนยมไดออกไซด เชน เสอผาทสามารถท าความสะอาดไดดวยตวเอง กระเบองปราศจากเชอโรค การสลายสารไนโตรเจน ไดออกไซดในอากาศ การสลายฮอรโมนทเรงการสกงอมของพช การเกบรกษาดอกไมทถกตดเกบไว หรอการสลายมลพษตาง ๆ เชน Trichloroethylene จากน าเสย เปนตน (Cao, et al., 2007; Wang, et al., 2007)

กระบวนการของปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของไทเทเนยมไดออกไซด เรมจากเมอเกดแสงมากระทบกบไทเทเนยมไดออกไซด อเลกตรอนจะถกกระตนจากแถบเวเลนซ (Valence Band, VB) ไปยงแถบการน า (Conduction Band, CB) สงผลใหโมเลกลของออกซเจนมพลงงานเพมขน และเรยกออกซเจนนวา “ซปเปอรออกไซดเรดคอลแอนไอออน (O2

-)” กระบวนการทถกกระตนนเกดขนหลงจากเกดชองวาง (vacancy) เมอประจบวกหลดออกไป หรอทเรยกวา “hole (h+)” และ h+ นท าใหเกดการ oxidizing อยางรนแรงหรอท าใหเกดไฮดรอกซลเรดคอล (OH•) ดงสมการท (2.10)-(2.12) (Zaleska, 2008; Hashimoto, et al., 2005) จากนนซปเปอรออกไซดเรดคอลแอนไอออน และไฮดรอกซลเรดคอลจะสลายสารอนทรยตาง ๆ ใหแตกตวออกกลายเปนน าและคารบอนไดออกไซด ตามล าดบ

TiO2 + hV h+

VB + e-CB (2.10)

O2 + e-CB O-

2 (2.11) H2O + h+

VB OH• + H+ (2.12) 2.3.3 การสงเคราะหไทเทเนยมไดออกไซด การสงเคราะหไทเทเนยมไดออกไซดส าหรบเปนตวคะตะลสตในกระบวนการ

โฟโตคะตะลสตของกระบวนการโฟโตคะตะลสต ไดม ผท าการวจ ยและพฒนาอยางตอเนอง ดงตวอยางงานวจยทกลาวถงตอไปน

Dechakiatkrai, et al. (2007) การสงเคราะหอนภาคนาโนไทเทเนยมไดออกไซดดวยเทคนคโซล-เจล โดยใชไทเทเนยมไอโซโพรพรอกไซด (Ti[OCH(CH3)2]4) เปนสารตงตนในการสงเคราะหจากนนจะเกดปฏกรยาควบแนนและไฮโดรไลซสเกดเปนโซลและเจล ตามล าดบ และน าไป

20

เผาทอณหภม 400 องศาเซลเซยส จะไดอนภาคนาโนไทเทเนยมไดออกไซดทมขนาดอนภาคประมาณ 20 นาโนเมตร ดงแสดงในรปท 2.7

รปท 2.7 อนภาคของวสดนาโนไทเทเนยมไดออกไซดดวยเทคนค SEM (Dechakiatkrai, et al., 2007)

Madhugiri, et al. (2004) ท าการสงเคราะหเสนใยนาโนไทเทเนยมไดออกไซด ดวยเทคนคการปนเสนใยดวยไฟฟาสถตย โดยใช Tetra-n-butyl titanate (Ti[OC4H9

n]4) ทมการผสมพอลเมอรจ าพวกสารลดแรงตงผวเปนสารตงตนเพอขนรปวสดผสมใหมลกษณะเปนเจล จากนนใหคาศกยไฟฟาเทากบ 20 กโลโวลต วสดผสมจะถกฉดผานเขมลงบนแผนฟอยดอะลมเนยม ซงวางหางจากปลายเขมเปนระยะทาง 23 เซนตเมตร ตอไปน าเสนใยทไดไปเผาทอณหภม 130 400 และ 600 องศาเซลเซยส ตามล าดบ เพอก าจดสารลดแรงตงผวทใชผสมกบสารตงตนออก โดยลกษณะของเสนใยนาโนไทเทเนยมไดออกไซดทสงเคราะหได ดงแสดงในรปท 2.8

รปท 2.8 เสนใยของวสดนาโนไทเทเนยมไดออกไซดดวยเทคนค SEM (Madhugiri, et al., 2004)

21

Bavykin, et al. (2004) ศกษาการสงเคราะหทอนาโนไทเทเนยมไดออกไซดเจอ พลาเดยม (Palladium) ดวยเทคนคไฮโดรเทอรมอลภายใตสภาวะเบส ซงใชไทเทเนยมไดออกไซดเปนสารตงตนส าหรบการสงเคราะหทอนาโนไทเทเนยมไดออกไซด กอนจะน าไปเผาทอณหภม 120 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 22 ชวโมง ดวยเครองนงฆาเชอ (autoclave) จากนนน าผงของไทเทเนยมไดออกไซดมาลางดวยน ากลนจนมคาความเปนกรด -ดาง (pH) เทากบ 7 จงน าไปอบทอณหภม 50 องศาเซลเซยส โดยลกษณะของทอนาโนไทเทเนยมไดออกไซดทสงเคราะหได ดงแสดงในรปท 2.9

รปท 2.9 ทอของวสดนาโนไทเทเนยมไดออกไซดดวยเทคนค SEM (Bavykin, et al., 2004) Vijayalakshmi and Rajendran (2012) ท าการศกษาการสงเคราะหไทเทเนยม

ไดออกไซดดวยวธทแตกตางกน และท าการเปรยบเทยบวธการสงเคราะหทแตกตางกนพบวาการเตรยมไทเทเนยมไดออกไซดดวยวธโซล-เจล เปนเทคนคทนยมใชในการสงเคราะหวสดนาโนมากทสด เนองจากเปนวธทงาย ราคาถก และสามารถท าไดหลายรปแบบ เชน ผงละเอยด ฟลมบาง เสนใย และวสดกอน ซงใชเปนสารตงตนส าหรบการผลตผลตภณฑตาง ๆ ตอไป เมอเปรยบเทยบการสงเคราะหผงไทเทเนยมไดออกไซดดวยวธโซล-เจล กบเทคนคอน ๆ เชน ไฮโดรเทอมอล โดยใชสาร ตงตนเปนไทเทเนยมไอโซโพรพรอกไซด (Ti[OCH(CH3)2]4) และน าไปเผาทอณหภม 450 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 2 ชวโมง พบวาผงไทเทเนยมไดออกไซดทเตรยมดวยวธโซล-เจลมขนาดผลกประมาณ 7 นาโนเมตร และแถบชองวางพลงงานแคบลงตามขนาดอนภาคทเลกลง

22

2.3.4 ขอจ ากดของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของไทเทเนยมไดออกไซด ปจจบนกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของไทเทเนยมไดออกไซดไดรบความนยม

น ามาใชในการบ าบดมลพ ษ โดยอาศยกระบวนการทางเคม สลายสารอนทรย (Organic compounds) ซงกระบวนการดงกลาวจะตองไดรบการกระตนดวยแสง UV ทความยาวคลนมากกวา 400 นาโนเมตร เทานน ซงเปนขอจ ากดในการน ามาใชงานภายในอาคารหรอในสถานทปราศจากแสง UV จงมงานวจยทผานมาไดศกษาการลดระดบพลงงานทใชในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของไทเทเนยมไดออกไซดใหอยในชวงคลนแสงทตามองเหน โดยการเจอสารกลมโลหะ เชน แพลตนม (Pt) (Ismail and Bahnemann, 2012) ทองค า (Au) (Thomas and Yoon, 2012) และทองแดง (Cu) (Heciak, et al., 2013) เปนตน

การเพมประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของไทเทเนยมไดออกไซดโดยการเจอสารกลมโลหะไดมผท าการวจยและพฒนาอยางตอเนอง ดงตวอยางงานวจยทกลาวถงตอไปน

Lee, et al. (2003) ศ กษ าป ฏ ก ร ย า โฟ โตคะตะ ไล ตก และสมบ ต ชอบ น า (Hydrophilicity) ของไทเทเนยมไดออกไซดทเตมดวยอะลมเนยม (Al) ทงสเตน (W) และอะลมเนยมผสมทงสเตน (Al+W) โดยวธการโซล-เจล และน าไปเคลอบบนกระจกฟลมกอนจะน าไปเผาทอณหภม 500 องศาเซลเซยส เมอน ามาทดสอบดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกดวยการยอยสลายสารเมทลนบลภายใตแสง UV แสดงใหเหนวาฟลมไทเทเนยมไดออกไซดทเตมดวยทงสเตน (W) แสดงปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกดทสด และฟลมไทเทเนยมไดออกไซดทเตมดวยอะลมเนยม (Al) แสดงประสทธภาพดกวาไทเทเนยมไดออกไซด ดงแสดงในรปท 2.10

รปท 2.10 ประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการยอยสลายสารละลายเมทลนบล

23

Wang, et al. (2004) ท าการศกษาประสทธภาพการเปนตวคะตะลสตดวยการเจอไทเทเนยมไดออกไซดกบเซอรโคเนยมไอออน (Zr4+) ดวยวธการโซล-เจล โดยใช ZrOCl2Ti(OC4H2)4 เปนสารตงตนในการสงเคราะห และใชปรมาณของเซอรโคเนยมไอออนทแตกตางกน ไดแก 0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10, และ 0.12 จากการทดลองพบว าไทเทเน ยมไดออกไซ ด ท เจอ ดวยเซอรโคเนยมไอออนมประสทธภาพสงกวาไทเทเนยมไดออกไซดบรสทธ อกทงไทเทเนยมไดออกไซดทเจอดวยเซอรโคเนยมไอออนทอตราสวน 0.06 ดทสด ดงแสดงในรปท 2.11 เนองจากการเจอดวยเซอรโคเนยมไอออนท าใหขนาดของผลกเลกลง ในขณะทพนทผวมากขนสงผลใหประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกเกดขนไดด

รปท 2.11 ประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการก าจดสเมทลออเรนจ (Wang, et al., 2004)

Sangchay, et al. (2014) ท าการศกษาการเพมประสทธภาพในการฆาเชอ E. coli ของฟลมไทเทเนยมไดออกไซดดวยการเจอดวย Fe โดยใชกระบวนการโซล-เจลในการสงเคราะห เรมจากการน า Fe(NO3)3.9H2O ปรมาณรอยละ 0 1 3 และ 5 โดยโมล ของไทเทเนยมไดออกไซด ผสมกบเอทานอลและไทเทเนยมไอโซโพรพรอกไซดปรมาณ 10 มลลลตร จากนนเตมกรดไนตรก และน าไปเคลอบบนกระจก ทงไวใหแหงและน าไปเผาทอณหภม 500 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 2 ชวโมง จากการทดลองพบวาผลการตรวจสอบดวยเครอง XRD พบเฉพาะเฟสอนาเทสทมขนาดอยในชวง 13-20 นาโนเมตร และความหนาของแผนฟลมไทเทเนยมเมอวเคราะหดวยเครอง SEM มคา ประมาณ 0.30 ไมโครเมตร เมอน ามาทดสอบสมบตของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกดวยการยอยสลายสยอมเมทลนบลแสดงใหเหนวาแผนฟลมไทเทเนยมไดออกไซดเจอดวย Fe รอยละ 5 โดยโมล

24

มประสทธภาพในการยอยสลายสารละลายเมทลนบลทดทสดถงรอยละ 56.3 เมอไดรบแสง UV เปนระยะเวลา 6 ชวโมง และประสทธภาพการฆาเชอ E.coli ของฟลมไทเทเนยมไดออกไซดเจอดวย Fe เพมสงขน โดยปรมาณ Fe เทากบรอยละ 5 โดยโมล แสดงประสทธภาพการฆาเชอ E.coli ทดทสดถงรอยละ 100 เมอไดรบแสง UV เปนระยะเวลา 2 ชวโมง

Singh, et al. (2016) ท าการศกษ าลกษ ณ ะโครงสร างผ ลก และการ เพ มความสามารถในการดดกลนแสงของวสดโครงสรางนาโนไฮบรดพลาสมอนก Ag-TiO2 เพอเพมประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตก โดยสงเคราะหขนดวยวธ facile wet chemical method ซ งวสดนาโน Ag-TiO2 ท สงเคราะห ไดถกว เคราะห ดวยเทคนค ตาง ๆ นอกจากนกระบวนการโฟโตคะตะไลตก ของวสดโครงสรางนาโนผสม Ag-TiO2 ทดสอบโดยการใชแสงอาทตยเปนตวขบเคลอนในการท าปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของในการสลายสยอมเมทลนบล (MB) และสยอมเมทลออเรนจ (MO) ในน าเสยสงเคราะห จากการศกษาพบวาวสดโครงสรางนาโนผสม Ag-TiO2 สามารถชวยเพมประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการสลายสยอม MB และ MO ซงประสทธภาพดงกลาวเพมขนกตอเมอปรมาณอนภาคซลเวอรนาโนเพมขน

รปท 2.12 ประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการก าจดสยอมเมทลนบล โดยศกษา

ความเขมขนของ Ag ทเหมาะสม เมอ AT1 AT2 และ AT3 คอ ความเขมขนของ Ag เทากบ 0.25 0.5

และ 1 มลลโมล ตามล าดบ (Singh, et al., 2016)

25

2.4 กระบวนการสงเคราะห 2.4.1 กระบวนการโซล-เจล (Sol-gel) กระบวนการผลตโดยวธการโซล-เจล (Sol-gel Technology) เปนกระบวนการผลต

ทมประโยชนหลายอยางในการผลตเซรามกและแกว โดยเฉพาะการผลตวสดทตองการความบรสทธสง โดยทวไปกระบวนการโซล-เจลเปนกระบวนการเปลยนสถานะจากของเหลวทเรยกวา “Sol” ซงสวนมากอยในรปของสารแขวนลอยทมขนาดอนภาคประมาณ 0.1-1 ไมครอน เปนสถานะของแขงทเรยกวา “Gel”

สดารตน จรภทรสกล (2547) ไดใหค าจ ากดความของค าวา โซล-เจล ไวดงน โซล (Sol) คอ การแขวนลอยของอนภาพของแขงอยในของเหลว โดยทโซลจะม

ความหนาแนนของอนภาพของแขงมากกวาของเหลวทอยรอบ ๆ อนภาคของของแขงทอยภายในของเหลวจะมขนาดเลกมาก (ประมาณ 1-1,000 นาโนเมตร) จนมแรงตานทานแรงโนมถวง จงไมมการตกตะกอนและมการกระจายตวอยทวไป โดยคอลลอยดบางชนดจะเปลยนสภาพกลบไปมาระหวางโซลกบเจลได ซงจะขนอยกบอณหภม

เจล (Gel) เปนคอลลอยดทเปนของแขง ซงเกดจากการแขวนลอยอยในของเหลวเปนโครงขายเชอมโยง 3 มตของของแขงทมความพรนทกระจายปกคลมอยทวเฟสของเหลว เมอผานกระบวนการก าจดตวท าละลาย (Solvents) และการท าใหแหงทเหมาะสม จะท าใหไดผงของโลหะออกไซดทมลกษณะด เนองจากกระบวนการเรมตนในระดบของนาโนเมตรและอยภายใตปฏกรยาระดบนาโนเมตร ดงนนวสดทไดจะอยในระดบนาโนเมตรดวย (Trewyn, et al., 2007; Tushar, et al., 2008)

ปฏกรยาในกระบวนการโซล-เจล ประกอบดวย 3 ปฏกรยา คอ ไฮโดรไลซส (Hydrolysis) การควบแนนเปนน า (Water condensation) และการควบแนนเปนแอลกอฮอล (Alcohol condensation) ดงแสดงในสมการท (2.13)-(2.15) จากการศกษาพบวาปจจยส าคญทมผลตออตราการเกดปฏกรยา ไดแก ความเปนกรด-ดาง (pH) ตวเรงปฏกรยา อตราสวนโมลของน าและโลหะ และอณหภม ดงนนการควบคมปจจยเหลานในสภาะวะทแตกตางกนจะท าใหโซลและเจลทไดมสมบตและโครงสรางตางกน (Assink and Kay, 1988)

Hydrolysis: M – O – R + H2O M – OH + R – OH (2.13) Water Condensation: M – OH + HO – M M – O – M + H2O (2.14) Alcohol Condensation: M – O – R + HO – M M – O – M + R – OH (2.15)

26

ขนตอนในการเตรยมโซล-เจลเรมตนจากการผสมสารตงตน (Precursor) กบน า (Water) โดยสารตงตนทนยมใชในกระบวนการโซล-เจลเปนสารประกอบโลหะและกงโลหะบางชนดทลอมรอบดวยลแกนดทไวตอการเกดปฏกรยา เชน Metel Alkoxide เปนสารตงตนทไดรบความนยมสง เนองจากมการท าปฏกรยากบน าไดด เชน Tetramethoxysilane (TMOS) และ Tetrathoxy silane (TEOS) สวน Alkoxide ชนดอน เชน Aluminate Titanate และ Borate มการใชงานกนอยางแพรหลายโดยมกจะใชรวมกบ TEOS เชน Si(OR)4 ซง R คอ CH3(TMOS) C2H5(TEOS) หรอ C3H7 โดยจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสของน า ดงแสดงสมการท (2.16)

(2.16)

และขณะเดยวกนจะเกดปฏกรยาควบแนนกบน า (Water Condensation) ดงแสดงในสมการท (2.17)

(2.17)

หรอการควบแนนเปนแอลกอฮอล (Alcohol Condensation) ดงแสดงในสมการท (2.18)

(2.18)

27

สารประกอบทเกดขนจะเกดปฏกรยาควบแนนตอไปจนกลายเปนโครงสรางตาขาย ซลกา (Silica network) ในสภาวะทเรยกวา เจล จงเรยกปฏกรยาดงกลาวนวา “พอลคอนเดนเซชน” ดงแสดงในสมการท (2.19)

(2.19)

โดยในกระบวนการผลตทงจากสภาวะทเปนโซลและเจล เมอเขาสกระบวนการท าให

แหงจะไดผลตภณฑในรปแบบตาง ๆ เชน fiber aerogel xerogel powder และ coating film เปนวตถดบส าหรบอตสาหกรรมอน ๆ (Le, et al., 1996; Lev, et al., 1995; Brinker and Scherer, 1990)

รปท 2.13 กระบวนการโซล-เจล (Sol-gel process) ทมา: http://phys.suwon.ac.kr/~jgyoon/lab/solgel.htm

28

การประยกตใชเทคโนโลยโซล-เจล (Sol-gel Technology) มาใชประโยชนตาง ๆ สามารถท าไดหลายรปแบบ เชน ผงละเอยด ฟลมบาง เสนใย และวสดกอน ซงเปนสารตงตนส าหรบการผลตผลตภณฑตาง ๆ ไดแก แกว ซลกา สารเคลอบปองกนการสกกรอน การสะทอนแสง และ การเกาะตดผวของน า เปนตน เทคโนโลยโซล-เจลจะเปนประโยชนอยางยงในการผลตสารหรอวสดทมสมบตเฉพาะตว หรอตองการความบรสทธสง แมแตการผลตสารหรอวสดทนแทนการใชแรหรอทรพยากรธรรมชาตทหายากและมอยจ ากด

ผลตภณฑทไดจากกระบวนการโซล-เจลจะมความบรสทธสง เนองจากเปนการเตรยมสารหรอวสดในระดบโมเลกล ท าใหสามารถก าหนดสมบต ตาง ๆ ทตองการไดงาย นบเปนประโยชนตออตสาหกรรมหลายประเภท เชน อตสาหกรรมเคม เทคโนโลยพลงงาน อตสาหกรรมรถยนต และอตสาหกรรมเซรามก เปนตน การน าเทคโนโลย โซล-เจลมาใชประโยชนในเชงอตสาหกรรม ยงตองมการศกษารายละเอยดเกยวกบสภาวะทเหมาะสมในการเตรยมและลกษณะหรอสมบตของสารหรอวสดทตองการ ซงมความแตกตางกนในแตละผลตภณฑ อยางไรกตามแนวโนมการน าเทคโนโลยดงกลาวมาใชประโยชนเชงพาณชยมความเปนไปไดสง เนองจากกระบวนการโซล-เจลเปนเทคโนโลยการผลตทท าไดทอณหภมหอง สามารถท าไดตงแตระดบหองปฎบตการจนถงระดบอตสาหกรรมโดยสามารถตอบสนองความตองการของผบรโภคได

2.4.2 ทฤษฎการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ไมโครเวฟเปนคลนแม เหลกไฟฟาชนดหน ง ทมความถค ลนอยระหวาง 300

เมกะเฮรตซ (MHz) - 300 จกะเฮรตซ (GHz) และมความยาวคลนอยในชวง 1 มลลเมตร - 1 เมตร ดงแสดงในรปท 2.14 ความถคลนทน ามาใชในอตสาหกรรมโดยทวไปคอ 915 เมกะเฮรตซ และ 2.45 จกะเฮรตซ ซงใชกบเตาไมโครเวฟอนอาหารในครวเรอนโดยทวไป และยงมความถ 5.8 จกะเฮรตซ และ 24.124 จกะเฮรตซ ซงใชกบงานเฉพาะทางวทยาศาสตรและทางการแพทยอน ๆ

กลไกการเกดความรอนภายใตคลนไมโครเวฟเกดจากการทวสดรอนขนไดภายใตคลนไมโครเวฟนน เกดขนจากกลไก 2 ประการ คอ กระบวนการโพลาไรเซชน (Polarization process) หรอเกดจากการน าไฟฟาของวสด (Conduction process) กระบวนการโพลาไรเซชนนนจะเกยวของกบการจดเรยงตวของประจใหม การสนหรอการหมนตวของไดโพล ภายใตสนามไฟฟาหรอแมเหลกซงถอเปนการเคลอนทของประจในระยะสน (Short-range displacement) เมอเทยบกบการเคลอนทของประจ ซงเกดจากกระบวนการน าไฟฟา

29

รปท 2.14 ความถคลนของคลนแมเหลกไฟฟา ทมา: http://www.oocities.org/nawo_chemicalsandbeauty/what_is_UV_ray.htm

คลนไมโครเวฟจะถกดดกลนและไปเหนยวน าเขามาในเนอวสดใหเกดสนามไฟฟาขนภายในและสนามไฟฟานจะท าใหเกดการเคลอนทของประจตาง ๆ หรอเกดกระบวนการโพลาไรเซชนขนภายในวสดนน แรงตานทานการเคลอนซงรวมไปถงแรงเฉอย แรงยดหยน และแรงเสยดทานจากการชนกนของประจตาง ๆ เหลานเอง ท าใหเกดเปนความรอนในทสด หรอทเรยกกนวา Losses ในเนอวสด ซงจะเปนความรอนทเกดขนทวทงวสด (Volumetric heating) หลงการเกดความรอนน สามารถอธบายวาน าภายในเตาไมโครเวฟรอนได เนองจากโมเลกลของน าทไมเปนกลางทางไฟฟากลบตวไปมาตามความถของคลนไมโครเวฟทใช (2.45 จกะเฮรตซ) เปนจ านวน 2,450 ลานรอบตอวนาท ซงในหนงรอบคลนจะประกอบดวยคลนชวงบวกและคลนชวงลบของโมเลกลไปทางขวบวกของสนามไฟฟาอก 2,450 ลานครงตอวนาท รวมแลวโมเลกลตองกลบขวถง 4,900 ลานครงตอวนาท ท าใหเกดการชนเสยดสเกดเปนความรอนท าใหอณหภมของน าสงขนในทสด นอกจากนการใหความรอนดวยไมโครเวฟยงชวยลดระยะเวลาในการสงเคราะห เพมอตราการเรงปฏกรยา ไดผลตภณฑเพมขน และลดการใชพลงงานอกดวย ดงนนจงท าใหการประยกตใชไมโครเวฟเปนแหลงความรอนในการสงเคราะหไดรบความสนใจเปนอยางมาก อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบกบวธการใหความรอนแบบทวไป พบวาเปนการใหความรอนจากภายนอกวตถและแพรเขาสภายในวตถ ซงสงผลใหเนอวสดไดรบความรอนทไมทวถง เกดปฏกรยาไดไมด ใชระยะเวลานานในการสงเคราะห และสนเปลองพลงงานเปนอยางมาก (Froschl, et al., 2012; Zhang, et al., 2009)

30

แมวาไมโครเวฟสามารถใหความรอนทวทงวตถไดในระยะเวลาสน ๆ แตไมโครเวฟยงมขอจ ากดในเรองความปลอดภยในการใชงานของคลนไมโครเวฟ โดยเฉพาะอนตรายจากการรวของคลนไมโครเวฟ ฉะนนจงตองท าการศกษาถงอนตรายจากยานความถคลนไมโครเวฟ เพอปองกนไมใหเกดอนตรายในขณะใชงานจรง นอกจากนในการทดลองระบบไมโครเวฟส าหรบการใหความรอนโดยทวไปยงมขอจ ากดอยวาวสดทน ามาทดลองมปรมาณไมมากนกและอยในสภาพหยดนง

จากการศกษาพบวาไดมหลายงานวจยศกษาและพฒนาโดยน าวธการโซล-เจล และการใหความรอนดวยไมโครเวฟมาใชอยางตอเนอง ดงตวอยางงานวจยทกลาวถงตอไปน

Wu and Bein (1996) สามารถท าการสงเคราะหวสด MCM-41 โดยการผสมโซเดยมอะลมเนยมไดออกไซดกบ C16H33NMe3Cl/OH คนใหเขากนเปนเวลา 1 ชวโมง จากนนเตม เตตระเมทลแอมโมเนยมซลเกต ใหความรอนดวยไมโครเวฟทอณหภม 160 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 1 นาท ขนสดทายน ามากรองและเผาทอณหภม 550 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 12 ชวโมง

จากงานวจยนพบวาวสด MCM-41 ทสงเคราะหขนโดยการใหความดวยไมโครเวฟ มการจดเรยงโครงสรางผลกทด มพนทผวเทากบ 900-1,000 ตารางเมตรตอกรม ดงแสดงในรปท 2.15 ปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะของโครงสรางวสดดดซบ MCM-41 ทต าแหนงตกกระทบเทากบ 100 110 200 และ 210 ตามล าดบ และมโครงสรางรพรนเปนหกเหลยมจดเรยงตวอยางสม าเสมอ

รปท 2.15 การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสดดดซบ MCM-41 ดวยเทคนค XRD (Wu and Bein, 1996)

31

Park, et al. (1998) ท าการสงเคราะหวสด MCM-41 โดยการผสมสารละลายโซเดยม-ซลเกตกบ MTAB คนใหเขากนเปนเวลา 1 ชวโมง ใหความรอนดวยไมโครเวฟทอณหภม 100-150 องศาเซลเซยส เปนเวลา 1-30 นาท ปรบ pH ใหเทากบ 9 จากนนกรองและอบใหแหง ขนตอนสดทายน าไปเผาทอณหภม 550 องศาเซลเซยส เปนเวลา 6 ชวโมง

จากงานวจยนพบวาการสงเคราะหวสดดดซบ MCM-41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ อณหภมทเหมาะสมในการสงเคราะห 100-120 องศาเซลเซยส นาน 40 นาท มพนทผว 1,020 ตารางเมตรตอกรม ปรมาตรรพรน 0.745 ลกบาศกเซนตเมตรตอกรม และลกษณะโครงสรางผลกเปนอสญฐาน ดงแสดงในรปท 2.16 ปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะของโครงสรางวสดดดซบMCM-41 ทต าแหนงตกกระทบเทากบ 100 110 200 และ 210 ตามล าดบ ซงวสดดดซบ MCM-41 ทไดใหความรอนดวยไมโครเวฟ (A) แสดงใหเหนความเขมของพค XRD ทสงกวา เมอเทยบกบ ความเขมของพค XRD ของวสดดดซบ MCM-41 ทใหความรอนดวยวธไฮโดรเทอรมอล (B)

รปท 2.16 การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสดดดซบ MCM-41 ดวยเทคนค XRD (a) การใหความรอนดวยไมโครเวฟ (b) การใหความรานดวยวธไฮโดรเทอรมอล (Park, et al., 1998)

32

Liuxue, et al. (2006) ไดท าการศกษาการเคลอบฟลมบาง (Thin film) ของวสดไทเทเนยมไดออกไซดบนเสนใย PVA (Polyvinyl alcohol) โดยท าการสงเคราะหไทเทเนยม ไดออกไซดดวยไมโครเวฟท 200 วตต เปนระยะเวลา 2 ชวโมง จากนนท าการเคลอบเสนใยโดยใชวธการจมเคลอบดวยไทเทเนยมไดออกไซดทความเขมขม 0.14 โมลตอลตร กอนน าไปอบใหแหงทอณหภม 60 องศาเซลเซยส จากการศกษาพบวาไทเทเนยมไดออกไซดทมการใหความรอนดวยไมโครเวฟเกดโครงสรางผลกแบบอนาเทสไดดกวาไทเทเนยมไดออกไซดทมการใหความรอนแบบไฮโดรเทอมอล ดงแสดงในรปท 2.17 และเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกทด

รปท 2.17 การวเคราะหลกษณะของไทเทเนยมไดออกไซดบนเสนใย PVA ดวยเทคนค XRD (Liuxue, et al., 2006)

Addamo, et al. (2008) ไ ดท าก าร ส งเคราะห ไท เท เน ยม ไดออกไซ ด ด วยกระบวนการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงความรอน ซงม Titanium tetraisopropoxide (TTIP) เปนสารตงตน จากนนน าไปใหความรอนโดยใชอณหภมของไมโครเวฟทแตกตางกนตงแตชวง 393-873 เคลวน ซงจากการทดลองพบวาเมอใหความทรอนทอณหภมตงแต 393-773 เคลวน จะเกดเฟสของอนาเทสเทานน แตเมอเพมความรอนเปนอณหภม 873 เคลวน จะเกดการเปลยนเฟสจาก อนาเทสเปนรไทล

33

Wang, et al. (2011) ไ ดท าก าร ส ง เคราะห ว ส ด Ti-MCM-41 โดยการผสม

สารละลาย TEOS (Tetraethyl orthosilicate) กบสารละลาย TBOT (Tetrabutyl titanate) และ

คนใหเขากนเปนระยะเวลา 40 นาท กอนน าไปปรบ pH ใหเทากบ 11 จากนนน าไปใหความรอนดวย

ไมโครเวฟทอณหภม 80-140 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 40 นาท อบใหแหงและน าไปเผาท

อณหภม 550 องศาเซลเซยส เปนเวลา 6 ชวโมง

จากการศกษาพบวาวสด Ti-MCM-41 ทสงเคราะหขนโดยการใหความรอนดวย

ไมโครเวฟทอณหภม 120 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 40 นาท มความเหมาะสมมากทสด โดยมพนท

ผวเฉลย 896 ตารางเมตรตอกรม และปรมาตรรพรน 0.839 ลกบาศกเซนตเมตรตอกรม เมอวเคราะห

ดวยเทคนค BET และเมอศกษาลกษณะโครงสรางของวสด Ti-MCM-41 ดวยเทคนค XRD ปรากฏ

ความเขมของพค XRD ทคลายคลงกนกบพค XRD ของวสด Ti-MCM-41 ทใหความรอนดวยวธ

ไฮโดรเทอรมอล ดงแสดงในรปท 2.18

รปท 2.18 การวเคราะหลกษณะโครงสรางของวสด Ti-MCM-41 ดวยเทคนค XRD โดย (A)-(D) เปนการใหความรอนดวยไมโครเวฟทอณหภม 80 100 120 140 องศาเซลเซยส ตามล าดบ และ (E) เปนการใหความรานดวยวธไฮโดรเทอรมอล (Wang, et al., 2011)

34

นอกจากน Tongon, et al. (2014) ท าการศกษาวธการเตรยมนาโนคอมโพสตฟลมทสามารถตอบสนองตอการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน ซงนาโนคอมโพสตฟลมสามารถเตรยมโดยการน าไทเทเนยมไดออกไซดทเจอดวยเงนผสมกบวสดนาโนซลกา MCM-41 (As-synthesized MCM-41) ดวยเทคนคการสงเคราะหดวยวธโซล-เจล และใชไมโครเวฟเปนแหลงความรอน ซงน าไปใหความรอนดวยไมโครเวฟท 100 วตต ระยะเวลา 5 นาท จากนนน าวสดนาโนคอมโพสตทเตรยมไดเคลอบลงบนผวของแผนฟลมบาง

จากการศกษาและเปรยบเทยบการใหความรอนระหวางไฮโดรเทอมอลและไมโครเวฟดวยเทคนค XRD พบวาลกษณะโครงสรางผลกของวสด MCM-41 ทเตรยมดวยวธไฮโดรเทอมอลมคา Intensity ทสงกวาการเตรยมดวยวธไมโครเวฟ เนองจากวธไฮโดรเทอมอลมการใชความรอนยาวนานกวาในการกอโครงสรางผลก ดงแสดงในรปท 2.19 (ก) นอกจากน ลกษณะโครงสรางผลกอนาเทสทมการใหความรอนทงสองวธ สงเกตไดวาพคจะมลกษณะทไมแตกตางกน โดยพบวาการเตรยมวธดวยไมโครเวฟมขอดกวา เนองจากใชระยะเวลาในการกอโครงสรางผลกเพยง 5 นาท ซงใชระยะเวลาสนกวาการเตรยมดวยวธไฮโดรเทอมอล ทใชเวลามากถง 48 ชวโมง ดงแสดงในรปท 2.19 (ข) อยางไรกตามการเตรยมดวยวธไมโครเวฟเปนวธทงาย สะดวก และประหยดพลงงาน

(ก)

(ข)

รปท 2.19 การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกโดยวธการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ดวยเทคนค XRD (ก) ลกษณะโครงสรางผลกของวสด MCM-41 และ (ข) ลกษณะโครงสรางผลกอนาเทส (Tongon, et al., 2014)

35

2.5 สยอมสงเคราะห

2.5.1 สยอม (Dyes) รชนย รกขชาต (2544) ใหค าจ ากดความของค าวา “สยอม” วา สยอม คอ สารเคม

ทเกดขนจากกระบวนการสกดน ามนปโตเลยมหรอถานหนธรรมชาต เมอผานกระบวนการสกดแลวจะไดสารไฮโดรคารบอนประเภทไมอมตว ไดแก เบนซน ไซลน แอนทราซน โทลอน และพาราฟน เปนตน โดยสารเหลานจะถกน ามาผานกรรมวธตาง ๆ เพอผลตเปนสยอมทมลกษณะเปนผงผลกหรอผงละเอยดนนเอง สยอมบางชนดจะละลายน าไดและบางชนดจะละลายน าไมไดแตจะละลายในตวท าละลายประเภทอนทรยได ขณะน าไปใชงานในกระบวนการฟอกยอมนนโมเลกลของสยอมจะเขาไปแทรกซมภายในโมเลกลของเสนใยและจะท าลายโครงสรางของผลกนนชวคราว โดยจะเกดพนธะกบวตถนนโดยตรง

การน าสยอมมาใชในกระบวนการฟอกยอมเพอใหไดผลดนน จะขนอยกบอทธพลของการรวมตวกนของสยอมและเสนใยผา โดยจะตองมอทธพลมากกวาน า ซงจะสามารถท าใหเกดสภาวะทเหมาะสมนไดเมอโมเลกลของสยอมมหมอะตอมทมการจดเรยงตวกนในลกษณะทสามารถ ดดตดกบเสนใยไดเอง (Substantively) ตอเสนใยและเกดพนธะยดเหนยวกนอยางด อาจจะกลาวไดวาอทธพลเชงเคม 4 ชนด ท าใหสสามารถดดตดกบเสนใย ไดแก

1) พนธะไฮโดรเจน ไฮโดรเจนในกลมไฮดรอกซ (Hydroxyl) จะยดกนอยางหลวม ๆ กบอะตอม

ชนดอน ๆ เกดเปนวาเลนซทสอง (Secondary valance) 2) แรงแวนเดอรวาลส แรงชนดนจะเกดขนเองตามธรรมชาต โดยจะเปนแรงทท าใหอะตอมและ

โมเลกลตาง ๆ เขามายดกนได โดยเฉพาะโมเลกลระหวางสยอมและเสนใยของผาจะเกดแรงนยดใหตดกนไดเอง

3) พนธะไอออนก การเกดของพนธะจะเกดขนไดเอง เนองจากการใหและการรบอเลกตรอน

ระหวางอะตอมของธาต 2 ชนดทแตกตางกน โดยอะตอมของธาตทใหอเลกตรอนนนจะท าใหตวเองมอเลกตรอนนอยลงท าใหแสดงอ านาจไฟฟาบวกออกมา และอะตอมของธาตทรบอเลกตรอนจะแสดงอ านาจไฟฟาลบท าใหเกดแรงดงดดระหวางขวทแตกตางกนเกดขน

36

4) พนธะโควาเลนท เปนพนธะทางเคมทอะตอมตงแตสองชนดหรอมากกวานนเกาะกนดวยการใช

อเลกตรอนวงนอกสดรวมกน พนธะนจะมความแขงแรงกวาแรงของพนธะชนดอน ๆ

2.5.2 ประเภทของสยอม สยอมทมการใชในกระบวนการผลต และอตสาหกรรมฟอกยอม สามารถจ าแนก

ออกเปน 3 ประเภท (พงษศกด ขาวอนทร, 2555) ดงน 1) จ าแนกตามแหลงก าเนด - สยอมธรรมชาต เปนสยอมทมาจากแหลงธรรมชาต โดยสกดจากพชและ

สงมชวต สยอมจากพชจะสกดจากสวนของล าตน ดอก เปลอก และใบ เปนตน

- สยอมสงเคราะห เกดขนจากกระบวนการทางเคมทมการสกดจากน ามนประเภทปโตรเลยม และถานหน

2) จ าแนกตามลกษณะทางกายภาพ - สยอมทมความสามารถในการละลายน าได - สยอมทไมสามารถละลายน าได แตละลายในตวท าละลายอนทรย 3) จ าแนกตามการน าไปใชประโยชน การจ าแนกสยอมทนยมใชมากทสดนน กลมโรงงานอตสาหกรรมฯ ไดแบง

ออกเปน 11 ประเภท ดงตารางท 2.4

37

ตารางท 2.4 การจ าแนกประเภทของสยอมตามการน าไปใชประโยชน โดยกลมโรงงานอตสาหกรรม (อภชาต สนธสมบต, 2545)

ประเภท สมบตทางเคม

ประเภท ของประจ

ความสามารถ ในการละลายน า

ลกษณะ การยดตดของส

สยอมแอซด (Acid dye) ลบ ละลายน าไดด ตดไมแนน สยอมไดเรกท (Direct dye) ลบ ละลายน าไดด ตดไมแนน สยอมเบสก (Basic or Cationic dye) ลบ ละลายน าไดด ตดแนน สยอมดสเพรส (Disperse dye) ไมมประจ ไมละลายน า ตดแนน สยอมรแอกทฟ (Reactive dye) ลบ ละลายน าไดด ตดแนน สอะโซอค (Azoic dye) N/A ไมละลายน า ตดแนน สแวต (Vat dye) N/A ไมละลายน า N/A สมอรแดนท (Mordant dye) N/A ละลายน าได N/A สอนเกรน N/A ไมละลายน า N/A สออกซเดชน (Oxidation dye) N/A ละลายน า ตดแนน สซลเฟอร (Sulfer dye) N/A ไมละลายน า ตดแนน

2.5.3 สยอมเมทลนบล (Methylene blue dye) สยอมเมทลนบลถกจดอยในประเภทสเบสค (Basic dye) ทมความสามารถในการ

ละลายน าไดด มสถานะเปนของแขง ณ อณหภมหอง ลกษณะโดยทวไปเปนผงผลกสเขยวเขม หากละลายอยในของเหลวจะมสน าเงนเขม โครงสรางประกอบดวยผลกน า 3 โมเลกลตอโมล อกทงมสวนประกอบของแคทไอออนทสามารถท าใหเกดสได จงนยมน าสดงกลาวมาใชเปนสยอมในอตสาหกรรมและเปนตวแทนของสยอมสงเคราะหส าหรบใชงานในหองปฏบตการทางวทยาศาสตร

โดยปกตแลวเมทลนบลเปนสารเคม ท ไม วองไวตอการท าปฏกรยามากนก (Chemically inert) มความเปนพษ (Toxic) และมความเสถยรในสงแวดลอม (Stable) นอกจากนนยงไมสามารถยอยสลายไดทางชวภาพ (Non-biodegradable) อกดวย หากมนษยไดรบเขาสรางกายในปรมาณมากเกนไปอาจสงผลใหเกดอาการแสบรอนในปากหรอทอง คลนไส อาเจยน เจบหนาอก แนนหนาอก หายใจเรว เกดอาการวตกกงวล ระคายเคองตอระบบทางเดนปสสาวะ หรออาจจะท าใหผวหนงมสน าเงนได และหากมการปนเปอนในน าจะกอใหเกดผลกระทบตอแหลงน าและอาจท าอนตรายตอสงมชวตทอาศยอยในแหลงน าโดยตรงได จงจ าเปนจะตองมการบ าบดกอนปลอยออกส

38

แหลงน าธรรมชาต ซงในการบ าบดนนสามารถด าเนนการไดหลายวธ เชน กระบวนการดดซบ เปนวธการทไดรบความนยมเนองจากไมตองเตมสารเคมลงไปในน าเสย ใชเงนลงทนนอย ใชสถานทไมมากนก แตวธดงกลาวยงมขอจ ากดอยเพราะจะตองน าวสดดดซบเหลานนไปก าจดตอไป ปจจบนจงมการใชกระบวนการโฟโตคะตะไลตก (Photocatalytic process) เขามาชวยในการก าจดสยอมดงกลาว เนองจากสามารถก าจดสไดดและไมมตะกอนหรอสารตกคางภายหลงการบ าบดอกดวย (Chau, et al., 2012)

ตารางท 2.5 สมบตทางกายภาพของสยอมเมทลนบล สตรทางเคม C16H18N3SCl ชอเรยก เมทลนบล (Methylene blue) ลกษณะ ผงผลกสเขยวเขม มวลโมเลกล 319.86 กรมตอโมล ความหนาแนน 400-600 กโลกรมตอลกบาศกเมตร คา pH 3 (10 กรมตอลตร/ H2O/ 20 องศาเซลเซยส)

รปท 2.20 โครงสรางของสยอมเมทลนบล ทมา: http://www.merckmillipore.com/TH/en/product/Methylene-blue-%28C.I.- 52015 %29,MDA_CHEM-159270?ReferrerURL=https%3A%2F%2Fwww.google.co.th%2F

39

2.5.4 สยอมโรหตามน บ (Rhodamine B dye) สยอมโรหตามน บ ถกจดอยในประเภทสเบสค (Basic dye) ทมความสามารถใน

การละลายน าไดด มสถานะเปนของแขง ณ อณหภมหอง ลกษณะโดยทวไปเปนผงผลกสเขยวเขม หากละลายอยในของเหลวจะมสแดง สยอมดงกลาวไดรบความนยมในการน ามาใชเปนสยอม Tracer ในน า เพอใชตรวจสอบอตราและทศทางการไหลของน า นอกจากนยงถกน ามาใชงานอยางแพรหลายในงานวจยทางดานเทคโนโลยชวภาพอกดวย

ตารางท 2.6 สมบตทางกายภาพของสยอมโรหตามน บ สตรทางเคม C28H31ClN2O3 ชอเรยก โรหตามน บ (Rhodamine B) ลกษณะ ผงผลกสเขยวเขม มวลโมเลกล 479.02 กรมตอโมล ความหนาแนน 250 กโลกรมตอลกบาศกเมตร คา pH 3-4 (10 กรมตอลตร/ H2O/ 20 องศาเซลเซยส)

รปท 2.21 โครงสรางของสยอมโรหตามน บ ทมา: http://www.merckmillipore.com/TH/en/product/Rhodamine-B-%28C.I.45170%29, MDA_CHEM107599?ReferrerURL=https%3A%2F%2Fwww.google.co.th%2F

40

จากการศกษาพบวาไดมหลายงานวจยศกษาและพฒนาโดยน ากระบวนการโฟโต คะตะไลตก (Photocatalytic process) มาใชในการก าจดสยอมสงเคราะห ดงตวอยางงานวจยทกลาวถงตอไปน

Hou, et al. (2009) ไดท าการศกษาการก าจดสยอมเมทลน ออเรนท (Methylene orange) ดวยกระบวนการโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV โดยไดสงเคราะหวสดโฟโตคะตะไลตก Ag/TiO2 แบบฟลมส าหรบใชเปนตวเรงปฏกรยา พบวามประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลน ออเรนท ดวยกระบวนการโฟโตคะตะไลตกถงรอยละ 73 เมอระยะเวลาในการท าปฏกรยาผานไป 200 นาท ภายใตแสง UV โดยกระบวนการก าจดสยอมเมทลนออเรนทนนจะเปนการไปท าลายโครงสรางของสดงกลาวใหกลายเปนกาซคารบอนไดออกไซดและน า

Zhao, el al. (2011) ท าการสงเคราะหวสดนาโนไฮบรด Ag modified hollow SiO2/TiO2 ซงเปนตวคะตะลสตส าหรบเรงปฏกรยาของกระบวนการโฟโตคะตะไลตก เพอใชในการก าจดสยอมโรหตามน บ (Rhodamine B, RhB) ในน าเสยสงเคราะหดวยกระบวนการโฟโตคะตะ ไลตก (Photocatalytic) จากการทดลองพบวาอตราสวนทเหมาะสมทสดส าหรบการสงเคราะหวสดนาโนไฮบรด Ag modified hollow SiO2/TiO2 มประสทธภาพในการก าจดสยอมโรหตามน บ ทความเขมขน 10 มลลกรมตอลตร มากกวารอยละ 90 เมอระยะเวลาในการท าปฏกรยาผานไป 30 นาท ภายใตแสง UV และระยะเวลา 240 นาท ภายใตแสงทตามองเหน ดงแสดงในรปท 2.22

(ก)

(ข)

รปท 2.22 การก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยกระบวนการโฟโตคะตะไลตก (ก) ภายใตแสง UV และ (ข) ภายใตแสงทตามองเหน (Zhao, el al., 2011)

41

และ Tongon, et al. (2014) ท าการสงเคราะหวสดนาโนคอมโพสต Ag/TiO2/ MCM-41 แบบฟลมทตอบสนองภายใตแสงทตามองเหนดวยเทคนคโซล-เจลโดยใชไมโครเวฟเปนแหลงความรอน เพอใชเปนตวคะตะลสตในกระบวนการโฟโตคะตะไลตกส าหรบการก าจดสยอม เมทลนบล (Methylene blue) ในน าเสย ซงในการทดลองครงนจะใชน าเสยสงเคราะหของสยอม เมทลนบลทความเขมขน 10-5 โมลาร ปรมาตร 25 มลลลตร เมอท าการศกษาประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลภายใตสภาวะการฉายแสงดวย UV และแสงทตามองเหนพบวาอตราสวนทดทสดส าหรบการสงเคราะหวสดนาโนคอมโพสต Ag/TiO2/MCM-41 แบบฟลม คอ Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2 มประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลดทสดถงรอยละ 81 ภายใตแสง UV และรอยละ 30 ภายใตแสงทตามองเหน ซงอตราการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกในการลดสยอมเมทลนบลดวยวสดนาโนคอมโพสตฟลมแสดงลกษณะการเกดปฏกรยาแบบ pseudo first-order และมคา R2 มากกวา 0.9 ดงแสดงในรปท 2.23

(ก)

(ข)

รปท 2.23 ประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบล (Methylene blue) ดวยกระบวนการโฟโต คะตะไลตก (ก) ภายใตแสง UV และ (ข) ภายใตแสงทตามองเหน (Tongon, et al., 2014)

42

บทท 3

วธการศกษาวจย

งานวจยน เปนการพฒนาวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ (Rice husk silica) ดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel) แบบ In-situ โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน ไดแก ระดบพลงงาน (Microwave power) ระยะเวลาในการใหความรอน (Irradiation Time) และอตราสวนของโลหะเงน (Ag molar ratios) ทเหมาะสมในการกอโครงสรางผลก โดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 สงเคราะหไดถกน าไปเคลอบบนพลาสตกรไซเคลประเภทพอลสไตรน (recycled

PS) จากนนจงน าไปศกษาประสทธภาพของการบ าบดน าทงสยอมจากอตสาหกรรมสงทอและ ฟอกยอม 3.1 วสดและเครองมอ

3.1.1 วสดและอปกรณ - กระดาษกรอง เบอร 42 และขนาดเสน ผานศนยกลาง 110 มลล เมตร

(Whatman) - กระดาษลสมสสน าเงน (Whatman) - กระดาษวดคาความเปนกรด-ดาง (Merck) - แกลบ (Rice husk) จากโรงสขาว อ าเภอสงหนคร จงหวดสงขลา - เครองกวนสาร (Magnetic stirrer) ยหอ IKA รน C-MAG - เครองชงสารเคม 4 ต าแหนง (Digital Balance) ยหอ METTIER TOLEDO - เครองวดความเปนกรด-ดาง (pH meter) ยหอ SARTORIUS Docu-pH meter

รน PY-P11 - ชดขวดเทฟลอนทนความรอน (PTFE autoclave bottles) - ชดเครองแกวส าหรบสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

43

- ตอบ (Oven) ยหอ MEMMERT รน UNB 100-500 - เตาเผาความรอนสง (Muffle furnace) ยหอ CARBOLITE รน RWF 110 - ปมสญญากาศ (Vacuum pump) ยหอ GAST พรอมชดกรองสญญากาศ

(Buchner funnel) - โฟมพอลสไตรน (PS foam) - ไมโครเวฟ (Domestic microwave oven) ยหอ Samsung รน MS231301

ขนาด 25 ลตร - หลอดฟลออเรสเซนต ขนาด 15 วตต ความยาว 45 เซนตเมตร (Philips) - หลอดไฟฆาเชอโรค UVC ขนาด 15 วตต ความยาว 45 เซนตเมตร - หลอดประหยดไฟอเลกทรอนกสคลเดยไลท ขนาด 23 วตต (Panasonic) 3.1.2 สารเคม - กรดไนตรก (Nitric acid, HNO3, 65%, Merck) - กรดไฮโดรคลอรก (Hydrochloric acid 37%, HCl, Merck) - ซลเวอรไนเตรท (Silver nitrate, AgNO3, 99%, POCH S.A.) - โซเดยมไฮดรอกไซด (Sodium hydroxide, NaOH, Merck) - ทนเนอร (Thinner, C7H8, 100%, Barco, TOA paint) - ไทเทเนยมไดออกไซด ประเภทอนาเทส (Titanium (IV) oxide, anatase, TiO2,

99.7%, Merck) - ไทเทเนยมบวทอกไซด (Titanium (IV) butoxide, Ti(OC4H9)4, 97%, Fluka) - น ากลน (Deionized water) - สยอมเมทลนบล (Methylene blue, C16H18N3CIS.2H2O, Merck) - อะซโตน (Acetone, C3H6O, Merck) - เอซทลอะซโตน (Acetylacetone, C5H8O2, 99%, Merck) - เอทานอล (Ethanol 70%, C2H5OH, Commercial Grade, Merck) - เฮกซะเดกซลไตรเมทลแอมโมเนยมโบรไมด (CTAB, C19H42BrNH4, 96%,

Fluka)

44

รปท 3.1 ชดขวดเทฟลอนทนความรอน (PTFE autoclave bottles)

3.1.3 เครองมอวเคราะห - เครอง X-ray Fluorescence Spectrometer (XRF)

ซลกาทสกดไดจากแกลบ (RH Silica) ถกน ามาวเคราะหองคประกอบทางเคมดวยเครอง XRF (WDXRF PW 2004, Philips) ซงในการวเคราะหองคประกอบและปรมาณธาตนนใชกระแสไฟฟาและความตางศกยของเครองท 100 มลลแอมแปร และ 24 กโลโวลต ตามล าดบ โดยท าการตรวจวดปรมาณรงสเอกซฟออเรสเซนต (X-ray fluorescence) ทปลดปลอยออกมาจากธาตองคประกอบชนดตาง ๆ

- เครอง X-ray Diffraction Spectroscopy (XRD)

ซลกาทสกดไดจากแกลบ RH-MCM-41 และวสดตวเรงปฏกรยา Ag-Ti-RH-MCM-41 ถกน ามาวเคราะหลกษณะเฉพาะและโครงสรางผลก ดวยเครอง XRD (D8 Discover with

Acbel mirrur; Bruker) ดวย CuKα ความยาวคลนเทากบ 1.5 องสตรอม 40 กโลโวลต และ 40 มลลแอมแปร โดยการสแกนทก 0.02 องศาตอวนาท ในระยะเวลา 0.4 วนาทตอครง ในตวอยางของ ซลกาทมม 2θ ในชวง 10–35 องศา ส าหรบตวอยาง RH-MCM-41 ทมม 1–8 องศา และส าหรบตวอยางวสดตวเรงปฏกรยา Ag-Ti-RH-MCM-41 ทมม 20–70 องศา

45

- เครอง UV-visible Diffuse Reflectance Spectrometer (UV-DRs) วสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมไดในรปของผง (Powder) ถกน ามาเคลอบลงบนแผน

พลาสตก ขนาด 3x3 เซนตเมตร และน ามาใชในการวเคราะหความแตกตางของปรมาณแสงทถกดดกลนในชวงคลนแสง UV และแสงทตามองเหนดวยเครอง UV-visible diffuse reflectance spectrometer (U-4100, Hitachi) โดยท าการสแกนทความยาวคลน 200-800 นาโนเมตร

- เครอง Brunauer Emmett Teller Surface Analyzer (BET)

วสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมไดในรปของผง (Powder) จ านวน 0.1 มลลกรม ถกน าไปก าจดความชนและสงสกปรกเจอปน (Impurity) จากนนจงน าไปวเคราะหคณสมบตทางดานพน ท ผว (Surface area) และความเปนรพรน (Porosity) ดวยเครอง BET (Autosorb 1 MB, Quantachrome) โดยอาศยเทคนคการดดซบ -การคายซบ (Adsorption-Desorption) ของกาซไนโตรเจน (N2 gas) ภายใตสภาวะการไหลของกาซไนโตรเจนทอณหภม 200 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 3–8 ชวโมง และวเคราะหความดนสมพนธ (P/P0) ของการดดซบ-การคายซบตามทฤษฎ BET ทงหมด 99 จด

- เครอง UV-Visible Spectrophotometer

เครอง UV-Visible Spectrophotometer (Genesys10-S, Thermo Electron Co.) ถกน ามาใชในการศกษาประสทธภาพในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก (Photocatalytic reaction) ของวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมได โดยท าการวเคราะหปรมาณการลดลงของสยอมเมทลน บลและสยอมโรหตามน บ จากการเปลยนแปลงของการดดกลนแสงของสารตวอยางระหวางการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก (Photocatalytic reaction) จนกระทงถงจดสมดลจากการใชตวเรงปฏกรยาตางชนด ซงท าการวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 664 และ 554 นาโนเมตร ส าหรบสยอมเมทลนบลและสยอมโรหตามน บ ตามล าดบ

- เครอง Transmission Electron Microscope (TEM)

เค ร อ ง Transmission Electron Microscope (TEM) ถ ก น าม า ใช ใน ก ารถายภาพเพอวเคราะหคณสมบตของวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมได เชน ลกษณะของรพรน รปแบบการกระจายของรพรน และสามารถน ามาใชในการประมาณเสนผานศนยกลางของรพรนและขนาดของผลกไดดวยเครอง TEM (TECNAI 20, Philips) โดยใชแรงดนไฟฟา 100 กโลโวลต ก าลงขยายตงแต 89,000-680,000 เทา ซงในขนตอนการเตรยมตวอยางนนตองน าวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยม

46

ไดในรปของผง (Powder) มากระจายตวในสารละลายเอทานอล (ethanol, C2H4O) กอนน าไปหยดลงบนแผนฟลมส าหรบใชในการวเคราะห

- เค ร อ ง Scanning Electron Microscope with Energy Dispersive X-Ray

Fluorescence Spectrometer (SEM-EDX) เค ร อ ง Scanning Electron Microscope with Energy Dispersive X-Ray

Fluorescence Spectrometer (SEM–EDX) ถกน ามาใชวเคราะหลกษณะอนภาค ปรมาณธาต และการกระจายตวของธาตตาง ๆ บนพนผวของวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมไดดวยเครอง SEM–EDX (Quanta 400, SEM–Quanta, FEI) และตดตงตวตรวจวด EDX (Oxford, X-Max 80) โดยอาศยหลกการถายภาพดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนเปนแหลงก าเนดแสงทก าลงขยาย 15,000–20,000 เทา

- เครอง X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)

วสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมไดในรปของผง (Powder) ถกน ามาเคลอบลงบนแผนพลาสตกขนาดเสนผานศนยกลางวงกลม 0.5 เซนตเมตร จากนนน ามาใชวเคราะหคาพลงงานจลนดวยเครอง X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) ซงบงบอกถงองคประกอบและการเกดพนธะของธาตชนดตาง ๆ ทพบในวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมไดทงเชงปรมาณและเชงคณภาพ ดวยเครอง XPS (AXIS Ultra DLD, Kratons) โดยอาศยการยงรงส X-ray และศกษาจากคาพลงงานยดเหนยว (Binding energy) ของโฟโตอเลกตรอนทถกปลดปลอยออกมาจากอะตอมของตวอยาง

47

3.2 ขนตอนการด าเนนงานวจย

การด าเนนงานศกษาวจย แบงขนตอนการด าเนนงานออกเปนขนตอน ดงแผนผง

การด าเนนงานทดลอง แสดงดงรปท 3.2

รปท 3.2 แผนผงการทดลอง (Experimental procedure)

การสกดซลกาจากแกลบ

การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ

การสงเคราะหวสด RH-MCM-41

การเตรยมวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 เคลอบบนผวของพลาสตกรไซเคล

การทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอม MB ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

ศกษาคณสมบตดวยเทคนค XRD, UV-DRS, BET, TEM, SEM-EDX และ XPS

การทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอม RhB

ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

ศกษาผลของความเขมขน

ศกษาผลของระยะเวลา

ศกษาผลของปรมาณวสดคะตะลสต

ศกษาผลของระยะเวลา

Ex-situ method In-situ method Semi In-situ method

ศกษาผลของระยะเวลา

ศกษาผลของระดบพลงงาน

ศกษาผลของอตราสวน AgNO3

48

3.2.1 การสกดซลกาจากแกลบ การสกดซ ลกาจากแกลบ (RH Silica) ส าหรบน ามาใชเปนสารตงตนในการ

สงเคราะห วสด RH-MCM-41 และ Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยประยกตใชขนตอนการสกดของ Grisadanurak, et al. (2003) ซงมขนตอนดงน

1) ท าความสะอาดแกลบดวยน าสะอาด เพอลางสงสกปรกและฝนผงออก จากนนน าไปอบใหแหง

2) หลงจากน าแกลบทผานการท าความสะอาดและอบแหงแลว จากนนน ามาตมดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรกความเขมขน 1 โมลาร ทอณหภม 80 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 2 ชวโมง

3) จากนนทงไวใหเยนและน ามาลางดวยน ากลนจนมคาความเปนกรด -ดางเปนกลาง กอนน าไปอบแหงทอณหภม 105 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 3 ชวโมง

4) น าแกลบทไดไปเผาทอณหภม 650 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 4 ชวโมง เพอก าจดสารอนทรยทงหมดออก

5) น าซลกาทสกดไดจากแกลบไปวเคราะหคณสมบตทางเคมดวยเครอง XRD และ XRF

3.2.2 การสงเคราะหวสด RH-MCM-41 ซลกาจากแกลบถกน ามาใชเปนสารตงตนในการสงเคราะหวสด RH-MCM-41

อตราสวนทใชในการสงเคราะห คอ 1SiO2 : 1.09NaOH : 0.13CTAB : 120H2O โดยประยกตใชขนตอนการสงเคราะหจาก Grisdanurak, et al. (2003) และ Ergun, et al. (2013) ซงมขนตอนดงน

1) เตรยมสารละลาย CTAB โดยการละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 1.26 กรม ในน ากลนปรมาตร 150 มลลลตร จากนนผสม CTAB 3 กรม ลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดคนใหเขากน

2) เตรยมสารละลายโซเดยมซลเกต โดยการละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 1.88 กรม ในน ากลนปรมาตร 8 มลลลตร จากนนผสมซลกาแกลบ 4.32 กรม ลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดคนใหเขากน

3) ผสมสารละลาย CTAB และสารละลายโซเดยมซลเกต คนใหเขากนเปนระยะเวลา 1 ชวโมง จากนนปรบคาความเปนกรด-ดาง ใหเทากบ 10 ดวย กรดไฮโดรคลอรกเขมขน

49

4) ใหความรอนดวยไมโครเวฟโดยใชระดบพลงงาน 200 วตต ระยะเวลา 30 นาท

5) จากนนกรองดวยกระดาษกรองเบอร 42 ลางตะกอนดวยเอทานอลและ น ากลน กอนน าผลกทไดไปอบใหแหงทอณหภม 105 องศาเซลเซยส ผลกทเกดขนในขนตอนนเรยกวา “As-synthesized RH-MCM-41”

6) น าผลก As-synthesized RH-MCM-41 ทสงเคราะหไดมาเผาทอณหภม 550 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 5 ชวโมง ผลกทเกดขนในขนตอนนเรยกวา “RH-MCM-41”

7) น าวสด RH-MCM-41 ทสงเคราะหไดไปวเคราะหคณสมบตทางกายภาพและทางเคม ดวยเครอง XRD, UV-DRS, BET, TEM, SEM–EDX, XPS และการทดสอบประสทธภาพดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

3.2.3 การสงเคราะหวสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 สงเคราะหดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel) โดยใชไมโครเวฟเปน

แหลงใหความรอน ซงใชวธการสงเคราะหแบบ Sequence (Ex-situ) อตราสวนทใชในการสงเคราะหคอ Ti : Si เทากบ 1 : 2 โดยประยกตใชขนตอนการสงเคราะหจาก (Tongon, et al., 2014) ซงมขนตอนดงน

1) เตรยมสารละลายไทเทเนยมไดออกไซด โดยการผสมไทเทเนยมบวทอกไซด 12.25 มลลลตร สารละลายเอทานอล 37.85 มลลลตร สารละลาย เอซทลอะซโตน 1.85 มลลลตร น ากลน 1.3 มลลลตร และกรดไนตรก (65%) 0.5 มลลลตร พรอมคนทอณหภมหอง

2) จากน น เตม As-synthesized RH-MCM-41 4.32 กรม ลงไป ในสาร ละลายไทเทเนยมไดออกไซด และคนทอณหภมหองเปนระยะเวลา 1 ชวโมง

3) ใหความรอนดวยไมโครเวฟโดยใชระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 นาท

4) จากนนน าไปอบใหแหง และเผาทอณหภม 550 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 5 ชวโมง

5) น าวสด Ti-RH-MCM-41 ท สง เคราะห ได ไปว เคราะห คณสมบ ตทางกายภาพ และทางเคมดวยเครอง XRD, UV-DRS, BET, TEM, SEM-EDX, XPS และการทดสอบประสทธภาพดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

50

3.2.4 การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 สงเคราะหดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel) โดยใชไมโครเวฟ

เปนแหลงใหความรอน ซงสามารถแบงวธการสงเคราะหออกเปน 2 วธ คอ วธการสงเคราะหแบบ Sequence (Ex-situ) และวธการสงเคราะหแบบ Batch (In-situ) โดยประยกตใชขนตอนการเตรยมจาก Tongon, et al. (2014) ตามอตราสวน 1Ti(OC4H9)4 : 18CH3CH2OH : 0.5C5H8O2 : 2H2O : 0.2HNO3 : 0.1AgNO3 (รอยละ 10 โดยโมล ของโลหะเงน) ซงมขนตอนดงน

วธการสงเคราะหแบบ Sequence (Ex-situ) 1) เตรยมเจอโลหะเงนลงบนผวของไทเทเนยมไดออกไซด โดยการผสม

ไทเทเนยมบวทอกไซด 12.25 มลลลตร และซลเวอรไนเตรท 0.61 กรม คนจนเปนเนอเดยวกน จากนนเตมสารละลายเอทานอล 37.85 มลลลตร สารละลายเอซทลอะซโตน 1.85 มลลลตร น ากลน 1.3 มลลลตร และ กรดไนตรก (65%) 0.5 มลลลตร พรอมคนทอณหภมหอง

2) จากนนเตม As-synthesized RH-MCM-41 4.32 กรม ลงไปในโลหะเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซด และคนทอณหภมหองเปนระยะเวลา 1 ชวโมง

3) น าสารทเตรยมไดมาใหความรอนดวยไมโครเวฟโดยใชระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 นาท

4) จากนนน าไปอบใหแหง และเผาทอณหภม 550 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 5 ชวโมง

5) น าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ ทสงเคราะหไดไปวเคราะหคณสมบต ทางกายภาพ และทางเคมดวยเครอง XRD, UV-DRS, BET, TEM, SEM-EDX, XPS และการทดสอบประสทธภาพดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

วธการสงเคราะหแบบ Batch (In-situ)

1) เตรยมสารละลาย CTAB โดยการละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 1.26 กรม

ในน ากลนปรมาตร 150 มลลลตร จากนนผสม CTAB 3 กรม ลงใน

สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดคนใหเขากน

2) เตรยมสารละลายโซเดยมซลเกต โดยการละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 1.88

กรม ในน ากลนปรมาตร 8 มลลลตร จากนนผสมซลกาแกลบ 4.32 กรม

ลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดคนใหเขากน

51

3) ผสมสารละลาย CTAB และสารละลายโซเดยมซลเกต คนใหเขากนเปน

ระยะเวลา 1 ชวโมง พรอมกบควบคมความเปนกรด-ดาง ใหเทากบ 10

ดวยกรดไฮโดรคลอรกเขมขน

4) เตรยมเจอโลหะเงนลงบนผวของไทเทเนยมไดออกไซด โดยการผสม

ไทเทเนยมบวทอกไซด 12.25 มลลลตร และซลเวอรไนเตรท 0.61 กรม

คนจนเปนเนอเดยวกน จากนนเตมสารละลายเอทานอล 37.85 มลลลตร

สารละลายเอซทลอะซโตน 1.85 มลลลตร น ากลน 1.3 มลลลตร และกรด

ไนตรก (65%) 0.5 มลลลตร พรอมคนทอณหภมหอง

5) ผสมสารละลายโลหะเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซดลงในสารละลายผสม

ระหวาง CTAB และสารละลายโซเดยมซลเกต และคนทอณหภมหองเปน

ระยะเวลา 1 ชวโมง พรอมกบควบคมคาความเปนกรด-ดางใหเทากบ 10

ดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรกเขมขน

6) น าสารละลายทเตรยมไดมาใหความรอนดวยไมโครเวฟโดยใชระดบ

พลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท

7) จากนนกรองดวยกระดาษกรองเบอร 42 ลางตะกอนดวยเอทานอลและ

น ากลน กอนน าผลกทไดไปอบใหแหง และเผาทอณหภม 550 องศา

เซลเซยส เปนระยะเวลา 5 ชวโมง

8) น าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ทสงเคราะหได วเคราะหคณสมบต

ทางกายภาพและทางเคมดวยเครอง XRD, UV-DRS, BET, TEM, SEM-

EDX, XPS และการทดสอบประสทธภาพดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

9) ท าการทดลองซ าในขอ 1) – 7) โดยศกษาระยะเวลาในการใหความรอนท

เหมาะสม ส าหรบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 คอ 10 20 30

และ 40 นาท

10) ท าการทดลองซ าในขอ 1) – 7) โดยศกษาอตราสวนของโลหะเงน (Ag

molar ratios) ทเหมาะสมในการสงเคราะห Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ

คอ อตราสวนของโลหะเงน เทากบ 0.01 0.1 0.25 และ 0.5 โดยโมล

52

วธการสงเคราะหแบบกงผสม (Semi in-situ)

1) เตรยมสารละลาย CTAB โดยการละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 1.26 กรม

ในน ากลนปรมาตร 150 มลลลตร จากนนผสม CTAB 3 กรม ลงใน

สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดคนใหเขากน

2) เตรยมสารละลายโซเดยมซลเกต โดยการละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 1.88

กรม ในน ากลนปรมาตร 8 มลลลตร จากนนผสมซลกาแกลบ 4.32 กรม

ลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดคนใหเขากน

3) ผสมสารละลาย CTAB และสารละลายโซเดยมซลเกต คนใหเขากนเปน

ระยะเวลา 1 ชวโมง และปรบความเปนกรด-ดาง ใหเทากบ 10 ดวยกรด

ไฮโดรคลอรกเขมขน

4) ใหความรอนดวยไมโครเวฟโดยใชระดบพลงงาน 200 วตต ระยะเวลา

30 นาท

5) เตรยมเจอโลหะเงนลงบนผวของไทเทเนยมไดออกไซด โดยการผสม

ไทเทเนยมบวทอกไซด 12.25 มลลลตร และซลเวอรไนเตรท 0.61 กรม

คนจนเปนเนอเดยวกน จากนนเตมสารละลายเอทานอล 37.85 มลลลตร

สารละลายเอซทลอะซโตน 1.85 มลลลตร น ากลน 1.3 มลลลตร และกรด

ไนตรก (65%) 0.5 มลลลตร พรอมคนทอณหภมหอง

6) ผสมสารละลายเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซดลงในสารละลายผสมระหวาง

CTAB และสารละลายโซเดยมซ ล เกต และคนทอณหภมหองเปน

ระยะเวลา 1 ชวโมง พรอมกบควบคมปรมาณคาความเปนกรด-ดาง ให

เทากบ 10 ดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรกเขมขน

7) ใหความรอนดวยไมโครเวฟโดยใชระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา

30 นาท

8) จากนนกรองดวยกระดาษกรองเบอร 42 กอนน าไปลางตะกอนออกดวย

เอทานอลและน ากลน จากนนน าผลกทไดไปอบใหแหงและเผาทอณหภม

550 องศาเซลเซยส เปนระยะเวลา 5 ชวโมง

53

9) น าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ท สง เคราะห ได ว เคราะห

คณสมบตทางกายภาพและทางเคม ดวยเครอง XRD, UV-DRS และ

การทดสอบประสทธภาพดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

3.2.5 การเตรยม Ag-Ti-RH-MCM-41 เคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS) การน า Ag-Ti-RH-MCM-41 ทเตรยมไดไปเคลอบบนผวของพลาสตกรไซเคลพอ

ลสไตรน (recycled PS) เพอเพมประสทธภาพการใชงานของวสด ซงมขนตอนดงน 1) เตรยมสารละลายโฟมพอลสไตรน (PS foam) โดยน าโฟมพอลสไตรน

จ านวน 30 กรม ตดแบงเปนชนเลก ๆ จากนนใสโฟมลงในสารละลายผสมระหวางทนเนอร 150 มลลลตร และสารละลายอะซโตน 50 มลลลตร คนใหเขากนทสภาวะอณหภมหองเปนระยะเวลา 4 ชวโมง

2) จากนนเทสารละลายผสมทเตรยมไดลงไปในแมพมพปรมาณ 10 มลลลตร ทงไวจนแหง

3) น าแผนพลาสตกทแหงแลวมาตดใหมขนาด 1.27x1.27 เซนตเมตร (0.5x0.5 นว) ส าหรบใชในการทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอมสงเคราะห ดงแสดงในรปท 3.3

แผนพลาสตกทเตรยมได Ag-Ti-RH-MCM-41-PS

รปท 3.3 แผนพลาสตกทเตรยมได และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-PS ทเคลอบบนแผนพลาสตก ขนาด 1.27x1.27 เซนตเมตร

54

4) น าแผนพลาสตกทไดมาทาเคลอบดวยสารละลายผสมอกครง กอนน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 โรยลงบนแผนพลาสตกปรมาณ 50 มลลกรมตอตารางเซนตเมตร และทงไวจนแหง

5) วเคราะหคณสมบตทางกายภาพและทางเคมของแผนวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-PS ท เคลอบดวยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยเทคนค UV-DRS และ XPS รวมทงทดสอบประสทธภาพการใชงานดวยกระบวนการ โฟโตคะตะไลตก

6) ท าการทดลองซ าขอ 1) และ 2) ตดใหมขนาด 1x4 เซนตเมตร ส าหรบใชในการทดสอบประสทธภาพการก าจดสารอนทรยระเหยงายดวยปฏกรยา โฟโตคะตะไลตก ดงแสดงในรปท 3.4

แผนพลาสตกทเตรยมได Ag-Ti-RH-MCM-41-PS

รปท 3.4 แผนพลาสตกทเตรยมได และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-PS ทเคลอบบนแผนพลาสตก ขนาด 1x4 เซนตเมตร

3.2.6 การทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมสงเคราะหดวยปฏกรยาโฟโต คะตะไลตก (Photocatalytic reaction)

การทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมสงเคราะหของวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมไดทเคลอบลงบนแผนวสด recycled PS ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก โดยการทดลองนใช สยอมสงเคราะห ไดแก สยอมเมทลนบล และสยอมโรหตามน บ ซงเปนตวแทนสยอมผาประเภท ดสเพรส และประยกตใชขนตอนการทดสอบของ Klankaw, et al. (2012); Sahoo, et al. (2013); Zhao, et al., (2011) ซงแบงเปนขนตอนดงน

55

การทดสอบประสทธภาพการกาจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

ของวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมได

1) น าแผนวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมได ใสลงไปในสยอมเมทลนบล 60

มลลลตร ความเขมขน 1x10-5 โมลาร จากนนน าไปไวใน Photocatalytic

reactor ส าหรบฉายแสงดวยหลอด UVC ดงแสดงในรปท 3.5

2) ท าการวดคาการดดกลนแสงของสยอมเมทลนบลทลดลงดวยเครอง UV-

Visible spectrophotometer ทความยาวคลน 664 นาโนเมตร ทก 1

ชวโมง จนกระทงคาการดดกลนแสงของสารละลายสยอมเมทลนบลคงท

หรอมคาเทากบศนย

3) ท าการทดลองซ าขอ 1) และ 2) โดยน าแผนวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมได

ใหม ใสลงไปในสยอมเมทลนบลทความเขมขนเรมตน แลวน าไปฉายแสง

ดวยหลอดไฟฟลออเรสเซนต

4) จากนนน าคาการดดกลนแสงของวสดตวเรงปฏกรยามาเปรยบเทยบ

ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลดวยกระบวนการโฟโตคะตะไลตก

ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน และศกษาจลนพลศาสตรของ

ปฏกรยาโฟโตคะตะตก (Kinetic reaction)

5) ท าการทดลองซ าขอ 1) – 3) แตศกษาความเขมขนของสยอมสงเคราะห

เมทลนบลทเหมาะสม โดยเตรยมสยอมสงเคราะหเมทลนบล 60 มลลลตร

ทความเขมขนแตกตางกน ตงแต 1x10-5-5x10-5 โมลาร และในขนตอน

สดทายน าคาการดดกลนแสงของวสดตวเรงปฏกรยามาเปรยบเทยบ

ประสทธภาพ การก าจดสยอมเมทลนบลดวยกระบวนการโฟโตคะตะไลตก

ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน เพอหาความเขมขนของสยอม

เมทลนบลทเหมาะสม

6) ท าการทดลองซ าขอ 1) – 3) แตศกษาปรมาณของวสดตวเรงปฏกรยาท

เหมาะสม โดยใสจ านวนแผนวสดตวเรงปฏกรยาทแตกตางกน ตงแต 1-5

แผน ปรมาณเทากบ 30 60 90 120 และ 150 มลลกรม ตามล าดบ และ

ในขนตอนสดทายน าคาการดดกลนแสงของวสดตวเรงปฏกรยามาท า

56

การเปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลดวยกระบวนการ

โฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหนเพอหาปรมาณของ

วสดตวเรงปฏกรยาทเหมาะสม

รปท 3.5 Photocatalytic reactor ส าหรบทดสอบการก าจดสยอมสงเคราะหดวยปฏกรยาโฟโต คะตะไลตก

การทดสอบประสทธภาพการกาจดสยอมโรหตามน บ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะ

ไลตกของวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมได

1) น าแผนวสดตวเรงปฏกรยาทเตรยมได ใสลงไปในสยอมโรหตามน บ 45

มลลลตร ความเขมขน 10 มลลกรมตอลตร จากนนน าไปไวในกลอง

Photocatalytic reactor ส าหรบฉายแสงดวยหลอดไฟฟลออเรสเซนต

ดงแสดงในรปท 3.6

2) ท าการวดคาสเปคตรมดวยเครอง UV-Visible spectrophotometer ทก

1 ชวโมง จนกระทงคาการดดกลนแสงของสารละลายสยอมโรหตามน บ

คงทหรอมคาเทากบศนย

57

รปท 3.6 Photocatalytic reactor ส าหรบทดสอบการก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

58

บทท 4

ผลการศกษาและวจารณผลการศกษา

งานวจยน เปนการพฒนาวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกา

แกลบ (Rice husk silica) ดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel) แบบ In-situ โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงให

ความรอน ซ งปจจยทท าการศกษา ไดแก ระดบพลงงาน (Microwave power) ระยะเวลา

(Reaction Time) และความเขมขนของโลหะเงน (Silver concentration) ท เหมาะสมในการ

สงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหไดถกน าไปเคลอบบน

พลาสตกรไซเคลจากโฟมเหลอทงประเภทพอลสไตรน (recycled PS) จากนนจงน าไปศกษา

ประสทธภาพการบ าบดน าทงสยอมสงเคราะห โดยแบงงานวจยออกเปน 4 สวน ดงน

1) การสกดซลกาจากแกลบ

2) การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยวธการโซล-เจล

แบบ In-situ โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน

3) การทดสอบประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการก าจดสยอม

สงเคราะห

59

4.1 การสกดซลกาจากแกลบ

การศกษาลกษณะทวไป โครงสรางผลก และองคประกอบทางเคมของซลกาทสกด

จากแกลบ โดยการสกดดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรก ทความเขมขน 1 โมลาร ทอณหภม 80

องศาเซลเซยส จากนนน าไปเผาทอณหภม 650 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 4 ชวโมง กอนวเคราะห

ดวยเทคนค XRD และ XRF

4.1.1 การวเคราะหลกษณะทวไป

การสกดซลกาจากแกลบดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 1 โมลาร และเผา

ทอณหภม 650 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 4 ชวโมง พบวาเถาทไดมลกษณะเปนผงสขาว ดงแสดงใน

รปท 4.1 โดยลกษณะดงกลาวเกดจากพนธะของเซลลโลสและลกนนของแกลบถกท าลายดวยกรด

ไฮโดรคลอรกดวยการเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส (Hydrolysis) และเมอน าไปเผาทอณหภม 650

องศาเซลเซยส ท าใหเซลลโลสและลกนนเกดการสลายตวกลายเปนกาซคารบอนไดออกไซดและน า

จากการเผาไหมทความรอนสง

แกลบ

ซลกาจากแกลบ

รปท 4.1 ลกษณะทวไปของแกลบทน ามาใชสกดซลกา และซลกาทสกดได

60

4.1.2 การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลก

การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของซลกาทสกดจากแกลบดวยเทคนค XRD

โดยใช CuKα ความยาวคลนเทากบ 1.5 องสตรอม 40 กโลโวลต และ 40 มลลแอมแปร สแกนทมม

2 ในชวงระหวาง 10 ถง 40 องศา ดงแสดงในรปท 4.2 พบวาสเปคตรมของ XRD ทวเคราะหได

ปรากฏพคทมลกษณะเปนฐานกวาง (Broad peak) จดกงกลางของพคอยทต าแหนง 23 องศา ซงชวง

พคดงกลาวแสดงถงลกษณะเฉพาะของซลกาอสณฐาน (Amorphous silica) (Yalcin, et al., 2001)

ดงนนซลกาทสกดจากแกลบจงสามารถน ามาใชเปนสารตงตนในการสงเคราะหวสดทมซลกาเปน

องคประกอบ ไดแก RH-MCM-41 Ti-RH-MCM-41 และ Ag-Ti-RH-MCM-41 ได

รปท 4.2 ลกษณะโครงสรางผลกของซลกาทสกดจากแกลบดวยเทคนค XRD โดยผานการเผา

ทอณหภม 650 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 4 ชวโมง

61

4.1.3 การวเคราะหองคประกอบทางเคม

การวเคราะหองคประกอบทางเคมของซลกาทสกดจากแกลบดวยเทคนค XRF

โดยใชกระแสไฟฟาและความตางศกยของเครอง 100 มลลแอมแปร และ 24 กโลโวลต ตามล าดบ

ดงแสดงในตารางท 4.1 พบวาเถาทไดจากการเผาแกลบทอณหภม 650 องศาเซลเซยส ระยะเวลา

4 ชวโมง มองคประกอบหลก คอ ซลกอนไดออกไซด (SiO2) ปรมาณรอยละ 99.76 โดยน าหนก และ

มองคประกอบทางเคมของสาร Oxide อน ๆ ปะปนอยเลกนอย เชน AlO3, CaO, Fe2O3, K2O, P2O5

และ SO3 อยางไรกตามปรมาณซลกอนไดออกไซด (SiO2) ทพบนนเปนปรมาณทเหมาะสมส าหรบ

การน าไปใชเปนสารตงตนในการสงเคราะหวสดทมซลกาเปนองคประกอบ ไดแก วสด RH-MCM-41

วสด Ti-RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ได

ตารางท 4.1 องคประกอบทางเคมของซลกาทสกดจากแกลบดวยเทคนค XRF โดยผานการเผาท

อณหภม 650 องศาเซลเซยส ระยะเวลา 4 ชวโมง

Element Rice husk (%wt)

SiO2 99.76 Al2O3 0.10 CaO 0.01 Fe2O3 0.03

K2O 0.01 P2O5 0.14 SO3 0.02

62

4.2 การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยวธการโซล-เจลแบบ In-situ

โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน

การศกษาสภาวะทเหมาะสมในการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยวธการ

โซล-เจลแบบ In-situ โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน ไดแก ระดบพลงงาน ระยะเวลา และ

ความเขมขนของโลหะเงน ซงสภาวะเรมตนทใชในการศกษา คอ ระยะเวลา 30 นาท และความ

เขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล จากนนจงน าวสดนาโนทสงเคราะหไปวเคราะหคณสมบตทางเคมและ

ทางกายภาพ ดวยเทคนค XRD, UV-DRS, TEM, SEM-EDX, BET และ XPS และการทดสอบ

ประสทธภาพของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกในการก าจดสยอมสงเคราะห

4.2.1 การศกษาระดบพลงงานทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41

การศกษาระดบพลงงงานทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

จากซลกาแกลบดวยวธการโซล-เจลแบบ In-situ โดยท าการศกษาระดบพลงงานท 100 200 300

และ 450 วตต ควบคมระยะเวลาคงท 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล วสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 ทสงเคราะหไดถกน าไปวเคราะหคณสมบตดวยเทคนค XRD และ UV-DRS และ

การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวย

การก าจดสยอมสงเคราะห

1) การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกดวยเทคนค XRD

การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดวยเทคนค XRD โดยใช CuKα เปนแหลงก าเนดรงส ความยาวคลนเทากบ 1.5 องสตรอม 40

กโลโวลต และ 40 มลลแอมแปร สแกนทมม 2 ในชวงระหวาง 1-8 องศา เพอศกษาลกษณะเฉพาะ

ของ MCM-41 ดงแสดงในรปท 4.3 พบวาระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา

30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล ไมปรากฏพคทบงบอกลกษณะโครงสรางผลกของ

MCM-41 และโครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ซงโดยทวไปปรากฏพค 3 ต าแหนง

63

สอดคลองกบคา hkl ของการตกกระทบทต าแหนงเทากบ 100 110 และ 200 ตามล าดบ (Beck,

et al., 1992) สาเหตทไมปรากฏพคดงกลาวเกดขนจาก Ti4+ ของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบ

อนาเทส และอนภาคนาโนเงน (Ag0) ทมขนาดอะตอมใหญกวาซลกอนเขาไปแทนท Si4+ ภายใน

โครงสร างขอ ง MCM-41 (Braconnier, et al., 2009) ส งผลให ก ารก อ โครงสร า ง Silicate

framework และลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 เกดความเสยหายและจดเรยงตวไมเปน

ระเบยบ

รปท 4.3 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ทระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

64

เมอศกษาลกษณะโครงสรางผลกเฉพาะของไทเทยมไดออกไซดและอนภาคนาโนเงน

โดยสแกนทมม 2 ในชวงระหวาง 20-70 องศา ดงแสดงในรปท 4.4 พบวาโดยทวไปไทเทเนยม

ไดออกไซดปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซด

รปแบบอนาเทสทต าแหนง 2 ในชวง 25.3 (101) 37.9 (004) 48.1 (200) 53.9 (105) 55.0 (211)

และ 62.7 (204) องศา ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 แตวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ระดบพลงงาน

100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล ปรากฏ

พคทต าแหนงเดยวกนทกระดบพลงงานทใหความรอนดวยไมโครเวฟ คอ ปรากฏใหเหนพคทต าแหนง

2 ในชวง 55.0 องศา (211) ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 เทานน และปรากฏใหเหนพคท

ต าแหนง 2 ในชวง 44.2 องศา (200) ตามมาตรฐาน JCPDS 03-0921 บงบอกถงลกษณะโครงสราง

ผลกของอนภาคนาโนเงน (Ag0) เทานน อยางไรกตามเมอผวจยเพมระดบพลงงานในการใหความรอน

ดวยไมโครเวฟเปน 450 วตตต สงผลใหน าทใชเปนตวท าละลายบางสวนเกดการระเหยออกจากระบบ

ซงท าให CTAB ไมสามารถกอตวเปนโครงสราง Hexagonal array ไดสมบรณ อกทงไมสามารถท า

ปฏกรยาไฮโดรไลซสกบโซเดยมซลเกตไดด (Barrera, et al., 2011) ส าหรบสาเหตทวสดดงกลาว

ไมปรากฏพคไมครบทกต าแหนง เนองจากระหวางขนตอนการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

ดวยวธการโซล-เจลโดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอนแบบ In-situ เปนการผสมรวมกนระหวาง

สารละลายผสมทง 2 ประเภท คอ สารละลายผสมเงนเจอไทเทเนยม และสารละลายผสม CTAB และ

โซเดยมซลเกต จงท าใหเกดการรวมตวกนระหวางไทเทเนยม โลหะเงน ซลกอน และออกไซด

ในระหวางการใหความรอน เพอกอตวเปนโครงสรางรพรนรปหกเหลยมไดเปนอยางด จงสงผลใหเกด

เปนโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทไมเกดการแยกเฟสกนระหวางสารละลายผสมทง 2

ประเภท

นอกจากนยงพบพคทต าแหนง 2 ในชวง 31 องศา บงบอกถงลกษณะเฉพาะของ

โซเดยมคลอไรด เนองจากขนตอนการสงเคราะหมการใชกรดไฮโดรคลอรกและโซเดยมไฮดรอกไซด

ในการควบคมความเปนกรด-ดาง ซงความเขมขนของสารทงสองชนดทมากเกนไป ท าใหเกดการ

รวมตวกนระหวาง Na+ ของโซเดยมไฮดรอกไซด และ Cl- ของกรดไฮโดรคลอรก จงเกดเปนโครงสราง

ผลกโซเดยมคลอไรดขน (Tong on, 2013) ดงนนการวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 ดวยเทคนค XRD ไมสามารถยนยนไดวาระดบพลงงานทใชในการใหความรอนดวย

ไมโครเวฟมผลตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

65

รปท 4.4 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

2) การวเคราะหคาการดดกลนแสงดวยเทคนค UV-DRS

การวเคราะหคาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวย

เทคนค UV-DRS โดยการน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 มาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS)

จากนนน ามาสแกนทความยาวคลนระหวาง 200-800 นาโนเมตร และวดคาความเขมแสง

(Intensity) ทสะทอนกลบจากวสดเมอผานการท าปฏกรยาการกระตนดวยแสง UV ดงแสดงในรปท

4.5 พบวาโดยทวไปวสด Ti-RH-MCM-41 ไมมการดดกลนในชวงคลนแสงทตามองเหนหรอชวงคลน

ระหวาง 400-700 นาโนเมตร (Klankaw, et al., 2012) แตเมอน าโลหะเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซด

ผสมกบ RH-MCM-41 ท าใหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหดวยไมโครเวฟทระดบพลงงาน

100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มการ

ดดกลนแสงในชวงคลนทสงกวา 420 นาโนเมตร หรอในชวงคลนแสงทตามองเหน โดยระดบพลงงาน

100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มการดดกลนแสงในชวงคลน

66

แสงทตามองเหนมากทสด สาเหตทมการดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตามองเหนนน เกดจากการ

กระจายตวของอนภาคนาโนเงน (Ag0) ภายในโครงสราง Ti–O–Si และพนทผวของวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 โดยอนภาคนาโนเงน (Ag0) ท าหนาทชวยลดชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap

energy) และท าใหอเลกตรอนในแถบวาเลนซ (Valence band) ถกกระตนกอนกระโดดไปยงแถบ

การน า (Conduction band) ไดงายภายใตแสงทตามองเหน

รปท 4.5 คาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค UV-DRS โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

การศกษาคาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 จากซลกาแกลบ ดงแสดงในตารางท 4.2 โดยค านวณจากสมการ Band gap energy (Eg)

ดงแสดงในสมการท 4.1 พบวาระดบพลงงาน 100 และ 300 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความ

เขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มคา Absorption edge เทากบ 448 และ 455 นาโนเมตร และมคา

Band gap energy เทากบ 2.77 และ 2.73 อเลกตรอนโวลต ตามล าดบ และระดบพลงงาน 200

67

และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มคา Absorption edge

เทากบ 440 นาโนเมตร และมคา Band gap energy เทากบ 2.82 อเลกตรอนโวลต แสดงใหเหนวา

ระดบพลงงาน 300 วตต ระยะเวลา 30 นาท มคา Band gap energy นอยทสด สงผลใหอเลกตรอน

สามารถถกกระตนจากแถบวาเลนซ (Valence band) ขนไปอยในแถบการน า (Conduction band)

ไดงายในชวงคลนแสงทตามองเหน

ดงนนระดบพลงงานทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จาก

ซลกาแกลบดวยเทคนค UV-DRS คอ ระดบพลงงาน 100 วตต

คาของชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ค านวณไดดงสมการ ดงน

(4.1)

เมอ Eg คอ คาของชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) (อเลกตรอนโวลต)

h คอ กฏของแพลงก (Plank’s law) มคา 6.626x10-34 จล-นาท

c คอ ความเรวแสง มคา 3x108 เมตรตอนาท

e คอ 1.6x10-19 จลตออเลกตรอนโวลต

λ คอ ความยาวคลนตดทง (Cut off wavelength)

ตารางท 4.2 คาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

จากซลกาแกลบโดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต

ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

ระดบพลงงาน (วตต) λ cut-off (นาโนเมตร) Eg (อเลกตรอนโวลต)

Ag-Ti-MCM-In-100 w 448 2.77 Ag-Ti-MCM-In-200 w 440 2.82 Ag-Ti-MCM-In-300 w 455 2.73 Ag-Ti-MCM-In-450 w 440 2.82

Ti-RH-MCM-41-Ex 382 3.25

68

3) การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยการก าจดสยอมสงเคราะห

การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ซงใชสยอมเมทลนบลเปนตวแทนน าเสยส โดยน าวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 80 มลลกรมโดยเฉลย มาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS) ขนาด 1.27x1.27

เซนตเมตร (0.5x0.5 นว) และมความหนา 0.8 มลลเมตร จากนนน าไปก าจดสยอมเมทลนบลทความ

เขมขน 10-5 โมลาร ปรมาตร 60 มลลลตร ภายใตแสง UV ดวยหลอดไฟ UVC ขนาด 15 วตต

จ านวน 1 หลอด และภายใตแสงทตามองเหนดวยหลอดไฟฟลออเรสเซนต ขนาด 15 วตต จ านวน 1

หลอด ซงท าการวดคาการดดกลนแสงของสยอมเมทลนบลทก 1 ชวโมง จนกระทงคาการดดกลนแสง

คงท จากการศกษาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV ดงแสดงในรปท 4.6 พบวาชวง

ระยะเวลา 10 ชวโมงแรก มการลดลงอยางตอเนองโดยระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท

และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ

48.93 เมอเปรยบเทยบกบระดบพลงงาน 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความ

เขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพก าจดสยอมเมทลนบล รอยละ 37.88 46.91 และ

37.15 ตามล าดบ จากนนจงท าการวดคาการดดกลนแสงตอเนองทก 1 ชวโมง จนกระทงคาการ

ดดกลนแสงคงททระยะเวลา 15 ชวโมง โดยระดบพลงงาน 100 และ 300 วตต ระยะเวลา 30 นาท

และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ

56.45 และ 58.42 ตามล าดบ รองลงมา คอ ระดบพลงงาน 200 วตต ระยะเวลา 30 นาท และ

ความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลรอยละ 51.01 และ

ระดบพลงงาน 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพ

การก าจดสยอมเมทลนบลต าทสด รอยละ 48.09 อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบกบวสด Ti-RH-MCM-

41 แสดงประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลเพยงรอยละ 39.90 เทานน

69

รปท 4.6 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก ภายใตแสง UV โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 ภายใตแสงทตามองเหน ดงแสดงในรปท 4.7 พบวาในชวงระยะเวลา 10 ชวโมงแรก

ความเขมขนของสเมทลนบลลดลงอยางตอเนอง โดยระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท

และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ

59.64 เมอเปรยบเทยบกบระดบพลงงาน 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความ

เขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล ทมประสทธภาพก าจดสยอมเมทลนบล รอยละ 53.17 53.74 และ

51.02 ตามล าดบ จากนนจงท าการคาการดดกลนแสงตอเนองทก 1 ชวโมง จนกระทงคาการดดกลน

แสงคงททระยะเวลา 15 ชวโมง พบวาทระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความ

เขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ 67.23

รองลงมา คอ ระดบพลงงาน 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน

0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลรอยละ 62.24 และ 61.79 ตามล าดบ และระดบ

พลงงาน 200 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพ

70

การก าจดสยอมเมทลนบลต าทสด รอยละ 60.26 ตามล าดบ อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบกบวสด

Ti-RH-MCM-41 แสดงประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลเพยงรอยละ 8.31 เทานน

เมอเปรยบเทยบประสทธภาพในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV

และแสงทตามองเหนพบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ มประสทธภาพการก าจดสยอม

เมทลนบลภายใตแสงทตามองเหนมากทสด เนองจากโลหะเงนสามารถชวยปองกนการรวมตวกน

ระหวางอเลกตรอนและโฮลต (Charge recombination) ของไทเทเนยมไดออกไซดภายใตแสงทตา

มองเหน นอกจากนภายใตแสง UV ยงพบวามประสทธภาพในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกมาก

กวาวสด Ti-RH-MCM-41 ถงแมวาโลหะเงนจะท างานไดไมดภายใตแสง UV

ดงนนระดบพลงงานทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จาก ซลกาแกลบดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน คอ ระดบพลงงาน 100 วตต สอดคลองกบการวเคราะหดวยเทคนค UV-DRS ทมการดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตามองเหนมากทสด อกทงยงมคาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) นอยอกดวย

รปท 4.7 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซ ลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนโดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

71

4.2.2 การศกษาระยะเวลาทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

จากการศกษาระดบพลงงานทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

จากซลกาแกลบดวยวธการโซล-เจลแบบ In-situ พบวาการใหพลงงานความรอนดวยไมโครเวฟท

ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล ท าใหไดวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 ทมประสทธภาพในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกสงทสด จากนนจง

ท าการศกษาระยะเวลาทเหมาะสมในการใหความรอนขณะสงเคราะหการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 ดวยไมโครเวฟ โดยควบคมระดบพลงงานท 100 วตต ความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

และศกษาการเปลยนแปลงระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท ดวยเทคนค XRD และ UV-DRS และ

การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวย

การก าจดสยอมสงเคราะห

1) การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกดวยเทคนค XRD

การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดวยเทคนค XRD โดย CuKα ความยาวคลนเทากบ 1.5 องสตรอม 40 กโลโวลต และ 40 มลล

แอมแปร สแกนทมม 2 ในชวงระหวาง 1-8 องศา เพอศกษาลกษณะเฉพาะของ MCM-41 ดงแสดง

ในรปท 4.8 พบวาระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของ

โลหะเงน 0.1 โมล ไมปรากฏพคทบงบอกลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ซงโดยทวไปปรากฏ

พค 3 ต าแหนง สอดคลองกบคา hkl ของการตกกระทบทต าแหนงเทากบ 100 110 และ 200

ตามล าดบ ซงบงบอกถงลกษณะของโครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ MCM-41

(Beck, et al., 1992) สาเหตทไมปรากฏพคดงกลาวเกดขนจาก Ti4+ ของไทเทเนยม ไดออกไซด

รปแบบอนาเทส และอนภาคนาโนเงน (Ag0) ทมขนาดอะตอมใหญกวาซลกอนเขาไปแทนท Si4+

ภายในโครงสรางของ MCM-41 (Braconnier, et al., 2009) สงผลใหลกษณะโครงสรางผลกของ

MCM-41 เปลยนแปลงไป

72

รปท 4.8 ลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ภายในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

เมอศกษาลกษณะเฉพาะของไทเทยมไดออกไซด และอนภาคนาโนเงน โดยสแกนท

มม 2 ในชวงระหวาง 20-70 องศา ดงแสดงในรปท 4.9 พบวาโดยทวไปไทเทเนยมไดออกไซด

ปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทสท

ต าแหนง 2 ในชวง 25.3 (101) 37.9 (004) 48.1 (200) 53.9 (105) 55.0 (211) และ 62.7 (204)

องศา ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 แตวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ระดบพลงงาน 100 วตต

ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล ปรากฏพคทต าแหนง

เดยวกนทกระดบพลงงานทใหความรอนดวยไมโครเวฟ คอ ปรากฏใหเหนพคทต าแหนง 2 ในชวง

55.0 องศา (211) ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 เทานน และปรากฏใหเหนพคทต าแหนง 2

ในชวง 44.2 องศา (200) ตามมาตรฐาน JCPDS 03-0921 ซงบงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกของ

อนภาคนาโนเงน (Ag0) อยางไรกตามเมอผวจยเพมระยะเวลาในการใหความรอนดวยไมโครเวฟเปน

40 นาท สงผลใหน าทใชเปนตวท าละลายบางสวนเกดการระเหยออกจากระบบ ซงท าให CTAB

73

ไมสามารถกอตวเปนโครงสราง Hexagonal array ไดสมบรณ อกทงไมสามารถท าปฏกรยา

ไฮโดรไลซสกบโซเดยมซลเกตไดด (Barrera, et al., 2011) ส าหรบสาเหตทวสดดงกลาวไมปรากฏพค

ไมครบทกต าแหนง เนองจากระหวางขนตอนการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยวธการ

โซล-เจลโดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอนแบบ In-situ เปนการผสมรวมกนระหวางสารละลาย

ผสมทง 2 ประเภท คอ สารละลายผสมเงนเจอไทเทเนยมและสารละลายผสม CTAB และโซเดยม

ซลเกต จงท าใหเกดการรวมตวกนระหวางไทเทเนยม โลหะเงน ซลกอน และออกไซด ในระหวางการ

ใหความรอนเพอกอตวเปนโครงสรางรพรนรปหกเหลยมไดเปนอยางด จงสงผลใหเกดเปนโครงสราง

ผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทไมเกดการแยกเฟสกนระหวางสารละลายผสมทง 2 ประเภท

ดงนนการวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกา

แกลบ ดวยเทคนค XRD ไมสามารถยนยนระยะเวลาทใชในการใหความรอนดวยไมโครเวฟมผลตอ

การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

รปท 4.9 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

74

2) การวเคราะหคาการดดกลนแสงดวยเทคนค UV-DRS

การวเคราะหคาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ซง

ท าการศกษาระยะเวลาทมผลตอการกอผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยเทคนค UV-DRS โดย

การน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 มาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS) จากนนน ามาสแกนท

ความยาวคลนระหวาง 200-800 นาโนเมตร และวดคาความเขมแสง (Intensity) ทสะทอนกลบจาก

วสดเมอผานการท าปฏกรยาการกระตนดวยแสง UV ดงแสดงในรปท 4.10 พบวาโดยทวไปวสด

Ti-RH-MCM-41 ไมมการดดกลนในชวงคลนแสงทตามองเหน หรอในชวงคลนระหวาง 400-700

นาโนเมตร (Klankaw, et al., 2012) แตเมอน าโลหะเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซดผสม RH-MCM-41

ท าใหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหดวยไมโครเวฟระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20

30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มการดดกลนแสงในชวงคลนทสงกวา 420

นาโนเมตร หรอในชวงคลนแสงทตามองเหน โดยระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 นาท และ

ความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มการดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตามองเหนนอยทสด และเมอ

เพมระยะเวลาในการใหความรอนดวยไมโครเวฟขน ปรากฏวาระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 20

และ 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มการดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตามองเหน

มากขน กระทงระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

พบวามการดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตามองเหนมากทสด สาเหตทมการดดกลนแสงในชวงคลน

แสงทตามองเหนเพมขนเมอระยะเวลาเพมขนนนเกดจากสารละลายผสมเงนเจอไทเทเนยมและ

สารละลายผสม CTAB และโซเดยมซลเกตมระยะเวลาในการกอโครงสรางผลกและท าปฏกรยาเพม

มากขน สงผลใหมระยะเวลามากพอทอนภาคนาโนเงน (Ag0) จะเขาไปกระจายตวภายในโครงสราง

Ti–O–Si และพนทผวของ Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยอนภาคนาโนเงน (Ag0) ท าหนาทชวยลดชองวาง

ระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ท าใหอ เลกตรอนในแถบวาเลนซ (Valence band)

ถกกระตนและกระโดดขนไปอยในแถบการน า (Conduction band) ไดงายขนภายใตแสงทตา

มองเหน

75

รปท 4.10 คาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค UV-DRS โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

การศกษาคาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 จากซลกาแกลบ ดงแสดงในตารางท 4.3 โดยค านวณจากสมการ Band gap energy (Eg)

ดงแสดงในสมการท 4.1 พบวาระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 และ 30 นาท และความ

เขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มคา Absorption edge และคา Band gap energy เทากน คอ 448

นาโนเมตร และ 2.77 อเลกตรอนโวลต และเมอเพมระยะเวลาในการใหความรอนโดยไมโครเวฟเปน

ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล คา

Absorption edge ลดลงและคา Band gap energy เพมขนเทากบ 445 นาโนเมตร และ 2.79

อเลกตรอนโวลต ตามล าดบ จากการศกษาดงกลาวแสดงใหเหนวาระยะเวลาในการใหความรอนดวย

ไมโครเวฟไมมผลตอคา Band gap energy อยางมนยส าคญ

ดงนนระยะเวลาทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกา

แกลบดวยเทคนค UV-DRS คอ ระยะเวลา 40 นาท

76

ตารางท 4.3 คาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

จากซลกาแกลบโดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30

และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

ระยะเวลา (นาท) λ cut-off (นาโนเมตร) Eg (อเลกตรอนโวลต)

Ag-Ti-MCM-In-10 min 448 2.77

Ag-Ti-MCM-In-20 min 448 2.77 Ag-Ti-MCM-In-30 min 448 2.77 Ag-Ti-MCM-In-40 min 445 2.79

Ti-RH-MCM-41-Ex 382 3.25

3) การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยการก าจดสยอมสงเคราะห

การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) ซงใชสยอมเมทลนบลเปนตวแทนน าเสยส โดย

น าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 80 มลลกรมโดยเฉลย มาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS)

ขนาด 1.27x1.27 เซนตเมตร (0.5x0.5 นว) และมความหนา 0.8 มลลเมตร จากนนน าไปก าจดสยอม

เมทลนบลทความเขมขน 10-5 โมลาร ปรมาตร 60 มลลลตร ภายใตแสง UV ดวยหลอดไฟ UVC

ขนาด 15 วตต จ านวน 1 หลอด และภายใตแสงทตามองเหนดวยหลอดไฟฟลออเรสเซนต ขนาด 15

วตต จ านวน 1 หลอด ซงท าการวดคาการดดกลนแสงของสยอมเมทลนบลทก 1 ชวโมง จนกระทงคา

การดดกลนแสงคงท จากการศกษาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV ดงแสดงในรปท

4.11 พบวาระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ 56.47 รองลงมา คอ ระดบพลงงาน 100

วตต ระยะเวลา 20 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดส

ยอมเมทลนบลรอยละ 47.73 และ 47.23 ตามล าดบ และระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10

นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลต าทสด

77

รอยละ 45.55 อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบกบวสด Ti-RH-MCM-41 แสดงประสทธภาพการก าจด

สยอมเมทลนบลรอยละ 39.90 เทานน

รปท 4.11 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 ภายใตแสงทตามองเหน ดงแสดงในรปท 4.12 พบวาความเขมขนของสเมทลนบลลดลง

อยางตอเนองในชวง 1-13 ชวโมงแรก จากนนความเขมขนของสเมทลนบลเรมคงทจนถงชงโมงท 15

ซงวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 สงเคราะหขนทระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความ

เขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ 67.62

รองลงมา คอ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 และ 20 นาท และความเขมขนของโลหะเงน

0.1 โมล มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบล รอยละ 40.00 และ 47.06 ตามล าดบ และ

ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล มประสทธภาพ

78

การก าจดสยอมเมทลนบลต าทสด รอยละ 37.48 อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบกบวสด Ti-RH-MCM-

41 แสดงประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลเพยงรอยละ 8.31 เทานน

เมอเปรยบเทยบประสทธภาพในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV

และแสงทตามองเหน พบวาเมอระยะเวลาในการสงเคราะหเพมขน ประสทธภาพในการก าจดสยอม

เมทลนบลกจะเพมขนตาม โดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ มประสทธภาพการก าจดส

ยอมเมทลนบลภายใตแสงทตามองเหนมากทสด เนองจากโลหะเงนสามารถชวยปองกนการรวมตวกน

ระหวางอเลกตรอนและโฮลต (Charge recombination) ของไทเทเนยมไดออกไซดภายใตแสงทตา

มองเหน นอกจากนภายใตแสง UV ยงพบวามประสทธภาพมากกวาวสด Ti-RH-MCM-41 ถงแมวา

โลหะเงนจะท างานไดไมดภายใตแสง UV

ดงนนระยะเวลาทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน คอ ระยะเวลา 30 นาท

รปท 4.12 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนโดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟทระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

79

4.2.3 การศกษาความ เขมขนของโลหะเงน ท เหมาะสมในการสงเคราะห

วสด Ag-Ti-RH-MCM-41

การศกษาระดบพลงงาน และระยะเวลาทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยวธการโซล-เจลแบบ In-situ พบวาระดบพลงงาน 100 วตต

ระยะเวลา 30 นาท มประสทธภาพในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกสงทสด จากนน จง

ท าการศกษาความเขมขนของโลหะเงนทเหมาะสม โดยท าการควบคมทระดบพลงงาน 100 วตต

ระยะเวลา 30 นาท และศกษาอตราสวนของโลหะเงนทมผลตอการเพมประสทธภาพของปฏกรยา

โฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน คอ Ag/Ti/RH-MCM-41 (Ag/Ti/Si) เทากบ X/1/2 โดยท X

มคา 0.01 0.1 0.25 และ 0.5 โดยโมล วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหไดถกน าไปวเคราะห

คณสมบตดวยเทคนค XRD, UV-DRS, BET และการทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการ

โฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยการก าจดสยอมสงเคราะห

1) การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกดวยเทคนค XRD

การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดวยเทคนค XRD โดยใช CuKα เปนแหลงก าเนดรงส ความยาวคลนเทากบ 1.5 องสตรอม 40

กโลโวลต และ 40 มลลแอมแปร สแกนทมม 2 ในชวงระหวาง 1-8 องศา เพอศกษาลกษณะเฉพาะ

ของ MCM-41 ดงแสดงในรปท 4.13 พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหโดยใชอตราสวน

Ag/Ti/Si ตางกน ไมปรากฏพคทบงบอกลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 เนองจาก Ti4+ ของ

ไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทส และอนภาคนาโนเงน (Ag0) ทมขนาดใหญกวา Si4+ เขาไป

แทนทภายในโครงสรางของ MCM-41 (Braconnier, et al., 2009) สงผลใหการกอโครงสราง

Silicate framework และลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 เกดความเสยหายและจดเรยงตว

ไมเปนระเบยบ

80

รปท 4.13 ลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ภายในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

เมอศกษาลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกไทเทยมไดออกไซด และโลหะเงน โดย

สแกนทมม 2 ในชวงระหวาง 20-70 องศา ดงแสดงในรปท 4.14 พบวาโดยทวไปไทเทเนยม

ไดออกไซดปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบ

อนาเทสทต าแหนง 2 ในชวง 25.3 (101) 37.9 (004) 48.1 (200) 53.9 (105) 55.0 (211) และ

62.7 (204) องศา ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 แตวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 อตราสวน Ag/Ti/Si

เทากบ 0.01/1/2 ไมแสดงใหเหนพคทบงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกของอนภาคนาโนเงน (Ag0)

และไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทส เนองจากความเขมขนของโลหะเงนทนอยเกนไปเขาไป

รบกวนการกอตวของ Ti4+ ของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทส จากนนเมอเพมความเขมขน

เปนอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2 และ 0.25/1/2 แสดงใหเหนพคทต าแหนง 2 ในชวง 44.2

องศา (200) และ 55.0 องศา (211) บงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกของอนภาคนาโนเงน (Ag0) และ

ไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทส ตามล าดบ แตความเขมของพคของผลกอนภาคนาโนเงน (Ag0)

81

ทต าแหนง 44.2 องศา (200) ของอตราสวน 0.25/1/2 สงกวาอตราสวน 0.1/1/2 แสดงใหเหนวา

ปรมาณของอนภาคนาโนเงน (Ag0) ในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 เพมขนเมอเพมอตราสวนของ Ag

และทอตราสวน 0.25/1/2 แสดงใหเหนพคทต าแหนง 27.3 องศา (100) ซงบงบอกถงลกษณะเฉพาะ

ของโครงสรางผลกของไทเทเนยมประเภทรไทล และเมอเพมอตราสวนในการสงเคราะหวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 เปน 0.5/1/2 ลกษณะพค XRD ยงคงแสดงใหเหนพคทต าแหนง 2 ในชวง 44.2 องศา

(200) ของอนภาคนาโนเงน (Ag0) แตความเขมพคสงกวาทอตราสวน 0.1/1/2 และ 0.25/1/2

นอกจากนนยงพบพคทต าแหนง 2 ในชวง 25.3 องศา (101) 53.9 องศา (105) และ 56.2 องศา

(204) ของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทส และพคทต าแหนง 2 ในชวง 27.3 องศา (100)

ของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบรไทล

รปท 4.14 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

82

สาเหตทปรากฏพคของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบรไทลขน เนองจากโดยทวไป

RH-MCM-41 สามารถไปยบยงการกอโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบรไทล แตเมอ

ความเขมขนของโลหะเงนเพมขน จงไปรบกวนการกอโครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal

pore) สงผลให RH-MCM-41 ไมสามารถยบยงการกอโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซด

รปแบบรไทล จงท าใหปรากฏพคดงกลาวขน (Braconnier, et al., 2009) นอกจากนสงเกตไดวาพค

XRD ทบงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกของอนภาคนาโนเงน (Ag0) เกดการเปลยนต าแหนงของพค

(Shipt) ไปในชวงมมสง (High angle) เมอความเขมขนของโลหะเงนเพมขน เกดจากผลกของอนภาค

นาโนเงน (Ag0) มคาความหนาแนน (Density) เปลยนแปลงไปจากเดม ซงเปนผลมาจากขนาดอะตอม

(Atomic size) และน าหนกของอะตอม (Atomic weight) เพมขนนนเอง (Bokolia, et al., 2015)

2) การวเคราะหคาการดดกลนแสงดวยเทคนค UV-DRS

การวเคราะหคาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวย

เทคนค UV-DRS โดยการน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 มาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS)

จากนนน ามาสแกนทความยาวคลนระหวาง 200-800 นาโนเมตร และวดคาความเขม (Intensity)

ทสะทอนกลบจากวสด เมอผานการท าปฏกรยาการกระตนดวยแสง UV ดงแสดงในรปท 4.15 พบวา

Ti-RH-MCM-41 และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 มการดดกลนแสงในชวงคลนทต ากวา

420 นาโนเมตร หรอในชวงคลนแสง UV เนองจากไทเทเนยมไดออกไซดและ RH-MCM-41 มการ

ดดกลนแสงในชวงคลนแสง UV เทานน อกทงความเขมขนของโลหะเงนท 0.01 โดยโมล เปนความ

เขมขนทนอยเกนไปจงไมสามารถกระตนใหเกดการดดกลนแสงในชวงคลนทสงกวา 420 นาโนเมตร

หรอในชวงคลนแสงทตามองเหนได เมอเพมความเขมขนของโลหะพบวาทอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ

0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2 มการดดกลนแสงในชวงคลนทสงกวา 420 นาโนเมตร หรอในชวง

คลนแสงทตามองเหน โดยทอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2 มการดดกลนแสงในชวงคลนแสง

ทตามองเหนนอยทสด จากนนเมอความเขมขนของโลหะเงนเพมขนเปน 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

การดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตามองเหนมากขน อยางไรกตามเมอเพมความเขมขนเปนอตราสวน

Ag/Ti/Si เทากบ 0.5/1/2 พบพคฐานกวาง (Broad peak) จดกงกลางของพคอยทชวงคลนประมาณ

580 นาโนเมตร เนองจากความเขมขนของโลหะเงนทใชมปรมาณมากเกนไปท าใหเกดอนภาคนาโน

เงน (Ag0) สวนเกนขน สอดคลองกบผลการทดลองของ Hou, et al. (2009); Zhao, et al. (2011)

83

และ Tongon, et al. (2014) โดยทวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 มการดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตา

มองเหนเพมขนเมอความเขมขนของโลหะเงนเพมขน และสามารถเขาไปกระจายตวภายในโครงสราง

Ti–O–Si และพนทผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ซงอนภาคนาโนเงน (Ag0) เหลานนมหนาทดกจบ

อเลกตรอนของไทเทเนยมไดออกไซดทหลดออกจากโฮลต เพอชวยปองกนการรวมตวกนระหวาง

อเลกตรอนและโฮลต (Charge recombination) ของไทเทเนยมไดออกไซด โดยเมอวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 ไดรบการกระตนดวยแสง อเลกตรอนของไทเทเนยมไดออกไซดในแถบวาเลนซ (Valence

band) ถกกระตนและขนไปอยในแถบการน า (Conduction band) ของไทเทเนยมไดออกไซดกอน

จะยายไปยงแถบวาเลนซ (Valence band) ของอนภาคนาโนเงน (Ag0) และหากความเขมขนของ

โลหะเงนเพมขน ชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) กจะลดลงและความสามารถของ

อเลกตรอนและโฮลตทกลบมารวมกนกเกดไดยากขน (Hou, et al., 2009)

รปท 4.15 คาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค UV-DRS โดยใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

84

จากผลการศกษาการดดกลนแสดงในชวงคลนแสงทตามองเหนสอดคลองกบ

คาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดงแสดงในตารางท 4.4 โดยค านวณจากสมการ Band gap energy (Eg) ดงแสดงในสมการท 4.1

พบวาเมออตราสวนของ Ag เพมขน คา Band gap energy ลดลง จากเดมวสด Ti-RH-MCM-41 ทม

คา Band gap energy เทากบ 3.25 เปลยนเปน 2.76 ถง 2.79 อเลกตรอนโวลต สงผลใหอเลกตรอน

สามารถถกกระตนจากแถบวาเลนซ (Valence band) ขนไปอยในแถบการน า (Conduction band)

ไดงายโดยการใชพลงงานในชวงคลนแสงทตามองเหน สอดคลองกบผลการทดลองของ Singh, et al.

(2016)

ดงนนความเขมขนของโลหะเงนทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41 ดวยเทคนค UV-DRS คอ อตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

ตารางท 4.4 คาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จาก

ซลกาแกลบโดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และ

อตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

อตราสวน Ag/Ti/Si λ cut-off (นาโนเมตร) Eg (อเลกตรอนโวลต)

Ag-Ti-MCM-In (0.01/1/2) 355 3.50 Ag-Ti-MCM-In (0.1/1/2) 448 2.77 Ag-Ti-MCM-In (0.25/1/2) 450 2.76 Ag-Ti-MCM-In (0.5/1/2) 445 2.79 Ti-RH-MCM-41-Ex 382 3.25

85

3) การวเคราะหพนทผว และความพรนดวยเทคนค BET

การวเคราะหลกษณะพนทผว ปรมาตรรพรน และขนาดรพรนของวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนคการดดซบ-การคายซบ (Adsorption- Desorption) ของกาซ

ไนโตรเจน (N2 gas) ดงแสดงในรปท 4.16 พบวาวสด Ti-RH-MCM-41 มความสอดคลองกบกราฟ

ไอโซเทอรมตามมาตรฐานทก าหนดโดยสหภาพเคมบรสทธและเคมประยกตระหวางประเทศ

( International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) ขอ งก าร ด ดซ บ แบ บ ท 4

(Type IV) แสดงใหเหนวาวสด Ti-RH-MCM-41 มขนาดรพรนแบบขนาดกลางหรอ Mesoporous

ซงเปนวสดทมรพรนในชวง 1.5-100 นาโนเมตร จากกราฟไอโซเทอรมของการดดซบปรากฏลกษณะ

การดดซบ 2 ชวงของความดนสมพทธ (P/P0) คอ ชวงแรกความดนสมพทธ (P/P0) 0–0.1 มลกษณะ

การดดซบเพมสงขนตามปรมาณความดนสมพทธท เพมขน แสดงถงการดดซบบนพนผวบรเวณ

ภายนอกรพรนหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ MCM-41 และในชวงทสองความดนสมพทธ

(P/P0) 0.1–1 คอ เมอปรมาณความดนสมพทธเพมขน สงผลใหปรมาณการดดซบสงขนจนเรมคงท

ทความดนสมพทธประมาณ 0.8 แสดงถงการดดซบกาซไนโตรเจนบนพนผวภายในรพรนหกเหลยม

(Hexagonal pore) ของ MCM-41 แต เม อ เตมโลหะเงนและไทเทเนยมไดออกไซ ดลงไปใน

RH-MCM-41 พบว าวส ด Ag-Ti-RH-MCM-41 อ ตราสวน Ag/Ti/Si เท ากบ 0.01/1/2 0.1/1/2

0.25/1/2 และ 0.5/1/2 ตามล าดบ แสดงลกษณะของไอโซเทอรมการดดซบและการคายซบ

สอดคลองกบกราฟไอโซเทอรมการดดซบแบบท 2 (Type II) บ งบอกวาพ น ท ผวของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 มลกษณะการดดซบแบบชนเดยว (monolayer) สงผลใหมปรมาณการดดซบ

ของกาซไนโตรเจนทคอนขางต า (Sung-Suh, et al., 2004; Klankaw, et al., 2012; Lin, et al.,

2012; Yang, et al., 2014) นอกจากนกราฟไอโซเทอรมปรากฏ Hysteresis loop เกดขน อธบายได

วาวสด RH-MCM-41 ทมการเตมโลหะเงนและไทเทเนยมไดออกไซดมการจดเรยงตวของรพรนไมเปน

ระเบยบและขนาดรพรนของวสด Ag-TI-RH-MCM-41 ไมสม าเสมอ สงผลใหปรมาตรการดดซบและ

คายซบของกาซไนโตรเจนไนโตรเจนไมเทากน จากผลการวเคราะหลกษณะรพรนขางตนสอดคลองกบ

ผลการศกษาดวยเทคนค XRD ทไมปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะการจดเรยงรพรนรปหกเหลยม

อยางเปนระเบยบของ RH-MCM-41

86

Ag-Ti-MCM-In (0.01/1/2)

Ag-Ti-MCM-In (0.1/1/2) รปท 4.16 ไอโซเทอรมการดดซบ -การคายซบกาซไนโตรเจนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค BET โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

87

Ag-Ti-MCM-In (0.25/1/2)

Ag-Ti-MCM-In (0.5/1/2) รปท 4.16 ไอโซเทอรมการดดซบ -การคายซบกาซไนโตรเจนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค BET โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2 (ตอ)

88

การวเคราะหพนทผว ปรมาตรรพรน และขนาดรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

ดงแสดงในตารางท 4.5 พบวาวสด Ti-RH-MCM-41 มพนทผวสงประมาณ 900.48±50 ตารางเมตร

ตอกรม ปรมาตรรพรน 0.74 ลกบาศกเซนตเมตรตอกรม และขนาดรพรน 3.29 นาโนเมตร แตเมอ

เตมโลหะเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซดลงไปใน RH-MCM-41 สงผลใหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

มพนทผว และปรมาตรรพรนลดลง แตขนาดรพรนเพมขนอยางเหนไดชด ซงสามารถอธบายไดวาเมอ

ความเขมขนของโลหะเงนเพมขน อนภาคนาโนเงน (Ag0) ไดเขาไปกระจายบรเวณพนทผวและรพรน

ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จงท าใหพนทผวดงกลาวลดลงตามความเขมขนของโลหะเงนทเพมขน

สอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค UV-DRS คอ เมอความเขมขนของโลหะเงนทเพมขนจนมาก

เกนไป ท าใหเกดอนภาคนาโนเงน (Ag0) สวนเกนเกดขน ซงอนภาคเหลานสามารถรบกวนการกอ

โครงสรางรพรนรปหกเหลยมของ MCM-41 ได นอกจากนสาเหตทวสดดงกลาวมขนาดรพรนไม

สม าเสมอและจดเรยงตวไมเปนระเบยบนน เกดจากขนตอนการสงเคราะหสารละลายผสมเงนเจอ

ไทเทเนยมเปนการสงเคราะหแบบ In-situ ซงผสมระหวางซลกา ไทเทเนยม และโลหะเงนในขนตอน

เดยวกน ท าใหโลหะเงนและ Ti4+ ของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทสไดเขาไปรบกวนการกอ

โครงสราง สงผลให CTAB ไมสามารถกอตวเปนโครงสราง Hexagonal array ไดสมบรณ และ

ไมสามารถท าปฏกรยาไฮโดรไลซส (Hydrolysis) กบโซเดยมซลเกตไดด

ตารางท 4.5 พนทผว ปรมาตรรพรน และขนาดรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดวยเทคนค BET โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท

และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

อตราสวน Ag/Ti/Si พ นทผว

(ตารางเมตร/กรม) ปรมาตรรพรน

(ลกบาศกเซนตเมตร/กรม) ขนาดรพรน (นาโนเมตร)

Ag-Ti-MCM-In (0.01/1/2) 112.46±50 0.36 12.80

Ag-Ti-MCM-In (0.1/1/2) 98.96±50 0.34 13.70

Ag-Ti-MCM-In (0.25/1/2) 106.80±50 0.44 16.34

Ag-Ti-MCM-In (0.5/1/2) 85.03±50 0.53 24.78

Ti-RH-MCM-41-Ex 900.48±50 0.74 3.29

89

4) การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยการก าจดสยอมสงเคราะห

การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ซงใชสยอมเมทลนบลเปนตวแทนน าเสยส โดยน าวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 80 มลลกรมโดยเฉลย มาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS) ขนาด 1.27x1.27

เซนตเมตร (0.5x0.5 นว) และมความหนา 0.8 มลลเมตร จากนนน าไปก าจดสยอมเมทลนบลทความ

เขมขน 10-5 โมลาร ปรมาตร 60 มลลลตร ภายใตแสง UV ดวยหลอดไฟ UVC ขนาด 15 วตต

จ านวน 1 หลอด และภายใตแสงทตามองเหนดวยหลอดไฟฟลออเรสเซนต ขนาด 15 วตต จ านวน 1

หลอด ซงท าการวดคาการดดกลนแสงของสยอมเมทลนบลทก 1 ชวโมง จนกระทงคาการดดกลนแสง

คงท จากการศกษาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV ดงแสดงในรปท 4.17 พบวาวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 ทมการเจอโลหะเงนทอตราสวนเพมขนมประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลน

บลเพมขน โดยทอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2 มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสง

ทสด รอยละ 56.53 รองลงมา คอ อตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 และ 0.25/1/2 ม

ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลรอยละ 45.55 และ 43.52 ตามล าดบ อยางไรกตามเมอ

อตราสวน Ag/Ti/Si เพมขนเทากบ 0.5/1/2 พบวาประสทธภาพการก าจดสยอม เมทลนบลลดลง

เหลอเพยงรอยละ 34.86 สาเหตดงกลาวเกดจากอนภาคนาโนเงน (Ag0) ทมากเกนไปไดเขาไป

กระจายบรเวณพนผวและรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 สอดคลองกบผลการศกษาดวยเทคนค

BET ทแสดงใหเหนวามพนทผวลดลงเมออตราสวนของโลหะเงนเพมขน อกทงอนภาคนาโนเงน (Ag0)

ยงรบกวนการท างานของไทเทเนยมไดออกไซดในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV

และเมอเปรยบเทยบวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 และวสด Ti-MCM-41 พบวาวสด Ti-MCM-41 ม

ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลเพยงรอยละ 39.90 เทานน ในขณะทเมอเตมโลหะเงนทความ

เขมขน 0.01 0.1 และ 0.25 โดยโมลลงในวสด Ti-RH-MCM-41 สามารถเพมประสทธภาพในการ

ก าจดสยอมเมทลนบลใหสงกวาวสด Ti-RH-MCM-41

90

รปท 4.17 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

การทดสอบประสทธภาพในการเกดกระบวนการโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 ภายใตแสงทตามองเหน ดงแสดงในรปท 4.18 พบวาเมอเพมอตราสวน Ag/Ti/Si จาก

0.01/1/2 เปน 0.1/1/2 ประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลเพมขน ในขณะทเมอเพม

อตราสวน Ag/Ti/Si เปน 0.25/1/2 และ 0.5/1/2 ประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลลดลง

โดยอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2 มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ

67.23 เมอเปรยบเทยบกบอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2 อยางไร

กตามเมอเปรยบเทยบกบวสด Ti-RH-MCM-41 ทมประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบล

เพยงรอยละ 8.31 เทานน ซงสาเหตทเมอเพมอตราสวน Ag/Ti/Si เปน 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

ประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลลดลงนนสอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค

UV-DRS คอ ปรากฏพคฐานกวางเกดขนในการศกษาคาความดดกลนแสงของความเขมขนดงกลาว

ซงบงบอกถงการเกดอนภาคโลหะเงนสวนเกนเกดขน ท าใหเกดการรบกวนการกอโครงสรางรพรน

91

รปหกเหลยมของ MCM-41 และการท างานของวสดไทเทเนยมไดออกไซดในกระบวนการโฟโต

คะตะไลตก

เมอเปรยบเทยบประสทธภาพในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV

และแสงทตามองเหนพบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ มประสทธภาพการก าจดสยอม

เมทลนบลภายใตแสงทตามองเหนมากทสด เนองจากโลหะเงนสามารถชวยปองกนการรวมตวกน

ระหวางอเลกตรอนและโฮลต (Charge recombination) ของไทเทเนยมไดออกไซดภายใตแสงทตา

มองเหน นอกจากนภายใตแสง UV ยงพบวามประสทธภาพมากกวาวสด Ti-RH-MCM-41 ถงแมวา

โลหะเงนจะท างานไดไมดภายใตแสง UV

ดงนนความเขมขนของโลหะเงนทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41 ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน คอ อตราสวน Ag/Ti/Si

เทากบ 0.1/1/2 สอดคลองกบการวเคราะหดวยเทคนค UV-DRS ทมการดดกลนแสงในชวงคลนแสง

ทตามองเหนมากทสด

รปท 4.18 ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวยปฏกรยา โฟโตคะตะไลตก ภายใตแสงทตามองเหน โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Siเทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2

92

4.2.4 การพฒนารปแบบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดวยวธการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน

การศกษาระดบพลงงาน ระยะเวลา และความเขมขนของโลหะเงนทเหมาะสมตอ

การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยวธการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปน

แหลงใหความรอนแบบ Batch (In-situ) พบวาระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และ

อตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2 มความเหมาะสมมากทสด และมประสทธภาพในการ

เกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก รอยละ 56.53 ภายใตแสง UV และรอยละ 67.23 ภายใตแสงทตา

มองเหน ตามล าดบ อยางไรกตามเมอศกษาดวยเทคนค XRD แสดงใหเหนวาลกษณะโครงสรางรพรน

รปหกเหลยม (Hexagonal) ของ RH-MCM-41 เปลยนแปลงไป และไมปรากฏพคทบงบอกถง

ลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทสครบทกต าแหนง

โดยเฉพาะพคทต าแหนง 2 ในชวง 25.3 องศา (101) ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 ซงเปนพค

หลกทบงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทส

ดงนนผวจยจงพฒนาวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดวยวธการโซล-เจลโดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอนแบบ Semi in-situ ซงวธนเปนสงเคราะห

โดยใชระดบพลงงาน ระยะเวลา และความเขมขนของโลหะเงนทเหมาะสมตอการสงเคราะหวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ทไดท าการศกษามาแลวในหวขอ 4.2.1-4.2.3 จากนนจงท าการศกษา

ดวยเทคนค XRD และ UV-DRS โดยกระบวนการสงเคราะหแบบ Semi in-situ แตกตางจากแบบ

In-situ ในขนตอนการใหความรอนดวยไมโครเวฟ เนองจากการสงเคราะหแบบ Semi in-situ เปน

การใหความรอนดวยไมโครเวฟ 2 ครง คอ การใหความรอนดวยไมโครเวฟเพอกอตวเปนโครงสราง

รพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ RH-MCM-41 กอน และครงตอมาจงผสมรวมกน

ระหวางสารละลายผสมทง 2 ประเภท คอ สารละลายผสมเงนเจอไทเทเนยม และสารละลายผสม

CTAB และโซเดยมซลเกต (ทผานการสงเคราะหแลว) จากนนน าไปใหความรอนดวยไมโครเวฟอกครง

1) การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกดวยเทคนค XRD

การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

แบบ Semi in-situ ดวยเทคนค XRD โดย CuKα ความยาวคลนเทากบ 1.5 องสตรอม 40 กโลโวลต

และ 40 มลลแอมแปร สแกนทมม 2 ในชวงระหวาง 1-8 องศา เพอศกษาลกษณะเฉพาะของ

93

RH-MCM-41 ดงแสดงในรปท 4.19 พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ไมปรากฏพคท

บงบอกลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 เหมอนกนกบวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ

ซงโดยทวไปปรากฏพค 3 ต าแหนง สอดคลองกบคา hkl ของการตกกระทบทต าแหนงเทากบ 100

110 และ 200 ตามล าดบ โดยสาเหตทไมปรากฏพคดงกลาวนน เกดจากเมอน าวสด RH-MCM-41 ท

ผานการใหความรอนดวยไมโครเวฟเพอกอตวเปนโครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore)

มาผสมกบสารละลายผสมเงนเจอไทเทเนยมและใหความรอนดวยไมโครเวฟอกครง ซงการให

ความรอนครงน สงผลให โครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) สลายตวไปและ

เปลยนแปลงไป อกทงภายในโครงสรางดงกลาวถกรบกวนและแทนทดวย Ti4+ ของไทเทเนยม

ไดออกไซดรปแบบอนาเทส และอนภาคนาโนเงน (Ag0)

รปท 4.19 ลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ภายในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

94

เมอศกษาลกษณะเฉพาะของไทเทยมไดออกไซดและโลหะเงน โดยสแกนทมม 2

ในชวงระหวาง 20-70 องศา ดงแสดงในรปท 4.20 พบวาโดยทวไปไทเทเนยมไดออกไซดปรากฏพคท

บงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทสทต าแหนง 2

ในชวง 25.3 (101) 37.9 (004) 48.1 (200) 53.9 (105) 55.0 (211) และ 62.7 (204) องศา ตาม

มาตรฐาน JCPDS 21-1272 แตวสด Ag-Ti-MCM-41-Semi in-situ แสดงใหเหนพคทต าแหนง 2

ในชวง 44.2 องศา (200) ตามมาตรฐาน JCPDS 03-0921 บงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกของ

อนภาคนาโนเงน (Ag0) และพคทต าแหนง 2 ในชวง 55.0 องศา (211) ตามมาตรฐาน JCPDS 21-

1272 บงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทส แตไม

ปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบรไทล

ซงลกษณะพคทปรากฏดงกลาวมลกษณะเดยวกบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ

ทไดท าการศกษามาแลวในหวขอ 4.2.1-4.2.3 อกทงยงพบพคทต าแหนง 2 ในชวง 31 องศา บงบอก

ถงลกษณะเฉพาะของโซเดยมคลอไรดเชนเดยวกนอกดวย

ดงนนการวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกา

แกลบ แบบ Semi in-situ ดวยเทคนค XRD พบวาการสงเคราะหแบบดงกลาวไมท าใหเกดโครงสราง

รพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ RH-MCM-41 แตอยางใด โดยมลกษณะโครงสรางผลก

ไมแตกตางจากการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ ดวยวธการโซล-เจล โดยใช

ไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอนแบบ Batch (In-situ) แมวธการสงเคราะหจะแตกตางกนใน

บางขนตอน

95

รปท 4.20 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

2) การวเคราะหคาการดดกลนแสงดวยเทคนค UV-DRS

การวเคราะหคาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ

Semi in-situ ดวยเทคนค UV-DRS โดยการน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 มาเคลอบบนผวของ

พลาสตก (Recycled PS) จากนนน ามาสแกนทความยาวคลนระหวาง 200-800 นาโนเมตร และวด

คาความเขม (Intensity) เมอผานการท าปฏกรยาการกระตนดวยแสง UV ดงแสดงในรปท 4.21

พบวาโดยทวไปวสด Ti-RH-MCM-41 มการดดกลนในชวงคลนแสงทตามองเหนนอย หรอชวงคลน

ระหวาง 400-700 นาโนเมตร (Klankaw, et al., 2012) แตเมอน าโลหะเงนเจอไทเทเนยมไดออกไซด

ผสมกบ RH-MCM-41 ท าใหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มการดดกลนแสงในชวงคลนทสงกวา

420 นาโนเมตร หรอในชวงคลนแสงทตามองเหนเพมขนเมอเทยบกบ Ti-RH-MCM-41 และเมอ

พฒนารปแบบการสงเคราะหจากแบบ Batch (In-situ) เปนแบบ Semi in-situ ปรากฏวาวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41-Semi in-situ มการดดกลนแสงในชวงคลนทสงกวา 420 นาโนเมตร หรอในชวงคลน

แสงทตามองเหนเพมขนเชนเดยวกน

96

รปท 4.21 คาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค UV-DRS โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

การศกษาคาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Semi in-situ ดงแสดงในตารางท 4.6 โดยค านวณจากสมการ Band

gap energy (Eg) ดงแสดงในสมการท 4.6 พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41-Semi in-situ มคา Absorption edge เทากบ 448 และ 430 นาโนเมตร และ มคา

Band gap energy เทากบ 2.77 และ 2.89 อเลกตรอนโวลต ตามล าดบ ในขณะทวสด Ti-RH-MCM-

41 มคา Band gap energy เทากบ 3.25 อเลกตรอนโวลต เนองจากอนภาคนาโนเงน (Ag0) ท

กระจายตวภายในโครงสราง Ti–O–Si และพนทผวของ Ag-Ti-RH-MCM-41 ชวยลดชองวางระหวาง

ชนพลงงาน (Band gap energy) ท าใหอเลกตรอนในแถบวาเลนซ (Valence band) ถกกระตนและ

กระโดดขนไปอยในแถบการน า (Conduction band) ไดงายขน และท าใหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

มการดดกลนแสงภายใตแสงทตามองเหนเพมขน

97

ดงนนการวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกา

แกลบ แบบ Semi in-situ ดวยเทคนค UV-DRS มลกษณะการดดกลนแสงในชวงคลนทตามองเหน

และมคา Band gap energy ไมแตกตางจากการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกา

แกลบดวยวธการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอนแบบ Batch (In-situ) ถงแมรปแบบ

การสงเคราะหทแตกตางกนบางกตาม

ตารางท 4.6 คาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-

Semi in-situ โดยใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และ

อตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2

ตวอยาง λ cut-off (นาโนเมตร) Eg (อเลกตรอนโวลต)

Ti-RH-MCM-41-Ex 382 3.25 Ag-Ti-MCM-In 448 2.77 Ag-Ti-MCM-Semi 430 2.89

4.2.5 การศกษาเปรยบเทยบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกา

แกลบดวยวธการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน และวสด

คะตะลสตอน ๆ

การศกษาการเปลยนแปลงและเปรยบเทยบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

จากซลกาแกลบดวยวธการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอนแบบ Batch (In-situ)

ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2 โดยท าการ

เปรยบเทยบกบวสด RH-MCM-41 วสด TiO2 (anatase) วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-

MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค XRD, UV-DRS, SEM-

EDX, TEM, BET, และ XPS และการทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมสงเคราะห ดวย

ปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

98

1) การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกดวยเทคนค XRD

การวเคราะหการเปลยนแปลงและเปรยบเทยบลกษณะโครงสรางผลกของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค

XRD โดย CuKα ทความยาวคลนเทากบ 1.5 องสตรอม 40 กโลโวลต และ 40 มลลแอมแปร สแกน

ทมม 2 ในชวงระหวาง 1-8 องศา เพอศกษาลกษณะเฉพาะของ RH-MCM-41 ดงแสดงในรปท 4.22

พบวาวสด RH-MCM-41 ปรากฏพค 3 ต าแหนง สอดคลองกบคา hkl ของการตกกระทบทต าแหนง

เทากบ 100 110 และ 200 ตามล าดบ บงบอกถงลกษณะของโครงสรางรพรนรปหกเหลยม

(Hexagonal pore) ของ MCM-41 (Beck, et al., 1992) นอกจากน วสด Ti-RH-MCM-41 และ

Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ ยงปรากฏพคสอดคลองกบคา hkl ของการตกกระทบทต าแหนงเทากบ

100 แตความเขมพคลดลง ชใหเหนวาโครงสรางผลกยงคงมลกษณะเปนรพรนรปหกเหลยม แตมการ

เปลยนแปลงโครงสรางผลกในบางสวน เนองจากการสงเคราะหแบบ Sequence (Ex-situ) เปนการ

เตมไทเทเนยมไดออกไซดและเงนเจอไทเทเนยมหลงจาก RH-MCM-41 กอโครงสรางเปนรพรนรป

หกเหลยมแลว จงท าใหอนภาคของไทเทเนยมไดออกไซดและเงนเจอไทเทเนยมเขาไปในโครงสราง

รพรนรปหกเหลยมและกระจายตวบนพนผวของวสด RH-MCM-41 สงผลใหรพรนเสยโครงสราง

ในขณะทวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และ Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ไมปรากฏพคท

บงบอกลกษณะโครงสรางผลกของ RH-MCM-41 เนองจากวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และ

Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ เป น ก าร ส ง เคราะห แบ บ Batch (In-situ) ท า ให Ti4+ ขอ ง

ไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทสและอนภาคนาโนเงน (Ag0) เขาไปรบกวนและแทนท Si4+

ภายในโครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) สงผลใหลกษณะโครงสรางผลกของ RH-

MCM-41 ภ าย ใน ว ส ด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ แ ล ะ Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ไม

สามารถกอโครงสรางเปนรพรนรปหกเหลยมอยางสมบรณแบบได สอดคลองกบการวเคราะหดวย

เทคนค TEM ทปรากฏลกษณะโครงสรางรพรนรปหกเหลยมและมการกระจายตวของอนภาค

ไทเทเนยมไดออกไซดอยบรเวณพนผวของวสด Ti-RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-

situ แตวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ไมปรากฏโครงสรางรพรนรปหกเหลยมแตอยางใด

99

รปท 4.22 เปรยบเทยบลกษณะโครงสรางผลกของ MCM-41 ภายในวสด RH-MCM-41 วสด TiO2 (anatase) ว ส ด Ti-RH-MCM-41 ว ส ด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ ว ส ด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค XRD

เมอศกษาลกษณะเฉพาะของไทเทยมไดออกไซดและโลหะเงน โดยสแกนทมม 2

ในชวงระหวาง 20-70 องศา ดงแสดงในรปท 4.23 พบวาวสด TiO2 (anatase) ปรากฏพคทบงบอก

ถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทสทต าแหนง 2 ในชวง

25.3 องศา (101) 37.9 องศา (004) 48.1 องศา (200) 53.9 องศา (105) 55.0 องศา (211) และ

62.7 องศา (204) ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 แตไมพบพคของโครงสรางผลกของไทเทเนยม

ไดออกไซดรปแบบรไทล จงท าการเจอไทเทเนยมไดออกไซดกบ RH-MCM-41 แบบ Sequence

(Ex-situ) พบวาความเขมพคทบงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซด

รปแบบอนาเทสทต าแหนง 2 ทง 5 ชวง ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 ลดลงอยางเหนไดชด และ

ไมพบพคของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบรไทลเชนกน กระทงท าการศกษาวสด

Ag-Ti-MCM-41-Ex-situ สงเกตไดวาลกษณะพคทพบเหมอนกบวสด Ti-RH-MCM-41 ทมการลดลง

ของความเขมพคทง 5 ชวง และไมพบพคทบงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกของอนภาคนาโนเงน

100

(Ag0) ซงปกตแสดงใหเหนพคทต าแหนง 2 ในชวง 38.1 องศา (111) 44.2 องศา (200) 64.4 (220)

องศา ตามมาตรฐาน JCPDS 89-3722 สาเหตทวสด Ti-RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-MCM-41-Ex-

situ มการลดลงของความเขมพค เนองจากมการรบกวนของโครงสรางรพรนรปหกเหลยม

(Hexagonal pore) ของ MCM-41 และสาเหตทวสด Ag-Ti-MCM-41-Ex-situ ไมพบพคทบงบอกถง

ลกษณะโครงสรางผลกของอนภาคนาโนเงน (Ag0) อาจเปนเพราะความเขมขนของโลหะเงนทคอนขาง

ต า สอดคลองกบงานวจยของ Tongon, et al., (2014)

อยางไรกตามเมอเปลยนรปแบบการสงเคราะหจากแบบ Sequence (Ex-situ) เปน

แบบ Batch (In-situ) พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi

in-situ ปรากฏพคทต าแหนงเดยวกน โดยแสดงใหเหนพคทต าแหนง 2 ในชวง 44.2 องศา (200)

ตามมาตรฐาน JCPDS 03-0921 และ 55.0 องศา (211) ตามมาตรฐาน JCPDS 21-1272 ตามล าดบ

บงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกของอนภาคนาโนเงน (Ag0) และไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบ

อนาเทส แตไมปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะเฉพาะของโครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซด

รปแบบรไทล ซงอธบายไดวาในขนตอนการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ เปนการผสม

รวมกนระหวางสารละลายผสมทง 2 ประเภท จงท าใหเกดการรวมตวกนไดดระหวางไทเทเนยม

โลหะเงน ซลกอน และออกซเจน ในระหวางการใหความรอนเพอกอตวเปนโครงสรางรพรนรป

หกเหลยม สงผลใหเกดการเปลยนแปลงโครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ

MCM-41 และโครงสรางผลกของ Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ท าใหพคบางชวงของไทเทเนยม

ไดออกไซดรปแบบอนาเทสหายไป อยางไรกดการสงเคราะหแบบ In-situ ท าใหพบพคทบงบอกถง

ลกษณะโครงสรางผลกของอนภาคนาโนเงน (Ag0) แสดงใหเหนวาการสงเคราะหแบบ Batch (In-situ)

ชวยใหอนภาคนาโนเงน (Ag0) กระจายตวไดดบนพนทผวสอดคลองกบผลการทดสอบการกระจายตว

ของธาต Ag บนวสด RH-MCM-41 ดวยเทคนค SEM และโครงสรางรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41-In-situ เมอเทยบกบการสงเคราะหแบบ Sequence (Ex-situ) ซงไมพบพคของอนภาคนาโนเงน

(Ag0) และถงแมมการพฒนาวธการสงเคราะหของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ โดยน า

สารละลายผสม CTAB และโซเดยมซลเกตมาใหความรอนเพอกอโครงสรางผลก RH-MCM-41

กอนน าไปผสมกบสารละลายผสมเงนเจอไทเทเนยมและใหความรอนอกครง กยงปรากฏพคเหมอน

วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ เนองจากเกดการรวมตวกนไดดระหวางสารละลายผสมทงสอง

ประเภทในขนตอนการใหความรอนครงทสอง

101

รปท 4.23 เปรยบเทยบลกษณะโครงสรางผลกของวสด TiO2 (anatase) วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค XRD

นอกจากนวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi

in-situ ยงพบพคทต าแหนง 2 ในชวง 31 องศา ซงบงบอกถงลกษณะเฉพาะของโซเดยมคลอไรด

เนองจากระหวางการสงเคราะหวสดดงกลาว มการใชกรดไฮโดรคลอรกและโซเดยมไฮดรอกไซดใน

การควบคมความเปนกรด-ดาง ซงความเขมขนของสารทงสองชนดทมากเกนไป ท าใหเกดการรวมตว

กนระหวาง Na+ ของโซเดยมไฮดรอกไซด และ Cl- ของกรดไฮโดรคลอรก จงเกดเปนโครงสรางผลก

โซเดยมคลอไรดขนภายในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-

situ (Tong on, 2014; Singh, et al., 2016) สอดคลองกบวเคราะหดวยเทคนค SEM-EDX ทมการ

พบปรมาณของธาตโซเดยม (Cl) และคลอรน (Cl) ในปรมาณมาก อยางไรกตามวสด Ti-RH-MCM-41

และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ ไมพบพคดงกลาว เน องจากมการสงเคราะหวสด As-

synthesized RH-MCM-41 ใหเสรจกอน โดยท ากรองและลางสงสกปรกหรอสารเคมปนเปอนออก

กอนน าผงวสด As-synthesized RH-MCM-41 มาท าการสงเคราะหอกครงเปนวสด Ti-RH-MCM-41

102

และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ ตอไป และในการสงเคราะหครงนม เพยงการใชโซเดยม

ไฮดรอกไซดในการควบคมความเปนกรด-ดางเทานน

2) การวเคราะหคาการดดกลนแสงดวยเทคนค UV-DRS

การวเคราะหการเปลยนแปลงและเปรยบเทยบคาการดดกลนแสงของวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค UV-DRS

โดยการน าวสดคะตะลสตมาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS) จากนนน ามาสแกนทความ

ยาวคลนระหวาง 200-800 นาโนเมตร และวดคาความเขม (Intensity) เมอผานการท าปฏกรยาการ

กระตนดวยแสง UV ดงแสดงในรปท 4.24 พบวาวสด RH-MCM-41 วสด TiO2 (anatase) และวสด

Ti-RH-MCM-41 มการดดกลนแสงในชวงคลนทต ากวา 420 นาโนเมตร หรอมการดดกลนในชวงคลน

แสง UV เทานน สอดคลองกบงานว จยของ Zhao, et al. (2011); Klankaw, et al. (2012);

Singh, et al. (2016) จากนนเมอเตมโลหะเงนเจอไทเทเนยมลงไปใน MCM-41 สงผลใหวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ

มการดดกลนแสงในชวงคลนทสงกวา 420 นาโนเมตร หรอในชวงคลนแสงทตามองเหน เนองจาก

โลหะเงนม Surface plasma resonance ท าใหเมอถกกระตนดวยแสงจงเกดการแยกตวระหวาง

อเลกตรอนและโฮลตของไทเทเนยมไดออกไซด จากนนอนภาคโลหะเงนจงดกจบอเลกตรอน เพอ

ปองกนการรวมตวกนระหวางอเลกตรอนและโฮลต สงผลใหสามารถดดกลนแสงในชวงทตามองเหน

ได (Zhou, et al., 2011; Yu, et al., 2013) นอกจากนนการทอนภาคนาโนเงน (Ag0) เขาไป

กระจายตวภายในโครงสราง Ti–O–Si และพนทผวของ Ag-Ti-RH-MCM-41 ท าใหชองวางระหวางชน

พลงงาน (Band gap energy) ลดลงและอเลกตรอนในแถบวาเลนซ (Valence band) ทถกกระตน

สามารถกระโดดขนไปอยในแถบการน า (Conduction band) ไดงายขนภายใตแสงทตามองเหน

การเปรยบเทยบคาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดงแสดงใน

ตารางท 4.7 โดยค านวณจากสมการ Band gap energy (Eg) ดงแสดงในสมการท 4.1 พบวาวสด

RH-MCM-41 TiO2 (anatase) และ Ti-RH-MCM-41 ทมการดดกลนแสง UV ม คา Absorption

edge เทากบ 310 405 และ 382 นาโนเมตร และมคา Band gap energy เทากบ 4.00 3.07 และ

3.25 อเลกตรอนโวลต ตามล าดบ โดยสาเหตทวสด Ti-RH-MCM-41 มคา Band gap energy สงกวา

103

วสด TiO2 (anatase) เนองจากวสด RH-MCM-41 มคา Band gap energy ทสงมาก จงท าใหคา

Absorption edge ของวสด Ti-RH-MCM-41 เลอนไปอย ในชวงคลน UV ทมความยาวคลนต า

ในขณะทวสด RH-MCM-41 ทมการเจอโลหะเงนลงไป ท าใหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด

Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ม คา Absorption edge

เพมขนเทากบ 382 448 และ 430 นาโนเมตร และมคา Band gap energy เทากบ 3.25 2.77 2.89

อเลกตรอนโวลต ตามล าดบ จากการศกษาดงกลาวแสดงใหเหนวาถงแมวาการเตมโลหะเงน เพอใหม

คา Band gap energy ลดลง แตคาดงกลาวยงคอนขางสง เนองจากคา Band gap energy ของ

RH-MCM-41 ทสงมากนนเอง สาเหตทวสด RH-MCM-41 มคา Band gap energy เนองจาก SiO2

ท ใช เป นสาร ตง ตน ในการสงเคราะห ว ส ด MCM-41 ม ชวง Band gap energy ท กว างมาก

โดยประมาณ 8.9 อเลกตรอนโวลต จงสงผลใหวสดคะตะลสตทเจอผสมดวยวสด RH-MCM-41 มคา

สงตาม

รปท 4.24 เปรยบเทยบคาการดดกลนแสงของวสด RH-MCM-41 วสด TiO2 (anatase) วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ ดวยเทคนค UV-DRS

104

ตารางท 4.7 เปรยบเทยบคาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ของวสด RH-MCM-

41 วสด TiO2 (anatase) วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-

MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ

ตวอยาง λ cut-off (นาโนเมตร) Eg (อเลกตรอนโวลต)

RH-MCM-41 310 4.00

TiO2 (anatase) 405 3.07 Ti-RH-MCM-41-Ex 382 3.25 Ag-Ti-MCM-Ex 382 3.25 Ag-Ti-MCM-In 448 2.77 Ag-Ti-MCM-Semi 430 2.89

3) การวเคราะหปรมาณธาต และการกระจายตวบนพนผวดวยเทคนค SEM-EDX

การวเคราะหการเปลยนแปลงและเปรยบเทยบปรมาณธาตและลกษณะการกระจาย

ตวบนพนผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสต

อน ๆ ดวยเทคนค Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive และเทคน ค X-ray

Spectrometry (SEM-EDX) ดงแสดงในรปท 4.25 จะเหนไดวาลกษณะอนภาคของวสดคะตะลสต

ไมมความแตกตางกน ซงลกษณะอนภาคมการกระจายตวอยางสม าเสมอ และลกษณะการกระจายตว

ของธาตตาง ๆ เชน ซลกอน (Si) ไทเทเนยม (Ti) โลหะเงน (Ag) และธาตอน ๆ บนพนผวของวสด

คะตะลสต แสดงดงตารางท 4.8 พบวาลกษณะการกระจายตวของธาตไทเทเนยม (Ti) บนวสด Ti-

RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ มลกษณะการกระจายตวไมสม าเสมอ โดย

ไทเทเนยมไดออกไซดมการเกาะกลมกนเปนกอน เนองจากวสดดงกลาวเปนการสงเคราะหแบบ

Sequence (Ex-situ) ท าใหไทเทเนยมไมสามารถทกระจายตวไดอยางสม าเสมอบนพนผวและภายใน

โครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ RH-MCM-41 แตวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-

In-situ มลกษณะการกระจายตวอยางสม าเสมอ เนองจากในกระบวนการสงเคราะหเปนการผสม

รวมกนระหวางสารละลายผสมทง 2 ประเภท จงท าใหไทเทเนยมสามารถกระจายตวกนไดอยาง

สม าเสมอบนพนทผวและภายในโครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ RH-MCM-41

เมอเปรยบเทยบลกษณะการกระจายตวของธาตโลหะเงน (Ag) บนวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ

105

และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ มลกษณะการกระจาย

ตวไมสม าเสมอ โดยธาตโลหะเงน (Ag) มการเกาะกลมกนเปนกอนอยบรเวณเดยวกนกบธาต

ไทเทเนยม ในขณะทวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มลกษณะการกระจายตวอยางสม าเสมอ

เชนเดยวกบธาตซลกอน (Si) และธาตไทเทเนยม (Ti) เนองจากเปนการสงเคราะหแบบผสมรวมกน

ของสารละลายทง 2 ประเภท จงท าใหโลหะเงนสามารถกระจายตวไดอยางสม าเสมอ สอดคลองกบ

ผลการวเคราะหดวยเทคนค XRD เนองจากวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ เกดการท าปฏกรยาและ

กอพนธะกนไดด จงท าใหปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะโครงสรางผลกไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบ

อนาเทสไมครบทกต าแหนง นอกจากนยงสอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค TEM ทแสดงให

เหนถงการรวมตวกนของสารละลายผสมทง 2 ประเภทไดดอกดวย

เมอเปรยบเทยบปรมาณของธาตแตละชนดบนวสดคะตะลสตชนดตาง ๆ ดงแสดง

ในตารางท 4.8 พบวาปรมาณธาตไทเทเนยม (Ti) ในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ทสงเคราะหแบบ

Batch (In-situ) ท าใหมปรมาณธาตไทเทเนยม (Ti) และธาตโลหะเงน (Ag) มากกวาวสด Ti-RH-

MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-ex-situ ถง 2 และ 1.6 เทา ตามล าดบ เน องจากการ

สงเคราะหแบบ In-situ นนชวยใหไทเทเนยมและโลหะเงนท าปฏกรยาและสามารถกระจายตวบน

พนทผวและภายในโครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ RH-MCM-41 ไดดกวา

แบบ Ex-situ จงท าใหไมมไทเทเนยมและโลหะเงนสวนเกนทไมไดท าปฏกรยากนหลดออกไป

สอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค XPS ทพบความเขมขนพคของ Ti4+ ของไทเทเนยม

ไดออกไซดและอนภาคโลหะเงน (Ag0) ในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ In-situ สงกวาการ

สงเคราะหแบบ Ex-situ

ดงนนจากผลการวเคราะหปรมาณธาต และการกระจายตวบนพนผวดวยเทคนค

SEM-EDX ดงแสดงในตารางท 4.9 พบวาสามารถชวยยนยนไดวาการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) ชวยใหเกดการกระจายตวกนอยางสม าเสมอของธาต

ตาง ๆ บนพนทผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ อกทงยงท าใหมปรมาณของธาตไทเทเนยม

(Ti) และโลหะเงน (Ag) ในวสดทสงเคราะหแบบ Batch (In-situ) มากกวาการสงเคราะหแบบ

Sequence (Ex-situ) ทอตราสวนการสงเคราะหเทากน (Ag/Ti/Si เทากบ 0.1/1/2) นอกจากน

สามารถยนยนการพบพค XRD ทแสดงถงโครงสรางผลกของโซเดยมคลอไรดจากปรมาณธาตโซเดยม

106

ทพบสงถงรอยละ 8.4 ซงโซเดยมดงกลาวเกดจากการรวมตวกนระหวาง Na+ ของโซเดยมไฮดรอกไซด

และ Cl- ของกรดไฮโดรคลอรก (Kiel, et al., 2012) อธบายไดดงสมการท 4.2-4.5

NaOH + H2O Na+ + OH- + H2O (4.2) Si-O-Si + OH- Si-O-H + Si-O- (4.3) 2Si-O- + H2O + Na+ Si-O-H + Si-O-Na +OH- (4.4) Si-O-Na + HCl Si-O-H + NaCl (4.5)

RH-MCM-41 Ti-RH-MCM-41-Ex

Ag-Ti-MCM-Ex Ag-Ti-MCM-In

รปท 4.25 เปรยบเทยบลกษณะพนผวของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค SEM

107

ตารางท 4.8 เปรยบเทยบลกษณะการกระจายตวของธาตบนพนผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-

In-situ และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค SEM-EDX

RH-MCM-41 Ti-RH-MCM-41-Ex

ซลคอน

(Si)

ไทเทเนยม

(Ti)

108

ตารางท 4.8 เปรยบเทยบลกษณะการกระจายตวของธาตบนพนผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-

In-situ และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค SEM-EDX (ตอ)

Ag-Ti-MCM-Ex Ag-Ti-MCM-In

ซลคอน (Si)

ไทเทเนยม (Ti)

โลหะเงน (Ag)

109

ตารางท 4.9 เปรยบเทยบองคประกอบ และปรมาณธาตของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41

วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค SEM-EDX

ตวอยาง

ออกซ

เจน

(O)

ซลคอ

น (S

i)

ไทเท

เนยม

(Ti)

โลหะ

เงน (S

i)

โซเด

ยม (N

a)

อลมเ

นยม

(Al)

คลอร

น (C

l)

RH-MCM-41 51.9 39.4 N.A. N.A. 0.6 0.2 0.1 Ti-RH-MCM-41-Ex 60.9 22.0 6.1 N.A. N.A. N.A. N.A.

Ag-Ti-MCM-Ex 52.7 27.7 6.2 2.2 N.A. N.A. N.A.

Ag-Ti-MCM-In 52.0 21.7 12.3 3.6 8.4 1.5 0.5

4) การวเคราะหลกษณะโครงสรางรพรนดวยเทคนค TEM

การวเคราะหการเปลยนแปลงและเปรยบเทยบลกษณะโครงสรางรพรนของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค

TEM ก าลงขยาย 350,000 เทา ดงแสดงในรปท 4.26 พบวาวสด RH-MCM-41 มลกษณะรพรนรป

หกเหลยม (Hexagonal pore) คลายรงผง มการจดเรยงตวของโครงสรางรพรนอยางเปนระเบยบ

และขนาดของรพรนสม าเสมอ สอดคลองงานวจยของ Beck, et al. (1992) และเมอเตมไทเทเนยม

ไดออกไซดลงไปใน RH-MCM-41 พบวาวสด Ti-RH-MCM-41 ยงคงมโครงสรางรพรนรปหกเหลยม

แตปรากฏอนภาคของไทเทเนยมไดออกไซดทมลกษณะจดวงกลมสด ากระจายตวอยบนพนทผวของ

รพรนของวสด Ti-RH-MCM-41 ในขณะทการเตมโลหะเงนเจอไทเทเนยมลงไปใน RH-MCM-41 แบบ

Sequence (Ex-situ) พบวาลกษณะโครงสรางรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ ยงคงม

โครงสรางรพรนรปหกเหลยมไมแตกตางไปจากวสด RH-MCM-41 และวสด Ti-RH-MCM-41 แตไม

พบลกษณะของอนภาคโลหะเงน เนองจากอนภาคดงกลาวมขนาดเพยง 2-5 นาโนเมตรเทานน

110

เมอวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบท

สงเคราะหแบบ Batch (In-situ) พบวาไมปรากฏลกษณะรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore)

คลายรงผงและการจดเรยงตวของโครงสรางรพรนอยางเปนระเบยบทเปนลกษณะเฉพาะของ

MCM-41 หายไป สอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค XRD โดยสาเหตทไมปรากฏลกษณะ

ดงกลาวเนองจากการสงเคราะหแบบ Batch (In-situ) ท าใหอนภาคไทเทเนยมไดออกไซดและนาโน

เงน (Ag0) ทเขาไปกระจายตวภายในโครงสราง silicate framework (Si–O–Si) ระหวางกอตวเปน

รพรนรปหกเหลยม ซงอนภาคไทเทเนยมและนาโนเงน (Ag0) มขนาดใหญ ท าใหเกดการรบกวนการ

จดเรยง silicate framework แบบสมมาตรจงท าใหลกษณะพนธะระหวาง Ti-O-Si หรอ Ag-O-Si

มการบดตวและไมจดเรยงตวเปนโครงสรางรพรนรปหกเหลยมในวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ท

สงเคราะหแบบ In-situ (Chena, et al., 2010; Xie, et al., 2006)

111

RH-MCM-41

Ti-RH-MCM-41-Ex รปท 4.26 เปรยบเทยบลกษณะโครงสรางรพรนของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค TEM (ก าลงขยาย x350,000 เทา)

20 nm

20 nm 20 nm

20 nm

112

Ag-Ti-MCM-Ex

Ag-Ti-MCM-in

รปท 4.26 เปรยบเทยบลกษณะโครงสรางรพรนของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค TEM (ก าลงขยาย x350,000 เทา) (ตอ)

20 nm 20 nm

20 nm 20 nm

113

5) การวเคราะหพนทผวและความพรนดวยเทคนค BET

การวเคราะหการเปลยนแปลงและเปรยบเทยบลกษณะพนทผว ปรมาตรรพรน และ

ขนาดรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสต

อน ๆ ดวยเทคนคการดดซบ -การคายซบ (Adsorption-Desorption) กาซไนโตรเจน (N2 gas)

ดงแสดงในรปท 4.27 พบวากราฟไอโซเทอรมของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 และวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ มความสอดคลองกบกราฟไอโซเทอรมตามมาตรฐานทก าหนดโดย

สหภาพเคมบรสทธและเคมประยกตระหวางประเทศ (International Union of Pure and Applied

Chemistry, IUPAC) ของการดดซบแบบท 4 (Type IV) แสดงใหเหนวาวสดดงกลาวมการจดเรยงตว

ของโครงสรางรพรนแบบขนาดกลางหรอ Mesoporous ซงมรพรนตงแต 1.5-100 นาโนเมตร และ

จากกราฟไอโซเทอรมของการดดซบปรากฏลกษณะการดดซบของความดนสมพทธ (P/P0) 2 ชวง คอ

ชวงแรกความดนสมพทธ (P/P0) 0–0.1 ของวสด RH-MCM-41 และวสด Ti-RH-MCM-41 และความ

ดนสมพทธ (P/P0) 0–0.2 ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ มลกษณะการดดซบเพมสงขนตาม

ปรมาณความดนสมพทธทเพมขน อธบายไดวามการดดซบกาซไนโตรเจนทบรเวณบรเวณภายนอก

รพรนหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ MCM-41 และในชวงทสองความดนสมพทธ (P/P0) 0.1–1

ของวสด RH-MCM-41 และวสด Ti-RH-MCM-41 และความดนสมพทธ (P/P0) 0.2–1 ของวสด Ag-

Ti-RH-MCM-41-Ex-situ เมอปรมาณความดนสมพทธเพมขน สงผลใหปรมาณการดดซบสงขนเชนกน

แสดงถงการดดซบกาซไนโตรเจนภายในรพรนหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ MCM-41

สอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค XRD ทปรากฏพค 3 ต าแหนง ซงบงบอกถงลกษณะของ

โครงสรางรพรนรปหกเหลยม (Hexagonal pore) ของ MCM-41 อยางไรกตามเมอวเคราะหวสด Ag-

Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) พบวากราฟไอโซเทอรมมรปแบบการดดซบ

แบบท 2 (Type II) แสดงใหเหนวาพนทผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มลกษณะการดดซบ

แบบชนเดยว (monolayer) เทานน สงผลใหมปรมาณการดดซบกาซไนโตรเจนทคอนขางต า

ซงลกษณะการดดซบทเปลยนแปลงไปแสดงใหเหนถงการทโครงสรางรพรนหกเหลยมถกท าลายเมอ

สงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Batch (In-situ) (Klankaw, et al., 2012; Sung-Suh,

et al., 2004) สอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค TEM ทไมแสดงลกษณะโครงสรางรพรนและ

การจดเรยงตวกนอยางเปนระเบยบของ MCM-41

114

นอกจากนกราฟไอโซเทอรมของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-

Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ปรากฏ Hysteresis loop เกดขน

อธบายไดวาวสดดงกลาวขนาดรพรนไมสม าเสมอและจดเรยงตวไมเปนระเบยบ สงผลใหปรมาณการ

ดดซบและคายซบของไนโตรเจนไมเทากน ซงสาเหตทวสดดงกลาวมขนาดรพรนไมสม าเสมอ และ

จดเรยงตวไมเปนระเบยบเกดจากในขนตอนการสงเคราะหวสด RH-MCM-41 สารละลาย CTAB

ไมสามารถกอตวเปนโครงสราง Hexagonal array ไดสมบรณ และไมสามารถท าปฏกรยาไฮโดรไลซส

(Hydrolysis) กบโซเดยมซลเกตไดด ดงนนจงปรากฏ Hysteresis loop เกดขน

รปท 4.27 เปรยบเทยบไอโซเทอรมการดดซบ-การคายซบกาซไนโตรเจนของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 ว ส ด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ แ ล ะ ว ส ด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ด ว ยเทคนค BET

115

จากตารางท 4.10 แสดงผลการวเคราะหเปรยบเทยบพนทผว ปรมาตรรพรน และ

ขนาดรพรนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสต

อน ๆ พบวาวสด RH-MCM-41 มพน ท ผว 939.61 ตารางเมตรตอกรม ปรมาตรรพรน 0.75

ลกบาศกเซนตเมตรตอกรม และขนาดรพรน 3.84 นาโนเมตร เมอเตมไทเทเนยมไดออกไซดลงไปใน

วสด RH-MCM-41 สงผลใหวสด Ti-RH-MCM-41 มพนทผวลดลงเลกนอยเปน 900.58 ตารางเมตร

ตอกรม ในขณะทเมอเตมโลหะเงนเจอไทเทเนยมลงไปในวสด RH-MCM-41 แบบ Sequence

(Ex-situ) ท าใหวสด Ag-Ti-MCM-41-Ex-situ มพน ทผวลดลงเปน 654.65 ตารางเมตรตอกรม

เนองจาก Ti4+ ของไทเทเนยมไดออกไซดและอนภาคนาโนเงน (Ag0) ไดเขาไปกระจายตวบนพนทผว

และในรพรนของ RH-MCM-41 ท าใหวสด Ti-MCM-41 และ Ag-Ti-MCM-41-Ex-situ มพนทผว

ลดลง ตามล าดบ

เมอวเคราะหพนทผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ แสดงใหเหนวาการ

สงเคราะหแบบ Batch (In-situ) มพนทผวลดลงเปน 98.96 ตารางเมตรตอกรม ในขณะทขนาดรพรน

เพมขนเปน 13.70 นาโนเมตร ซงพ น ทผวของวสดดงกลาวแตกตางจากการสงเคราะหแบบ

Sequence (Ex-situ) อยางเหนไดชด เนองจากการสงเคราะหแบบ Batch (In-situ) เปนการ

สงเคราะหแบบผสมสารตงตนทใชในการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ พรอมกน คอ

สารละลายผสมเงนเจอไทเทเนยมและสารละลายผสม CTAB และโซเดยมซลเกต ซงขนาดโมเลกล

ของ Ti4+ ของไทเทเนยม ประเภทอนาเทส และอนภาคนาโนเงน (Ag0) มขนาดใหญวา Si4+ ของ

MCM-41 (Braconnier, et al., 2009) จงท าใหระหวางกอตวเปนโครงสรางรพรนรปหกเหลยม

โมเลกลของเงนเจอไทเทเนยมและโซเดยมซลเกตไมสามารถกอตวเปนโครงสราง Hexagonal array

ไดสมบรณ สงผลใหโครงสรางรพรนจงเปลยนแปลงไป ซงสอดคลองกบผลการศกษาดวยเทคนค XRD

ในหวขอท 4.2.1-4.2.3 โดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ไมแสดงลกษณะโครงสรางผลกของ

MCM-41 และไทเทเนยมไดออกไซดไมแสดงลกษณะโครงสรางผลกทสมบรณของรปแบบอนาเทส

และรไทล

116

ตารางท 4.10 เปรยบเทยบพนทผว ปรมาตรรพรน และขนาดรพรนของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-

RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค

BET

ตวอยาง พ นทผว

(ตารางเมตร/กรม) ปรมาตรรพรน

(ลกบาศกเซนตเมตร/กรม) ขนาดรพรน (นาโนเมตร)

RH-MCM-41 939.61±50 0.75 3.84 Ti-RH-MCM-41-Ex 900.48±50 0.74 3.29

Ag-Ti-MCM-Ex 654.65±50 0.50 0.10 Ag-Ti-MCM-In 98.96±50 0.34 13.70

6) การวเคราะหองคประกอบของธาตดวยเทคนค XPS

การวเคราะหการเปลยนแปลงและเปรยบเทยบองคประกอบของธาตของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยเทคนค

XPS ดงแสดงในรปท 4.28 พบวาจากการ Survey องคประกอบของธาตปรากฏพค ซงแสดงถงธาตท

เปนองคประกอบพนฐานของ RH-MCM-41 คอ ธาตซลกอน (Si) คารบอน (C) และออกซเจน (O)

เมอเตมไทเทเนยมลงในวสด RH-MCM-41 ท าให XPS ของวสด Ti-RH-MCM-41 ปรากฏพคของ

ไทเทเนยม (Ti) และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ ปรากฏพคทแสดงถงโลหะเงน (Ag) แตวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ไมปรากฏพคของธาตโลหะเงน (Ag) ดงนนเพอความชดเจนจงท า

ตรวจสอบลกษณะทางเคมทความละเอยดสง ดงแสดงในรปท 4.29

117

RH-MCM-41

Ti-RH-MCM-41-Ex

รปท 4.28 เปรยบเทยบลกษณะการ Survey องคประกอบของธาตของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค XPS

118

Ag-Ti-MCM-Ex

Ag-Ti-MCM-In

รปท 4.28 เปรยบเทยบลกษณะการ Survey องคประกอบของธาตของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค XPS (ตอ)

119

การตรวจสอบลกษณะทางเคมของธาตซลกอน Si 2p พบวาวสด RH-MCM-41

ปรากฏพคของการสลายพนธะสงสดเทากบ 103.4 และ 104.1 อเลกตรอนโวลต ซงบงบอกถงการ

เกดพนธะ Si-OH และ Si-O-Si ของซลกา เมอเจอไทเทเนยมไดออกไซดลงไปใน RH-MCM-41 สงผล

ใหวสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ท

ปรากฏพคของการสลายพนธะสงสดของธาตซลกอน Si 2p เทากบ 104.1 104.1 และ 103.1

อเลกตรอนโวลต ตามล าดบ อยางไรกตามวสดทง 3 ประเภททมการเตมไทเทเนยมไดออกไซดลงไป

ใน RH-MCM-41 ไมปรากฏของการสลายพนธะสงสดเทากบ 102.2 อเลกตรอนโวลต ทบงบอกถง

การเกดพนธะ Ti-O-Si ของ Si4+ ทเขาไปแทนทในโครงสรางของไทเทเนยม (Balachandran, et al.,

2010) แตปรากฏพคของธาตซลกอน O 1s ทแสดงถงการเกดพนธะ Ti-O-Si

การตรวจสอบลกษณะทางเคมของธาตซลกอน O 1s พบวาวสด RH-MCM-41

ปรากฏพคของการสลายพนธะสงสดเทากบ 531.2 533.0 และ 534.3 อเลกตรอนโวลต ซงบงบอก

ถงการเกดพนธะ Si-O-Si ของซลกาและออกซเจนทแสดงถงการกอโครงสราง silicate framework

อยางไรกตามวสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-

In-situ ปรากฏพคของการสลายพนธะสงสดตงแตเทากบ 528.0 ถง 537.0 อเลกตรอนโวลตโดยพค

ของการสลายพนธะสงสดเทากบ 530.6 อเลกตรอนโวลต บงบอกถงการเกดพนธะ Ti-O-Ti ของ

ออกซเจนและไทเทเนยม 531.4 อเลกตรอนโวลต บงบอกถงการเกดพนธะ Ti-O-Si ของซลกาและ

ไทเทเนยมบนพนทผวและโครงสรางรพรนรปหกเหลยม และ 532.7 อเลกตรอนโวลต บงบอกถงหม

ฟงกชนไฮดรอกซล (OH group) ของพนธะ Ti-OH และ Si-OH (Zhao, et al., 2011) อยางไร

กตามเมอเปรยบเทยบวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ In-situ และแบบ Ex-situ ชใหเหนวาการ

สงเคราะหแบบ In-situ ชวยใหเกดการกอผลกระหวางพนธะ Ti-O-Si ไดดกวาการสงเคราะหแบบ

Ex-situ สอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค XRD ทไมปรากฏพคทบงบอกถงลกษณะเฉพาะ

ของ MCM-41 และปรากฏพคของไทเทเนยมไดออกไซดรปแบบอนาเทสไมครบทกต าแหนง อกทงยง

สอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค SEM และ TEM อกดวย เนองจากมการท าปฏกรยาเปน

เนอเดยวกนไดดจนท าใหไมมการกอโครงสรางรพรนรปหกเหลยมของ MCM-41

120

การตรวจสอบลกษณะทางเคมของธาตไทเทเนยม Ti 2p พบวาวสด Ti-RH-MCM-

41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ปรากฏพคของการสลายพนธะสงสดตงแตเทากบ 456.0

ถง 468.0 อเลกตรอนโวลต ซงพคทพนธะสงสดเทากบ 458.6 และ 464.3 อเลกตรอนโวลต ตรงกบ

ลกษณะของ Ti 2p3/2 และ Ti 2p1/2 ตามล าดบ ซงเปนการบงบอกถง Ti4+ (Tetravalent) ของ

ไทเทเนยมทเขาไปท าปฏกรยาและกอโครงสรางผลกของ silicate framework รวมกบซลกา ท าให

เกดเปนพนธะ Ti–O–Si (Wang, et al., 2012; Bianchi, et al., 2014) ในขณะทวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41-Ex-situ ปรากฏพคเพยง 2 ต าแหนงของการสลายพนธะสงสดเทากบ 459.3 และ 469.3

อเลกตรอนโวลต ซงตรงกบลกษณะของ Ti 2p3/2 เทานน อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 แบบ In-situ และแบบ Ex-situ ชใหเหนวาการสงเคราะหแบบ In-situ มคาความ

เขมพคทพนธะสงสดสงกวาการสงเคราะหแบบ Ex-situ สอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค

SEM-EDX ทแสดงปรมาณของธาตไทเทเนยม (Ti) ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ In-situ สงกวา

การสงเคราะหแบบ Ex-situ ถง 2 เทา

การตรวจสอบลกษณะทางเคมของธาตโลหะเงน Ag 3d พบวาวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ปรากฏพคของการสลายพนธะสงสดเทากบ

368.1 ถง 374.1 อเลกตรอนโวลต ซงตรงกบลกษณะของ Ag 3d5/2 และ Ag 3d3/2 ตามล าดบ ดงนน

จากผลของ XPS สามารถยนยนไดวาพคทปรากฏเปนของโลหะเงน (Ag+) โดยโลหะเงนในหม

ฟงกชนไฮดรอกซล (OH group) ของพนธะ Ag-OH สามารถเปลยนเปนซลเวอรไดออกไซด (Ag2O)

และสลายตวเปนอนภาคนาโนเงน (Ag0) เมอไดรบความรอนสง (Chen, et al., 2013; Viana,

et al., 2013) ซงในการศกษาครงนซลเวอรไดออกไซด (Ag2O) ไดสลายตวเปนอนภาคนาโนเงน

(Ag0) ในขนตอนของการเผาเพอก าจดแมแบบออกอธบายดงสมการท 4.6-4.8 (Hou, et al., 2009;

Zhao, et al., 2011; Tongon, 2013)

อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ In-situ และแบบ

Ex-situ พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ In-situ มคาความเขมพคของการสลายพนธะสงสดต า

กวาการสงเคราะหแบบ Ex-situ เนองจากการสงเคราะหแบบดงกลาวเปนการผสมรวมระหวาง

สารละลายผสมทงสองประเภท ท าใหเกดการกอผลกและท าปฏกรยากนไดดระหวางออกซเจน

ไทเทเนยม และซลกอน สงผลใหพบอนภาคนาโนเงน (Ag0) ในปรมาณนอย สอดคลองกบผลการ

วเคราะหดวยเทคนค UV-DRS ทพบการดดกลนแสงภายใตแสงทตามองเหนมากทสด

121

Ag+ + OH- Ag-OH (4.6) 2Ag-OH Ag2O + H2O (4.7) 4Ag 4Ag + O2 (4.8)

RH-MCM-41

Ti-RH-MCM-41-Ex

Ag-Ti-MCM-Ex

Ag-Ti-MCM-In

รปท 4.29 เปรยบเทยบลกษณะสเปกตรม (Spectrum) Si 2p O 1s Ti 2p และ Ag 3d ของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค XPS

122

RH-MCM-41

Ti-RH-MCM-41-Ex

Ag-Ti-MCM-Ex

Ag-Ti-MCM-In

รปท 4.29 เปรยบเทยบลกษณะสเปกตรม (Spectrum) Si 2p O 1s Ti 2p และ Ag 3d ของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค XPS (ตอ)

123

Ti-RH-MCM-41-Ex

Ag-Ti-MCM-Ex

Ag-Ti-MCM-In

รปท 4.29 เปรยบเทยบลกษณะสเปกตรม (Spectrum) Si 2p O 1s Ti 2p และ Ag 3d ของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค XPS (ตอ)

124

Ag-Ti-MCM-Ex

Ag-Ti-MCM-In

รปท 4.29 เปรยบเทยบลกษณะสเปกตรม (Spectrum) Si 2p O 1s Ti 2p และ Ag 3d ของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยเทคนค XPS (ตอ)

125

7) การทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมสงเคราะหดวยปฏกรยาโฟโตคะตะ

ไลตก

การทดสอบเปรยบเทยบประสทธภาพในการก าจดสยอมของวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

โดยน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 80 มลลกรมโดยเฉลย มาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS)

ขนาด 1.27x1.27 เซนตเมตร (0.5x0.5 นว) และมความหนา 0.8 มลลเมตร จากนนน าไปก าจดสยอม

เมทลนบลทความเขมขน 10-5 โมลาร ปรมาตร 60 มลลลตร ภายใตแสง UV ดวยหลอดไฟ UVC

ขนาด 15 วตต จ านวน 1 หลอด และภายใตแสงทตามองเหนดวยหลอดไฟฟลออเรสเซนต ขนาด 15

วตต จ านวน 1 หลอด ซงท าการวดคาการดดกลนแสงของสยอมเมทลนบลทก 1 ชวโมง จนกระทงคา

การดดกลนแสงคงท

จากการศกษาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV ดงแสดงในรปท

4.30 พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด

รอยละ 62.57 รองลงมา คอ วสด RH-MCM-41 มประสทธภาพการดดซบสยอมเมทลนบลรอยละ

52.61 อยางไรกตามวสด TiO2 (anatase) มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลต าทสด รอยละ

27.36 ซงสาเหตทวสด TiO2 (anatase) มประสทธภาพนอยทสดนน เกดจากความเขมแสงทใช

คอนขางต า โดยในการทดลองนใชหลอดไฟเพยง 15 วตต เทานน จงท าใหอเลกตรอนในแถบวาเลนซ

(Valence band) ถกกระตนไดไมเตมทและไมสามารถกระโดดไปยงแถบการน า (Conduction

band) ได สงผลใหเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกไดไมด อกทงวสดดงกลาวมพนทผวในการดดซบนอย

เมอเทยบกบวสด RH-MCM-41 จงท าใหวสด RH-MCM-41 มประสทธภาพดกวาแมการก าจดสเกด

จากกระบวนการดดซบเทานนสอดลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค BET ในขณะทวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41-In-situ มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด สอดคลองกบผลการวเคราะหดวย

เทคนค UV-DRS เนองจากอนภาคโลหะเงนชวยลดคา Band gap energy และชวยดกจบอเลกตรอน

เพอปองกนการรวมตวกนระหวางอเลกตรอนและโฮลตของไทเทเนยมไดออกไซด จงท าใหวสด

ดงกลาวมประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลสงแมจะมกระตนดวยแสงทความเขมแสงต า

นอกจากนยงสอดคลองกบผลวเคราะหดวยเทคนค SEM-EDX และ TEM ทพบการกระจายตวไดด

ของธาตไทเทเนยม ซลกอน โลหะเงน และออกซเจนภายพนผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ

จงชวยเพมประสทธภาพในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกในการก าจดสยอมเมทลนบล

126

รปท 4.30 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV

การเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน ดงแสดงในรปท 4.31

พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ

67.62 รองลงมา คอ วสด RH-MCM-41 มประสทธภาพการดดซบสยอมเมทลนบล รอยละ 42.14

อยางไรกตามวสด TiO2 (anatase) และ Ti-RH-MCM-41 มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบล

ต าทสด รอยละ 15.50 และ 8.60 ตามล าดบ ซงสาเหตทวสด TiO2 (anatase) และ Ti-RH-MCM-41

มประสทธภาพนอยทสดนน เนองจากวสดดงกลาวไมสามารถเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกไดภายใต

แสงทตามองเหน ถงแมวาวสด Ti-RH-MCM-41 จะมพนทผวสงกตาม ดงนนวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41-In-situ มประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลมากทสดภายใตแสงทตามองเหนสอดคลองกบ

ผลการวเคราะหดวยเทคนค UV-DRS เนองจากเมอวสดดงกลาวไดรบการกระตนดวยแสงภายใตแสง

ทตามองเหน ท าใหอเลกตรอนของโลหะเงนเคลอนทจากแถบวาเลนซ (Valence band) ไปอยในแถบ

การน า (Conduction band) ของโลหะเงน จากนนจงยายไปอยในแถบการน า (Conduction band)

ของไทเทเนยมไดออกไซด ซงท าใหอเลกตรอนเกดปฏกรยากบออกซเจนในน ากลายเปนไฮดรอกซล

127

เรดคล (OH radicals) ออกมา ตอมาโฟตอนของโลหะเงนจะท าปฏกรยากบน าและไฮดรอกซลไอออน

ทเกดจากกระบวนการไฮโดรไลซสของไซลานอลกรปใน RH-MCM-41 เกดเปนเกดไฮดรอกซลเรดคล

(OH radicals) ออกมาเชนเดยวกน โดยไฮดรอกซลเรดคล (OH radicals) มความสามารถใน

การสลายโมเลกลของสยอมเมทลนบล ดงแสดงในรปท 4.32 สงผลใหวสดดงกลาวมประสทธภาพใน

การก าจดสยอมเมทลนบลมากทสด

การทดสอบเปรยบเทยบประสทธภาพในการก าจดสยอมของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มประสทธภาพใน การก าจดสยอมเมทลนบลมากทสด

รปท 4.31 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน

128

รปท 4.32 กลไลการท างานของกระบวนการโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ (Tongon, 2013) 4.3 การศกษาคณสมบตของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ in-situ ดวย

ปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกในการสลายสยอมเมทลนบล

การศกษาคณสมบตของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch

(In-situ) ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกในการสลายสยอมเมทลนบล ไดแก จลนพลศาสตรของ

ปฏกรยาโฟโตคะตะตก (Kinetic reaction) ความเขมขนของสยอมสงเคราะหทเหมาะสมในการ

เกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก และปรมาณทเหมาะสมของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Batch

(In-situ) ส าหรบก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

4.3.1 การศกษาจลนพลศาสตรของปฏกรยาโฟโตคะตะตก (Kinetic reaction)

การศกษาจลนพลศาสตรของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอนๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก (Kinetic reaction) ในการสลายสยอมเมทลนบลทความเขมขน 10 -5 โมลาร โดยใชสมการอตราการเกดปฏกรยาอนดบท 1 เทยม

129

(Pseudo first-order) ซงค านวณจากคาคงทของอตราการเกดปฏกรยา ดงแสดงในสมการท 4.9-4.12

(4.9)

เมอ k คอ คาคงทอตราการเกดปฏกรยาอนดบทหนง (ตอนาท) r คอ อตราเกดปฏกรยา (โมลตอลตรตอนาท) C คอ ความเขมขนเรมตน (โมลตอลตร) จากสมการท (4.10) จดรปแบบใหม ดงน

(4.10)

หาปรพนธ (Integration) t=0 ถง t=t จากสมการท 4.10 ดงน

(4.11)

เมอ C0 เปนความเขมขน C ทเวลา t=0 จะได In = kt (4.12)

เมอ C0 คอ ความเขมขนเรมตน (โมลตอลตร) C คอ ความเขมขนทเวลาใด ๆ (โมลตอลตร) t คอ เวลาในการฉายแสง (นาท)

และการสลายตวของสยอมเมทลนบลของสมการอตราการเกดปฏกรยาอนดบท 2

เทยม (Pseudo second-order) ค านวณจากคาคงทของอตราการเกดปฏกรยา ดงแสดงในสมการท

4.13-4.17

130

(4.13)

เมอ k คอ คาคงทอตราการเกดปฏกรยาอนดบทหนง (ตอนาท) r คอ อตกราเกดปฏกรยา (โมลตอลตรตอนาท) C คอ ความเขมขนเรมตน (โมลตอลตร) จากสมการท (4.13) จดรปแบบใหม ดงน

(4.14)

หาปรพนธ (Integration) t=0 ถง t=t จากสมการท 4.14 ดงน

(4.15)

เมอ C0 เปนความเขมขน C ทเวลา t=0 จะได = kt (4.16)

(4.17)

เมอ k คอ คาคงทอตราการเกดปฏกรยาอนดบทสอง (ตอโมลารตอนาท) C0 คอ ความเขมขนเรมตน (โมลตอลตร) C คอ ความเขมขนทเวลาใด ๆ (โมลตอลตร) t คอ เวลาในการฉายแสง (นาท)

131

- การสลายตวของสยอมเมทลนบลดวยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

แบบ Batch (In-situ) ทสงเคราะหได ภายใตแสง UV

เมอน าความเขมขนการสลายตวของสยอมเมทลนบล ความเขมขน 10 -5 โมลาร

ในชวงระยะเวลาการฉายแสง 15 ชวโมง ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV ของวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ มาวเคราะห

ความสมพนธของปฏกรยาอนดบท 1 เทยม คอ InC กบระยะเวลา ดงแสงในรปท 4.33 และ

ความสมพนธของปฏกรยาอนดบท 2 เทยม คอ 1/C กบระยะเวลา ดงแสงในรปท 4.34 พบวาวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Batch (In-situ) ทสงเคราะหไดมคาสมประสทธสหสมพทธ (R2 เขาใกล 1)

ของความสมพนธปฏกรยาอนดบท 2 มากกวาความสมพนธปฏกรยาอนดบท 1 ซงสอดคลองกบผล

การทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV

ในรปท 4.30 อธบายไดวาปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV ทเกดขนมอตราการเกดปฏกรยา

เปน 2 เทา เนองจากทพนผวของวสดนาโนทเตรยมไดเกดกลไกการก าจดส 2 รปแบบพรอมกนคอ

1) การแลกเปลยนอเลกตรอนระหวางวสดนาโนกบสยอมเมทลนบล และ 2) การเกดการดดซบสท

พนผวของวสดนาโนพรอมกนจงท าใหชวงแรกปฏกรยาการสลายตวของสยอมเมทลลนบลเกดขน

อยางรวดเรวและทนท แตเมอเวลาผานไปปฏกรยาเรมเขาสสภาวะสมดลหรอจดยตจงท าใหการ

สลายตวของสยอมเมทลนบลลง

จากการค านวณคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ

(R2) ดงแสดงในตารางท 4.11 พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มคาคงทอตราการเกดปฏกรยา

(k) มากทสดเทากบ 0.0504 ตอโมลตอลตรตอชวโมง แสดงใหเหนวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-

In-situ มความเรวในการเกดปฏกรยากบสยอมเมทลลนบลไดดเมอเทยบกบวสดนาโนชนดอน ๆ

ภายใตแสง UV เนองจากวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มคาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band

gap energy) ทนอย สงผลใหอเลกตรอนสามารถเคลอนทไดเรวจงเกดปฏกรยากบสยอมเมทลนบลได

ดทสดสอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค UV-DRS

132

รปท 4.33 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 1 เทยม ระหวางความเขมขนของเมทลนบลกบระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด TiO2 (anatase) วสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ภายใตแสง UV

133

รปท 4.34 เปรยบเทยบความสมพนธแบบปฏกรยาอนดบ 2 เทยม ระหวางความเขมขนของสยอม เมทลนบลกบเศษสวนระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด TiO2 (anatase) วสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ภายใตแสง UV

134

ตารางท 4.11 เปรยบเทยบคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ (R2) ของ

วสด TiO2 (anatase) วสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ

วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ภายใตแสง UV

ตวอยาง Pseudo-first order Pseudo-second order

R2 k (h-1) R2 k (M-1h-1) RH-MCM-41 0.8959 0.0498 0.9943 0.0312 TiO2 (anatase) 0.9939 0.0213 0.9953 0.0113 Ti-RH-MCM-41-Ex 0.9979 0.0339 0.9963 0.0369 Ag-Ti-MCM-Ex 0.9840 0.0380 0.9993 0.0335 Ag-Ti-MCM-In 0.8208 0.0655 0.9833 0.0504 Ag-Ti-MCM-Semi 0.9941 0.0302 0.9959 0.0142

- การสลายตวของสยอมเมทลนบลดวยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

แบบ Batch (In-situ) ทสงเคราะหไดภายใตแสงทตามองเหน

เมอน าความเขมขนการสลายตวของสยอมเมทลนบล ความเขมขน 10 -5 โมลาร

ในชวงระยะเวลาการฉายแสง 15 ชวโมง ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก ภายใตแสงทตามองเหนของ

วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ มาเขยน

ความสมพนธของปฏกรยาอนดบท 1 เทยม ดงแสดงในรปท 4.35 และความสมพนธของปฏกรยา

อนดบท 2 เทยม ดงแสดงในรปท 4.36 พบวาวสดนาโนทสงเคราะหไดและวสดคะตะลสต อน ๆ มคา

สมประสทธสหสมพทธ (R2 เขาใกล 1) ของความสมพนธปฏกรยาอนดบท 2 มากกวาความสมพนธ

ปฏกรยาอนดบท 1 ซงสอดคลองกบผลการทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลดวย

ปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนในรปท 4.31 อธบายไดวาปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

ภายใตแสงทตามองเหนทเกดขนมอตราการเกดปฏกรยาเปน 2 เทา แตวสดสวนมากจะมคา

สมประสทธสหสมพทธเขาใกล 1 ในกรณความสมพนธปฏกรยาอนดบท 2 อธบายไดวาปฏกรยา

โฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนทเกดขนมอตราการเกดปฏกรยาเปน 2 เทาของความเขมขน

สยอมเมทลนบล ยกเวนวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ มคาสมประสทธสหสมพทธ (R2 เขาใกล 1)

135

ของความสมพนธปฏกรยาอนดบท 1 มากกวาความสมพนธปฏกรยาอนดบท 2 เนองจากปฏกรยา

โฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนของวสดดงกลาวขนอยกบความเขมขนของสเมทลนบล

รปท 4.35 เปรยบเทยบความสมพนธแบบปฏกรยาอนดบ 1 เทยม ระหวางความเขมขนของสยอม

เมทลนบลกบเศษสวนระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด TiO2 (anatase) วสด RH-

MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ

และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ภายใตแสงทตามองเหน

136

รปท 4.36 เปรยบเทยบความสมพนธแบบปฏกรยาอนดบ 2 เทยม ระหวางความเขมขนของสยอม

เมทลนบลกบเศษสวนระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด TiO2 (anatase) วสด

MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ

และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ภายใตแสงทตามองเหน

137

จากการค านวณคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ

(R2) ดงแสดงในตารางท 4.12 พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มคาคงทอตราการเกดปฏกรยา

(k) มากทสดเทากบ 0.1693 ตอโมลตอลตรตอชวโมง แสดงใหเหนวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-

In-situ มความเรวในการเกดปฏกรยากบสยอมเมทลลนบลไดดเมอเทยบกบวสดนาโนชนดอน ๆ

ภายใตแสงทตามองเหน เนองจากวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มคาชองวางระหวางชนพลงงาน

(Band gap energy) ทนอย สงผลใหอ เลกตรอนสามารถเคลอนทไดเรวจงเกดปฏกรยากบสยอม

เมทลนบลไดดทสดสอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค UV-DRS

ตารางท 4.12 เปรยบเทยบคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ (R2)

ของวสด TiO2 (anatase) วสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 -

Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ภายใตแสงท

ตามองเหน

ตวอยาง Pseudo-first order Pseudo-second order

R2 k (h-1) R2 k (M-1h-1) RH-MCM-41 0.9962 0.0279 0.9987 0.0165 TiO2 (anatase) 0.8055 0.0112 0.9532 0.0090 Ti-RH-MCM-41-Ex 0.0503 0.0058 0.6193 0.0037 Ag-Ti-MCM-Ex 0.9963 0.0365 0.9908 0.0167 Ag-Ti-MCM-In 0.7369 0.0744 0.9857 0.1693 Ag-Ti-MCM-Semi 0.9967 0.0277 0.9958 0.0132

ดงนนจากการศกษาจลนพลศาสตรวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ

Batch (In-situ) ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน (Kinetic

reaction) ในการสลายสยอมเมทลนบลทความเขมขน 10-5 โมลาร พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-

In-situ มความสอดคลองกบความสมพนธปฏกรยาอนดบท 2 เทยม และอตราในการเกดปฏกรยาของ

วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ เกดขนเรวกวาวสดคะตะลสตชนดอน ๆ

138

4.3.2 การศกษาความเขมขนของสยอมเมทลนบลทมผลในการเกดปฏกรยาโฟโต

คะตะไลตก

การศกษาความเขมขนของสยอมเมทลนบลทเหมาะสมในการเกดปฏกรยาโฟโต

คะตะไลตก โดยน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) มาเคลอบบนผว

ของพลาสตก (Recycled PS) ขนาด 1.27x1.27 เซนตเมตร (0.5x0.5 นว) และมความหนา 0.8

มลลเมตร จากนนน าไปก าจดสยอมเมทลนบลทความเขมขน 1x10-5 ถง 5x10-5 โมลาร ปรมาตร 60

มลลลตร ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน ซงท าการวดคาการดดกลนแสงของสยอมเมทลนบล

ทก 1 ชวโมง จนกระทงคาการดดกลนแสงคงท จากการศกษาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน ดงแสดงในรปท 4.37 พบวาทความเขมขน 1x10-5 โมลาร วสด

Ag-Ti-RH-MCM-41-in-situ มประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลรอยละ 62.57 และ 67.23

ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน ตามล าดบ ซงสาเหตทเมอความเขมขนของสยอมเมทลนบล

สงขนแตคาประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลลดลง เนองจากขณะทมการเกดปฏกรยาโฟโต

คะตะไลตกจะเกดสารมธยนตร (intermediate) เพมขน ซงสารดงกลาวสามารถเขาไปยบยงการยอย

สลายสารอนทรยท าใหปฏกรยาเกดไดนอยลง นอกจากนความเขมขนของสยอมเมทลนบลยงมผลตอ

การสองผานของแสงไปยงวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-in-situ หากความเขมขนสงสงผลใหสารละลายส

มความเขมมากแสงจงสองผานไปยงวสดเรงปฏกรยาไดนอย การเกดอเลกตรอนและโฮลตเกดได

ไมเตมทจงผลตไฮดรอกซลเรดคล (OH radicals) ไดไมดเทาทควร สงผลใหการเกดปฏกรยาโฟโต

คะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหนในการก าจดสยอมเมทลนบลลดลง

ดงนนความเขมขนของสยอมเมทลนบลทเหมาะสมในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะ

ไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน คอ 1x10-5 โมลาร

139

รปท 4.37 เปรยบเทยบความเขมขนของสยอมเมทลนบลทเหมาะสมในการเกดปฏกรยาโฟโต คะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน

4.3.3 การศกษาปรมาณสยอมเมทลนบลทถกก าจดโดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

การศกษาปรมาณสยอมเมทลนบลทถกก าจดโดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ดวย

ปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน โดยน าผลการศกษาความเขมขนของ

สยอมเมทลนบลทมผลในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก ในหวขอ 4.3.2 มาวเคราะหปรมาณสยอม

เมทลนบลทถกก าจดออกไปโดยปรมาณวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 1 กรม ดงแสดงในรปท 4.38

จากการศกษาพบวาทความเขมขน 1x10-5 โมลาร วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-in-situ มประสทธภาพ

ในการก าจดสยอมเมทลนบลถง 68.14 และ 69.97 มลลกรมตอกรม ภายใตแสง UV และแสงทตา

มองเหน ตามล าดบ จากนนเมอเพมความเขมขนเปน 2x10-5 โมลาร ประสทธภาพในการก าจดสยอม

เมทลนบลลดลง เนองจากความเขมขนทเพมขนท าใหสมความเขมมาก แสงจงสองผานไปยงวสด

ดงกลาวไดนอย สงผลใหอเลกตรอนและโฮลตเกดไดไมเตมประสทธภาพจงผลตไฮดรอกซลเรดคล

(OH radicals) ไดไมดเทาทควร อยางไรกตามเมอเพมความเขมขนเปน 3x10-5-5x10-5 โมลาร พบวา

140

ประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงขนตามความเขมขนของสยอมเมทลนบลทเพมขนภายใต

แสงทตามองเหน ซงสาเหตดงกลาวเกดจากเมอความเขมขนเพมขนท าใหโมเลกลของสยอมเมทลนบล

มความหนาแนนมากขนในปรมาตรเทาเดม จงท าใหโมเลกลดงกลาวถกดดตดบนพนผวของวสด Ag-

Ti-RH-MCM-41 ไดงายขน สงผลใหประประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลเพมขนนนเอง

ดงนนปรมาณความเขมขนทเหมาะสมส าหรบก าจดสยอมเมทลนบลดวยวสด Ag-Ti-

RH-MCM-41 โดยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน คอ 4x10-5 โมลาร

สามารถก าจดสยอมเมทลนบลได 85.34 และ 70.77 มลลกรมตอกรม เนองจากเมอเปรยบเทยบกบ

ความเขมขนอน ๆ แสดงใหเหนวาความเขมขนดงกลาวมประสทธภาพในการก าจดปรมาณสยอม

เมทลนบลมากทสด จากผลดงกลาวยงชใหเหนวาถงแมน าเสยสยอมเมทลนบลเกนคามาตรฐาน แต

วสดทสงเคราะหขนมประสทธภาพในการก าจดใกลเคยงกบน าเสยสยอมทสามารถปลอยไดไมเกนคา

มาตรฐาน คอ 1x10-5 โมลาร ตามมาตรฐาน Japanese industrial standard (JIS R 1703-2)

(Japanese Industrial Standard, 2001)

รปท 4.38 เปรยบเทยบปรมาณสยอมเมทลนบลทเหมาะสมซงถกก าจดโดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน

141

4.3.4 การศกษาปรมาณของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ส าหรบก าจดสยอมเมทลนบล

ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

การศกษาปรมาณทเหมาะสมของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ

Batch (In-situ) โดยน าวสดดงกลาวปรมาณ 30 60 90 120 และ 150 มลลกรม มาเคลอบบนผวของ

พลาสตก (Recycled PS) ขนาด 1.27x1.27 เซน ตเมตร (0.5x0.5 น ว ) และม ความหนา 0.8

มลลเมตร จากนนน าไปก าจดสยอมเมทลนบลทความเขมขน 10-5 โมลาร ปรมาตร 60 มลลลตร

ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน ซงท าการวดคาการดดกลนแสงของสยอมเมทลนบลทก 1

ชวโมง จนกระทงคาการดดกลนแสงคงท จากการศกษาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก ดงแสดง

ในรปท 4.39 พบวาเมอปรมาณวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-in-situ เพมขน สงผลใหประสทธภาพใน

การก าจดสยอมเมทลนบลเพมขนตาม โดยเมอเพมปรมาณของวสดดงกลาวเปน 150 มลลกรม

มประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลสงทสด รอยละ 70.99 และ 76.18 ภายใตแสง UV และแสง

ตาทมองเหน ตามล าดบ

รปท 4.39 เปรยบเทยบปรมาณทเหมาะสมของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ส าหรบก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน

142

การศกษาปรมาณของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ทเหมาะสมส าหรบการ

ก าจดสยอมสงเคราะหดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน พบวาวสด

Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ปรมาณ 90 มลลกรม มประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบล

เหมาะสมทสด โดยสาเหตทเลอกปรมาณ 90 มลลกรม เนองจากเมอเพมปรมาณของวสดดงกลาวเปน

90 และ 120 มลลกรม ประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลเพมขนเลกนอย ซงการเพมขน

ดงกลาวบงบอกถงประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลไมแตกตางกนอยางมนยส าคญ

4.4 การทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ และจลนพลศาสตรของปฏกรยาโฟโต

คะตะไลตก

การทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยวธการโซล-เจล โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน

ไดแก การทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมสงเคราะหดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก และ

จลนพลศาสตรของปฏกรยาโฟโตคะตะตก (Kinetic reaction)

4.4.1 การทดสอบประสทธภาพในการก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยปฏกรยาโฟโต

คะตะไลตก

การทดสอบเปรยบเทยบประสทธภาพในการก าจดสยอมของวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

โดยน าวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 100 มลลกรม มาเคลอบบนผวของพลาสตก (Recycled PS) ขนาด

1x4 เซนตเมตร และมความหนา 0.8 มลลเมตร จากนนน าไปก าจดสยอมโรหตามน บ ทความเขมขน

10 มลลกรมตอลตร ปรมาตร 45 มลลลตร ภายใตแสงทตามองเหน ดวยหลอดประหยดไฟ

อเลกทรอนกสคลเดยไลท ขนาด 23 วตต จ านวน 8 หลอด ซงท าการวดคาการดดกลนแสงของสยอม

โรหตามน บ ทก 1 ชวโมง จนกระทงคาการดดกลนแสงคงท จากการศกษาการเกดปฏกรยา

143

โฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน ดงรปท 4.40 พบวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ม

ประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ สงทสด รอยละ 95.01 รองลงมา คอ วสด TiO2 (anatase)

มประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ รอยละ 94.53 อยางไรกตามวสด RH-MCM-41 ม

ประสทธภาพการดดซบสยอมโรหตามน บ ต าทสด รอยละ 62.05 ซงสาเหตทวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41-In-situ มประสทธภาพมากทสดนนเกดจากวสดดงกลาวสามารถเกดปฏกรยาไดดภายใตแสงทตา

มองเหนสอดคลองกบผลการวเคราะหดวยเทคนค XRD, UV-DRS, SEM-EDX, TEM และ XPS ทม

การกระจายตวของธาตซลกอน ไทเทเนยม โลหะเงน และออกซเจนไดดบนพนผวของวสดดงกลาว

อกทงยงท าปฏกรยาและกอผลกไดด สงผลใหมการดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตามองเหนและมคา

Band gap energy ทต าทสดเมอเปรยบเทยบกบวสดคะตะลสตอน ๆ ส าหรบสาเหตทวสด TiO2

(anatase) มประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ เนองจากในการศกษาดงกลาวใชหลอดไฟทม

ก าลงวตตสงถง 180 วตต จงสงผลใหวสด TiO2 (anatase) ทมความบรสทธรอยละ 99.7 สามารถ

เกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกไดภายใตแสงทตามองเหนเมอก าลงวตตของแสงเพมขนนนเอง

รปท 4.40 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ ของวสด TiO2 วสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน

144

อยางไรกตามในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกบนวสด TiO2 (anatase) พบวา

เมอระยะเวลาในการก าจดสยอมโรหตามน บ เพมขน ลกษณะโครงสรางโมเลกลของสยอมดงกลาว

เปลยนแปลงไปโดยเกด Blue shipt จาก 554 นาโนเมตร ไปยง 496 นาโนเมตร สงเกตไดจากวสด

TiO2 (anatase) มการเปลยนแปลงโครงสรางของสยอมโรหตามน บ เปนทละล าดบขน คอ

N,N,N’-triethyl rhodamine (539 นาโนเมตร, TER) N,N’-diethyl rhodamine (522 นาโนเมตร,

DER) N-ethylrhodamine (510 นาโนเมตร, MER) และเกดเปนผลตภณฑ rhodamine ทความยาว

คลน 498 นาโนเมตร (Zhao, et al., 2011) แสดงให เหนวา TiO2 (anatase) ไมสามารถก าจด

โมเลกลของสไดทงหมดและเปลยนโครงสรางสเทานน จงท าใหความเขมสท 554 นาโนเมตร ลดลง

ดงแสดงในรปท 4.41

145

RH-MCM-41

TiO2 (anatase)

Ag-Ti-MCM-In

รปท 4.41 เปรยบเทยบลกษณะ UV-Vis Spectra การก าจดสยอมโรหตามน บ ของวสด TiO2 วสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง ทตามองเหน

146

4.4.2 การศกษาจลนพลศาสตรของปฏกรยาโฟโตคะตะตก (Kinetic reaction)

การศกษาจลนพลศาสตรของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch

(In-situ) และวสดคะตะลสตอน ๆ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก (Kinetic reaction) ในการสลายส

ยอมโรหตามน บ ทความเขมขน 10 มลลกรมตอลตร โดยใชสมการอตราการเกดปฏกรยาอนดบท 1

เทยม (Pseudo first-order) ซงค านวณจากคาคงทของอตราการเกดปฏกรยา ดงแสดงในสมการท

4.9-4.12 และอตราการเกดปฏกรยาอนดบท 2 เทยม (Pseudo second-order) ค านวณจากคาคงท

ของอตราการเกดปฏกรยา ดงแสดงในสมการท 4.13-4.17

เมอน าความเขมขนการสลายตวของสยอมโรหตามน บ ความเขมขน 10 มลลกรม

ตอลตร ในชวงระยะเวลาการฉายแสง 18 ชวโมง ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก ภายใตแสงทตา

มองเหนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) และวสดคะตะลสตอน

ๆ มาเขยนความสมพนธของปฏกรยาอนดบท 1 เทยม คอ InC กบระยะเวลา ดงแสดงในรปท 4.42

และความสมพนธของปฏกรยาอนดบท 2 เทยม ดงแสดงในรปท 4.43 พบวาวสด RH-MCM-41 วสด

TiO2 (anatase) และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มคาสมประสทธสหสมพทธ (R2 เขาใกล 1)

ของปฏกรยาอนดบท 1 เทยมมากกวาปฏกรยาอนดบท 2 เทยม ซงสอดคลองกบผลการทดสอบ

ประสทธภาพในการก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนใน

รปท 4.40 อธบายไดวาปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหนขนอยกบความเขมขนสยอม

โรหตามน บ ซงจากการค านวณคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ (R2)

ดงแสดงในตารางท 4.13 พบวาวสด RH-MCM-41 วสด TiO2 (anatase) และวสด Ag-Ti-RH-MCM-

41-In-situ ของความสมพนธปฏกรยาอนดบท 1 เทยม มคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) เทากบ

0.0630 0.1819 และ 0.1833 ตอโมลตอลตรตอชวโมง ตามล าดบ และมคาสมประสทธสหสมพทธ

(R2) 0.9928 0.9909 และ 0.9934 ตามล าดบ โดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ มคาคงทอตรา

การเกดปฏกรยา (k) มากทสด แสดงใหเหนวาวสดดงกลาวมความเรวในการเกดปฏกรยากบสยอม

โรหตามน บ ไดดเมอเทยบกบวสดนาโนชนดอน ๆ ภายใตแสงทตามองเหน เนองจากวสด Ag-Ti-RH-

MCM-41-In-situ มคาชองวางระหวางชนพลงงาน (Band gap energy) ทนอยสอดคลองกบผล

การวเคราะหดวยเทคนค UV-DRS สงผลใหอเลกตรอนสามารถเคลอนทไดเรวจงเกดปฏกรยากบส

ยอมเมทลลนบลไดดทสด

147

รปท 4.42 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 1 เทยม ระหวางความเขมขนของโรหตามน บ กบระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด TiO2 (anatase) วสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ภายใตแสงทตามองเหน

148

รปท 4.43 เปรยบเทยบความสมพนธปฏกรยาอนดบ 2 เทยม ระหวางความเขมขนของโรหตามน บ กบระยะเวลาการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด TiO2 (anatase) วสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ภายใตแสงทตามองเหน

ตารางท 4.13 เปรยบเทยบคาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) และคาสมประสทธสหสมพทธ (R2)

ของวสด TiO2 วสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ภายใตแสงทตามองเหน

ตวอยาง Pseudo-first order Pseudo-second order

R2 k (h-1) R2 k (h-1) RH-MCM-41 0.9928 0.0630 0.9887 0.0372 TiO2 (anatase) 0.9909 0.1819 0.8356 0.4418 Ag-Ti-MCM-In 0.9934 0.1833 0.9047 0.4465

149

บทท 5

สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการวจย

งานวจยน เปนการพฒนาวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ (Rice husk silica) ดวยวธการโซล-เจล (Sol-gel) โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน ไดแก ระดบพลงงาน (Microwave power) ระยะเวลา (Reaction time) และอตราสวนของโลหะเงน (Ag molar ratios) ทเหมาะสมในการกอโครงสรางผลก โดยวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Batch (In-situ) ทสงเคราะหไดถกน าไปเคลอบบนพลาสตกรไซเคลประเภทพอลสไตรน (recycled PS) จากนนจงน าไปศกษาประสทธภาพของการบ าบดน าทงสยอมจากอตสาหกรรมสงทอและ ฟอกยอม ซงสามารถสรปผลการศกษาไดตามล าดบดงน

5.1.1 การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยวธการโซล-เจล

แบบ Batch (In-situ) โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน พบวาระดบพลงงานและระยะเวลาทเหมาะสมในการใหความรอนเพอกอโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 คอ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวนของโลหะเงนทเหมาะสม (Ag/Ti/Si) เทากบ 0.1/1/2 ซ งวส ด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ท สงเคราะห ได คดเปนรอยละ 83 ของน าหนกหลงการสงเคราะห มพนทผวเฉลย 98.96 ตารางเมตรตอกรม ปรมาตรรพรน 0.34 ลกบาศกเซนตเมตร ตอกรม และขนาดรพรนประมาณ 13.70 นาโนเมตร อกทงยงแสดงการดดกลนแสงในชวงคลนแสง ทตามองเหนเพมขนอกดวย

5.1.2 การเปรยบเทยบวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยโซล-เจลแบบ

Batch (In-situ) และการพฒนาวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Semi in-situ พบวา

การสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Semi in-situ ไมสงผลใหเกดโครงสรางรพรนรป

หกเหลยม (Hexagonal pore) ของ RH-MCM-41 เหมอนกบการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

150

แบบ Batch (In-situ) อกทงมลกษณะการดดกลนแสงในชวงคลนทตามองเหน และมคา Band gap

energy ใกลเคยงกบวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Batch (In-situ) อกดวย ถงแมจะมรปแบบของ

วธการสงเคราะหทแตกตางกนบางกตาม

5.1.3 การเปรยบเทยบวธการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบ

ดวยวธการโซล -เจลแบบ Batch (In-situ) และการสงเคราะห วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Sequence (Ex-situ) โดยใชไมโครเวฟเปนแหลงใหความรอน พบวาการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 แบบ Batch (In-situ) ท าใหเกดการกระจายตวอยางสม าเสมอของธาตบนพนทผวของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และใหการดดกลนแสงในชวงคลนแสงทตามองเหนมากกวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ นอกจากนนประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโต คะตะไลตกภายใตแสง UV และแสงทตามองเหนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ สงกวาวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ ถง 1.4 เทา และ 1.6 เทา ตามล าดบ

5.1.4 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยวธการโซล-เจลแบบ Batch

(In-situ) มประสทธภาพในการก าจดสยอมเมทลนบล รอยละ 62.57 และ 67.62 ภายใตแสง UV และแสงทตามองเหน ตามล าดบ และมประสทธภาพในการก าจดสยอมโรหตามน บ รอยละ 95.01 ภายใตแสงทตามองเหน โดยมประสทธภาพสงทสดเมอเปรยบเทยบกบวสด TiO2 (anatase) วสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ 5.2 ขอเสนอแนะ

5.2.1 ควรท าการศกษาอตราสวนของสารละลายผสม CTAB และโซเดยมซลเกต และสารละลายผสมไทเทเนยมบวทอกไซดทเหมาะสมในการสงเคราะหวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยวธการโซล-เจลแบบ Batch (In-situ) ซงอาจมผลตอการกอโครงสรางผลกรพรนรปหกเหลยมและผลกไทเทเนยมประเภทอนาเทส

151

5.2.2 ควรท าการศกษาคณสมบตไฮโดรฟลลกและ pHzpc ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซ ลกาแกลบแบบ Batch (In-situ) ซ งอาจมผลตอการน าไปใชงานในการก าจดสารอนทรยทพบในสงแวดลอม

5.2.3 เนองจากในขนตอนการใชงานในการก าจดสยอมเมทลนบลและสยอม

โรหตามน บ ใชระยะเวลาทคอนขางนาน จงควรศกษาความเขมของแสงทใช (ก าลงวตต) และการเตมสารทเปนแหลงไฮดรอกซล (H2O2) ทเหมาะสม เพอใหสามารถเกดปฏกรยาไดเรวยงขน

5.2.4 เนองจากในขนตอนการใชงานเปนการก าจดสยอมทสงเคราะหขนใน

หองปฎบตการ และเปนวธการทดลองก าจดแบบกลม (Batch) ภายในหองปฏบตการเทานน จงควรศกษาการน าไปใชงานในการก าจดน าทงจากอตสาหกรรมฟอกยอมทเกดขนจรง และใชวธการก าจดแบบตอเนอง (Continuous) อกทงศกษาการน าวสดดงกลาวมาใชงานซ า (Regenerations) อกดวย

152

เอกสารอางอง

กณฑรย ศรพงศพนธ. (2557). มลพษทางนา, มหาวทยาลยศลปากร, กรงเทพฯ.

ธนกฤต พรหมทอง. (2552). “การก าจดสและสารอนทรยของน าทงโรงงานสกดน ามนปาลมดวยน า

หมกชวภาพแลเฟนตนรเอเจนต .” วทยานพนธวทยาศาสตรมหาบณฑต , การจดการ

สงแวดลอม, คณะการจดการสงแวดลอม, มหาวทยาลยสงขลานครนทร.

พงษศกด ขาวอนทร. (2555). “การก าจดสยอมจากน าทงโรงงานฟอกยอมโดยใชปฏกรยาชนดฟนฟ

สภาพได.” วทยานพนธวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต, วศวกรรมเคม, คณะวศวกรรมศาสตร,

มหาวทยาลยสงขลานครนทร.

รชนย รกขชาต. (2544). “การก าจดสในน าเสยโดยใชควอรเทอรไนซครอสสลงกเซลลโลสจากตนมน

ส าปะหลง ใบสบปะรด และกาบมะพราว.” วทยานพนธวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต ,

วศวกรรมสงแวดลอม, คณะวศวกรรมศาสตร, จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

สถาบนพฒนาอตสาหกรรมสงทอ . (2552). “ศนยขอมลเชงลกสงทอ.” (ออนไลน) เขาถงไดท

http://www.thaitextile.org/th/textile_intel/index.asp (วนท 20 สงหาคม 2558).

ส านกงานคณะกรรมการพฒนาการเศรษฐกจและสงคมแหงชาต. (2555). “แผนพฒนาเศรษฐกจและ

สงคมแหงชาต ฉบบท 11 (พ.ศ. 2555-2559).” (ออนไลน ) เขาถงได ท http://www.

nesdb.go.th/Portals/ 0/ news/plan/p 1 1/ SummaryPlan1 1 _thai.pdf ( ว น ท 20

สงหาคม 2558).

สดารฒน จรภทรสกล. (2547). “การจดท าฟลมบางไททาเนยมไดออกไซดโดยใชไดเอทาโนลาไมนใน

วธโซล-เจลส าหรบการก าจดโครเมยม (VI) ออกจากน าเสย.” วทยานพนธวศวกรรมศาสตร

มหาบณฑต, วศวกรรมสงแวดลอม, คณะวศวกรรมศาสตร, มหาวทยาลยเทคโนยพระจอม

เกลาธนบร.

อภชาต สนธสมบต. (2544). กระบวนการทางเคมสงทอ, สถาบนเทคโนโลยราชมงคล, ปทมธาน.

153

Addamo, M., Augugliaro, V., Paola, A.D., Lopez, E.G., Loddo, V., Marcì, G. and

Palmisano, L. (2008). “Photocatalytic thin films of TiO2 formed by a sol–gel

process using titanium tetraisopropoxide as the precursor.” Thin Solid Films,

516, 3802-3807.

Amar, K. and George, C. (2005). “Synthesis of Iron (III)-doped titania nanoparticles and

its application for photodegradation of sulforhodamine-B pollutant.” J

Nanopart Res, 7, 489-498.

Areerob, T. (2006). “Surface modification of RH-MCM-41 by sialylation for volatile

organic compounds adsorption.”, Thesis for Master Degree in Environmental

Technology, Mater of Science, King Mongkut’s University of Technology

Thonburi.

Artkla, S., Kim, W., Choi, W. and Wittayakun, J. (2009). “Highly enhanced

photocatalytic degradation of tetramethylammonium on the hybrid catalyst

of titania and MCM-41 obtained from rice husk silica.” Applied Catalysis B:

Environmental, 91, 157-164.

Assink, R.A. and Kay, B.D. (1988). “Sol-gel kinetics I. functional group kinetics.” J Non-

Crystalline Solids, 99, 359-370.

Auvinen, J. and Wirtanen, L. (2008). “The influence of photocatalytic interior paints

on indoor air quality” Atmos Environ, 42, 4101-4112.

Balachandran, K., Vnckatesh, R. and Sivaraj, R. (2010). “Synthesis of nano TiO2-SiO2

composite using sol-gel method: effect on size, surface morphology and

thermal stability.” J Eng Sci Techol, 2, 3695-3700.

Barrera, D., Rocha, V.J., Marenco, L., Oliva, M., and Sapag, K. (2011). “Non-

hydrothermal synthesis of cylindrical mesoporous materials: influence of the

surfactant/silica molar ratio Adsorpt.” Sci Technol, 29, 975-988.

154

Bavykin, D.V., Parmon, V.N., Lapkin, A.A. and Walsh, F.C. (2004). “The effect of

hydrothermal conditions on the mesoporous structure of TiO2 nanotubes.” J

Mater Chem, 14, 3370-3377.

Beck, J.S., Vartuli, J.C., Roth, W.J., Leonowicz, M.E., Kresge, C.T., Schmitt, K.D., Chu,

C.T.W., Olson, D.H., Sheppard, E.W., Mccullen, S.B., Higgins, J.B. and Schlenker,

J.L. ( 1992) . “A new family of mesoporous molecular sieves prepared with

liquid crytal templates.” J Am Chem Soc, 114, 10834-10843.

Behnajady, M.A., Modirshahla, N., Daneshvar, N. and Rabbani, M. (2007).

“Photocatalytic degradation of an azo dye in a tubular continuous-flow

photoreactor with immobilized TiO2 on glass plates.” Chem Eng J, 127, 167-

176.

Bhagiyalakshmi, M., Yun, L.J., Anuradha, R. and Jang, H.T. (2010). “Synthesis of

chloropropylamine grafted mesoporous MCM-41 , MCM-48 and SBA-15 from

rice husk ash: their application to CO2 chemisorption.” J Porous Mater, 17 ,

475-484.

Blake, D.M., Manessa, P.C., Huang, Z., Wolfruma, J.E., Huang, J. and Jacoby, W.A.

(2008). “Application of the photocatalytic chemistry of titanium dioxide to

disinfection and the killing of cancer cells.” Sep Purif Rev, 28, 1-50.

Bokolia, R., Thakur, O.P., Rai, V.K., Sharma, S.K. and Sreenivas, K. (2015). “Dielectric,

ferroelectric and photoluminescence properties of Er3+ doped Bi4Ti3O12

ferroelectric ceramics.” Ceram Inter, 41, 6055-6066.

Bougheloum, C., Messalhi, A. ( 2009) . “Photocatalytic degradation of benzene

derivatives on TiO2 catalyst.” Physics Proc, 2, 1055-1058.

Braconnier, B., Paez, C.A., Lambert, S., Alie, C., Henrist, C. and Poelman, D. (2009).

“Ag- and SiO2-doped porous TiO2 with enhanced thermal stability.” Micropor

Mesop Mater, 122, 247-254.

155

Brinker, C.J. and Scherer, G.W. (1990). Sol-Gel Science, Acedemic Press, INC., San

Diego.

Cao, Y., Tan H., Shi, T., Tang, T., and Li, J. (2008). “Preparation of Ag-doped TiO2

nanoparticles for photocatalytic degradation of acetamiprid in water.” J Chem

Technol Biotechnol, 83, 546-552.

Chau, T.N., Sung, Y.T., Wang, B.B. and Yang, W.D. (2012). "Study on the photocatalytic

degradation of methylene blue dye on titanate nanotube powders prepared

by methanol-thermal process.", Appl Mech Mater, 234, 11-16.

Chen, C.Y., Sandra, L.B., Xin, L.H. and Davis, M.E. (1993). “Studies on mesoporous

materials II. Synthesis mechanism of MCM-41.” Microporous Mater, 2, 27-34.

Chen, H., Wang, F., Zhang, C., Shi, Y., Jin, G. and Yuan, S. (2010). “Preparation of nano-

silica materials: the concept from wheat straw.” J non-Cryst Solids, 356, 2781-

2785.

Cheng, C., Zhou, W., Park, D.H., Klinowski, J., Hargreavesc, M. and Gladdenc L.F.

(1997). “Controlling the channel diameter of the mesoporous molecular sieve

MCM-41.” J Chem Soc, 93, 359-363.

Chiarakorn, S. (2003). “Utilization of rice husk silica for synthesis of mesosporous

molecular sieve MCM-41 applied for catalytic hydrodechlorination of

chlorinated volatile organic compounds.”, Dissertation for degree of Doctor of

philosophy in Environmental Management, Graduate School, Chulalongkorn

University.

Chiarakorn, S., Areerob, T. and Grisdanurak, N. (2007). “Influence of functional silanes

on hydrophobicity of MCM-41 synthesized from rice husk.” Sci Technol Adv

Mat, 8, 110-115.

Choi, H., Stathatos, E. and Dionysiou, D.D. (2007). “Photocatalytic TiO2 films and

membranes for the development of efficient wastewater treatment and reuse

systems.” Desalination, 202, 199-206.

156

Chulhwan, P., Myunggu, L., Byunghwan, L., SeungWook, K., Howard, A.C., Jinwon, L.,

and Sangyong, K. (2007). “Biodegradation and biosorption for decolorization of

synthetic dyes by Funalia trogii.” Bioche En J, 36, 59-65.

Chumee, J., Grisdanurak, N., Neramittagapong, A. and Wittayakun, J. (2009).

“Characterization of platinum–iron catalysts supported on MCM-41

synthesized with rice husk silica and their performance for phenol

hydroxylation.” Sci Technol Adv Mater, 10, 1-6.

Crittenden, J.C., Liu, J., Hand, D.W. and Perram, D.L. (1997). “Photocatalytic oxidation

of chlorinated hydrocarbons in water.” Water Res, 31, 429-438.

Dechakiatkrai, C., Chen, J., Lynam, C., Phanichphant, S. and Wallace, G.G. (2007).

“Photocatalytic oxidation of methanol using titanium dioxide/single-walled

carbon nanotube composite.” J Electrochem Soc, 154, 407-411.

Deyanira, A.B., Guilermo, N.S., Leticia, L.R., Martin, A.I.A., and Francisco, J.C. (2008)

“Titanium-modified MCM-41 prepared by ultrasound and by hydrothermal

treatment, catalysts for acetylation reactions.” J Mex Chem Soc, 52, 175–180.

Duygu, O.H. and Van L.J. (2010). “Removal of color from fruit candy waste by

activated carbon adsorption.” J Food Eng, 101, 106-112.

Ergun, A.N., Kocabaş, Z.O., Baysal, M., Yurum A., and Yurum Y. (2013). “Synthesis of mesoporous MCM-41 materials with low-power microwave heating.” Chem Eng Comm, 200, 1057–1070.

Faust, B.C., Hoffmann, M.R. and Bahnemann, D.W. (1989). “Photocatalytic oxidation of

sulfur dioxide in aqueous suspensions of alpha-iron oxide (Fe2O3).” J Phys

Chem, 93, 6371-6381.

Froschl, T., Hormann, U., Kubiak, P., Kucerova, G., Pfanzelt, M., Weiss, C.K., Behm, R.J.,

Husing, N., Kaiser, U., Landfesterd, K. and Mehrensc, M.E. (2012). “High surface

area crystalline titanium dioxide: potential and limits in electrochemical

energy storage and catalysis.”, Chem Soc Rev, 41, 5313–5360.

157

Fujishima, A. and Honda, K. (1972). “TiO2 photoelectrochemistry and photocatalysis.”

Nature, 238. 37-38.

Ghorbani, F., Younesi, H., Mehrabanb, Z., Celikc, M.S., Ghoreyshid, A.A. and Anbiae, M.

(2013). “Aqueous cadmium ions removal by adsorption on APTMS grafted

mesoporous silica MCM-4 1 in batch and fixed bed column processes.” Int J

Eng, 26, 473-488.

Grisdanurak, N., Chiarakorn, S. and Wittayakun, J. (2003). “Utilization of mesoporous

molecular sieves synthesized from natural source rice husk silica to

Chlorinated Volatile Organic Compounds (CVOCs) adsorption.” Korean J Chem

Eng, 20, 950-955.

Gupta, K., Singh, R.P., Pandey, A., and Pandey, A. (2013). “Photocatalytic antibacterial

performance of TiO2 and Ag-doped TiO2 against S. aureus. P. aeruginosa and E.

coli.” Beilstein J Nanotechnol, 4, 345–351.

Hashimoto, K., Engberg, G., Shimizu, E., Nordin, C., Lindstrom, L.H. and Iyo, M. (2005).

“Reduced d-serine to total serine ratio in the cerebrospinal fluid of drug naive

schizophrenic patients.” Progress in Neuro-Psychopharmacology and

Biological Psychiatry, 29, 767-769.

He, J., Cai, Q.Z., Ji, Y.G., Luo, H.H., Li, D.J. and Yu, B. (2009). “Influence of fluorine on

the structure and photocatalytic activity of TiO2 film prepared in tungstate-

electrolyte via micro-arc oxidation.” J Alloy Compd, 482, 476-481.

Heciak, A., Morawski, A.W., Grzmil, B., and Mozia, S. (2013). “Cu-modified TiO2

photocatalysts for decomposition of acetic acid with simultaneous formation

of C1–C3 hydrocarbons and hydrogen.” Appl Catal B-Environ, 140–141, 108–

114.

Hisanaga, T. and Tanaka, K. (2002). “Photocatalytic degradation of benzene on

zeolite-incorporated TiO2 film.” J Hazard Mater, 93, 331-337.

158

Hoffman M.R., Martin, S.T., Choi, W. and Bahneman, D.W. (1995). “Environmental

applications of semiconductor photocatalysis.” Chem Rev, 95, 69-96.

Hou, X.G., Huang, M.D., Wu, X.L., and Liu, A.D. (2009). “Preparation and studies of

photocatalytic silver-loaded TiO2 films by hybrid sol–gel method.” Chem Eng

J, 146, 42–48.

Hu, Y., Martra, G., Zhang, J., Higashimoto, S., Coluccia, S. and Anpo, M. (2006).

“Characterization of the local structures of Ti-MCM-41 and their

photocatalytic reactivirty for the decomposition of NO into N2 and O2.” J Phys

Chem, 110, 1680-1685.

Hui, K.S. and Chao C.Y.H. (2006). “Synthesis of MCM-41 from coal fly ash by a green

approach: Influence of synthesis pH.” J Hazard Mater, 137, 1135-1148.

Ismail, A.A., and Bahnemann, D.W. (2012). “Pt colloidal accommodated into

mesoporous TiO2 films for photooxidation of acetaldehyde in gas phase.”

Chem Eng J, 203, 174–181.

Jagadale, T.C., Takale, S.P., Sonawane, R.S., Joshi, H.M., Patil, S.I., Kale, B.B. and Ogale,

S.B. (2008). “N-doped TiO2 nanoparticle based visible light photocatalyst by

modified peroxide sol−gel method.” J Phys Chem, 112, 14595–14602.

Japanese Industrial Standard. (2001), Fine ceramics-test method for evaluating self-

cleaning performance of photocatalyst materials, Japanese Standards

Association, Tokyo.

Khalil, M.A.K., Rasmussen, R.A., Shearer, M.J., Chen, Z., Yao, H., and Yang, J. (1998).

“Emissions of methane, nitrous oxide, and other trace gases from rice fields in

China.” J Geophys Res, 103, 25241-25250.

Kiel, S., Grinberg, O., Perkas, N., Charmet, J., Kepner, H. and Gedanken, A. (2012).

“Forming nanoparticles of water-soluble ionic molecules and embedding

them into polymer and glass substrates.” The Beilstein Journal of

Nanotechnology, 3, 267-276.

159

Kim H.J., Han, B., Kim Y.J. and Yoa, S.J. (2010). “Characteristics of an electrostatic

precipitator for submicron particles using non-metallic electrodes and

collection plates.” J Aerosol Sci, 41, 987-997.

Kim, D.S., Chang, J.S., and Kim, W.Y. (1998). “Synthesis of MCM-41 using microwave

heating with ethylene glycol, Sang-Eon Park Corresponding author contact

information.” Catal Today, 44, 301–308.

Kiraz, N., Burunkaya, E., Kesmez, O., Camurlu, H.E., Asilturk, M., Yesil, Z., and Arpac E.

(2011) “Preparation of Sn doped nanometric TiO2 powders by reflux and

hydrothermal syntheses and their characterization” J Sol–Gel Sci Technol, 59,

381–386.

Klankaw, P., Chawengkijwanich, C., Grisdanurak, N., and Chiarakorn, S. (2012). "The

hybrid photocatalyst of TiO2-SiO2 thin film prepared from rice husk silica."

Superlattice Micros, 51, 343-352.

Kresge, C.T., Leonowicz, E.M., Roth, W.J., Vartuli, J.C. and Beck, J.S. (1992). “Ordered

mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template

mechanism.” Nature, 359, 710-712.

Lakshmi, B.B., Dorhout, P.K. and Martin, C.R. (1997). “Sol−gel template synthesis of

semiconductor nanostructures.” Chem Mater, 9, 857–862.

Lang, N. and Tuel, A. (2004). “A fast and efficient ion-exchange procedure to remove

surfactant molecules from MCM-41.” Chem Mater, 16, 1961-1966.

Le, D.B., Passerini, S., Guo, J., Ressler, J., Owens, B.B. and Smyrl, W.H. (1996). “High

surface area V2O5 aerogel intercalation electrodes.” J Electrochem Soc, 143,

2099-2104.

Lee, Y.C., Hong, Y.P., Lee, H.Y., Kim, H., Jung, Y.J., Ko, K.H., Jung, H.S. and Hong, K.S.

(2003). “Photocatalysis and hydrophilicity of doped TiO2 thin films.” J Colloid

Interf Sci, 267, 127-131.

160

Lev, O., Tsionsky, M., Rabinovich, L., Glezer, V., Sampath, S., Pankratov, I. and Gun, J.

(1995). “Organically modified sol-gel sensors.” Anal Chem, 67, 22–30.

Li, Q., Guo, B., Yu, J., Ran, J., Zhang, B., Yan, H. and Gong, J.R. (2011). “Highly efficient

visible-light-driven photocatalytic hydrogen production of CdS-cluster-

decorated graphene nanosheets.” J Am Chem Soc, 133, 10878-10884.

Liou, T.H. (2004). “Preparation and characterization of nano-structured silica from rice

husk.” Mater Sci Eng, 364, 313-323.

Liu, Y., Zeng, Z., Zeng, G., Tang, L., Pang, Y., Li, Z., Liu, C., Lei, X., Wu, M., Ren, P., Liu,

Z., Chen, M. and Xie, G. (2012). “Immobilization of laccase on magnetic

bimodal mesoporous carbon and the application in the removal of phenolic

compounds.” Bioresource Technol, 115, 21-26.

Liuxue, Z., Peng, L. and Zhixing, S. (2006). “A low temperature preparation and

photocatalytical activities of PDVB@ TiO2 hybrid microspheres.” J Mater Sci,

41, 7218-7224.

Luepong, K. and Sasitorn, N. (2010). “Dye effluent treatment with photocatalytic

technique and adsorption process.”, Faculty of Industrial Textile and Fashion

Design, Rajamangala University of Technology Phra Nakhon.

Madhugiri, S., Sun, B., Smirniotis, P.G., Ferraris, J.P., Balkus, K.J.J. (2004). “Electrospun

mesoporous titanium dioxide fibers.” Mircropor Mesopor Mat, 69, 77-83.

Mills, A. and Hunte, S.L. (1997). “An overview of semiconductor photocatalysis.” J

Photoch Photobio A, 108, 1-35.

Misran, H., Singh, R., Begum, S. and Yarmo M.A. (2007). “Processing of mesoporous

silica materials (MCM-41) from coal fly ash.” J Mater Process Tech, 186, 8–13.

Monteiro, R.A.R., Lopes, F.V.S., Silva, A.M.T., Angeloc, J., Silva, G.V., Mendes, A.M.,

Boaventuraa, R.A.R. and Vilar, V.J.P. (2014). “Are TiO2-based exterior paints

useful catalysts for gas-phase photooxidation processes? A case study on n-

decane abatement for air detoxification.” Appl Catal B-Enviro, 147, 988-999.

161

Mozia, S., Tomaszewska, M. and Morawski, A.W. (2007). “Photodegradation of azo

dye Acid Red 18 in a quartz labyrinth flow reactor with immobilized TiO2

bed.” Dyes Pigments, 75, 60-66.

Mukai, S.R., Nishihara, H., Shichi, S. and Tamon, H. (2004). “Preparation of porous TiO2

cryogel fibers through unidirectional freezing of hydrogel followed by freeze-

drying.” Chem Mater, 16, 4987-4991.

Park, S., Kim, D.S., Chang, J., and Kim, W.Y. (1998). "Synthesis of MCM-41 using

microwave heating with ethylene glycol." Catal Today, 44, 301-308.

Peerakiatkhajorn, P., Chawengkijwanich, C., Onreabroy, W. and Chiarakorn S. (2012).

“Novel photocatalytic Ag/TiO2 thin film on polyvinyl chloride for gaseous

BTEX treatment.” Mater Sci Forum, 712, 133-145.

Rice, R.G., Miller, G.W., Robson, C.M. and Hill, A.G. (1980). “Ozone utilization in

europe. In. AIChe Symposium Series, Ozone Institute.” Toronto, 117-134.

Rungrodnimitchai, S., and Supjaroenkul, U. (2009). “Modification of rice straw for

heavy metal ion adsorbents by MW heating.” Prague Meetings on

Macromolecules, Prague, Republic of Chez.

Sahoo, C., Gupta, A.K. and Pal An. (2005). “Photocatalytic degradation of Methyl Red

dye in aqueous solutions under UV irradiation using Ag+ doped TiO2”

Desalination, 181, 91-100.

Sahoo, C., Gupta, A.K., and Pillai, I.M.S. (2013). “Photocatalytic degradation of

methylene blue dye from aqueous solution using silver ion-doped TiO2 and

its application to the degradation of real textile wastewater.” J Environ Sci

Heal A, 47, 1428-1438.

Sangchay, W. (2014). “Fe doped TiO2 thin films coated on glass fiber to inhibit

bacterial of e. coli prepared by sol-gel method.” Digest Journal of

Nanomaterials and Biostructures, 9, 1593-1601.

162

Selvam, P., Bhatia, S.K. and Sonwane, C.G. (2 0 0 1 ). “Recent advances in processing

and characterization of periodic mesoporous MCM-41 silicate molecular

sieves.” Ind Eng Chem Res, 40, 3237–3261.

Shaobin, W. (2008). “A comparative study of fenton and fenton-like reaction kinetics

in decolourisation of wastewater.” Dyes Pigments, 76, 720-714 .

Shen, J.L., Lee, Y.C., Lui, Y.L., Cheng, P.W. and Cheng, C.F. (2003), “Blue-green

photoluminescence in MCM-41 mesoporous nanotubes.” J Phys Condens

Matter, 15, 297-304.

Singh, J., Satpati, B. and Mohapatra, S. (2016) “Structural, optical and plasmonic

properties of Ag-TiO2 hybrid plasmonic nanostructures with enhanced

photocatalytic activity.” Plasmonics, 12, 877-888.

Song, K.Y., Park, M.K., Kwon, Y.T., Lee, H.W., Chung, W.J. and Lee, W.I. (2001).

“Preparation of transparent particulate MoO3/TiO2 and WO3/TiO2 films and

their photocatalytic properties.” Chem Mater, 13, 2349-2355.

Sun, S., Ding, J., Bao, J., Gao, C., Qi, Z. and Li, C. (2010). “Photocatalytic oxidation of

gaseous formaldehyde on TiO2: An in situ DRIFTS study.” Catal Lett, 137, 239-

246.

Sung-Suh, H.M., Choi, J.R., Hah, H.J., Koo, S.M. and Bae, Y.C. (2004). “Comparison of Ag

deposition effects on the photocatalytic activity of nanoparticulate TiO2 under

visible and UV light irradiation.” J Photoch Photobio A, 163, 37-44.

Thomas, J., and Yoon, M. (2012). “Facile synthesis of pure TiO2 (B) nanofibers doped

with gold nanoparticles and solar photocatalytic activities.” Appl Catal B-

Environ, 111, 502–508.

Tongon, W. (2013) “Ag and MCM-41 doped TiO2 thin film and its applications to

indoor air treatment.” Doctor of Philosophy in Environmental Technology,

Graduate School of Energy and Environment, King Mongkut’s University of

Technology Thonburi.

163

Tongon, W., Chawengkijwanich, C, and Chiarakorn, S. (2014) “Visible light responsive

Ag/TiO2/MCM-41 nanocomposite films synthesized by a microwave assisted

sol–gel technique” Superlattice Microst, 69, 108-121.

Trewyn, B.G., Slowing, I.I., Giri, S., Chen, H.T. and Lin, V.S.Y. (2007). “Synthesis and

functionalization of a mesoporous silica nanoparticle based on the sol–gel

process and applications in controlled release.” Acc Chem Res, 40, 846-853.

Tsai, W.T., Hsien, K.J. and Yang, J.M. (2004). “Silica adsorbent prepared from spent

diatomaceous earth and its application to removal of dye from aqueous

solution.” J Colloid and Interf Sci, 275, 428-433.

Viana, M.M., Paula, C.C., Miquita, D.R., and Mohallem, N.D.S. (2011). “Preparation of

nano and microcrystals of silver using titania xerogel matrix as template.” J

Sol–Gel Sci Technol, 59, 19–24.

Vijayalakshmi, R. and Rajendran, V. (2012). “Effect of reaction temperature on size

and optical properties of NiTiO3 nanoparticles.” E-Journal of Chemistry, 9,

282-288.

Wang, H., Wu, Z., Zhao, W. and Guan, B. (2007). “Photocatalytic oxidation of nitrogen

oxides using TiO2 loading on woven glass fabric.” Chemosphere, 66, 185-190.

Wang, J., Yu, Y., Li, S. Guo, L., Wang, E. and Cao, Y. (2013). “Doping behavior of Zr4+

Ions in Zr4+-doped TiO2 nanoparticles.” J Phys Chem, 117, 27120-27126.

Wang, S., Shi, Y., and Ma, X. (2012). “Microwave synthesis, characterization and

transesterification activities of Ti-MCM-41.” Micropor Mesopor Mat, 156, 22-28.

Wang, Y.M., Liu, S.W., Lu, M.K., Wang, S.F., Gu, F., Gai, X.Z., Cui, X.P. and Pan, J. (2004).

“Preparation and photocatalytic properties of Zr4+-doped TiO2 nanocrystals.”

J Mol Catal A-Chem, 215, 137-142.

Wu, C.G. and Bein, T. (1996). “Microwave synthesis of molecular sieve MCM-41.”

Chem Commu, 8, 925-926.

164

Yalcin, N. and Sevinc, V. (2001). “Studies on silica obtained from rice husk”, Ceram

Int, 27, 219-224.

Yamaguchi, Y., Yamazaki, M., Yoshihara, S. and Shirakashi, T. (1998). “Photocatalytic

ZnO films prepared by anodizing.” J Electroanal Chem, 442, 1-3.

Yamashita, H., Harada, M., Misaka, J., Takeuchi, M., Neppolian, B. and Anpo, M. (2003).

“Photocatalytic degradation of organic compounds diluted in water using

visible light-responsive metal ion-implanted TiO2 catalysts: Fe ion-implanted

TiO2.” Catal Today, 84, 191-196.

Yang, D., and James, D.E. (2006). “Treatment of landfill leachate by the Fenton

process.” Water Res, 40, 3683-3694.

Yokoi, T., Tatsumi, T. and Yoshitake, H. (2004). “Fe3+ coordinated to amino-

functionalized MCM-41: an adsorbent for the toxic oxyanion with high

capacity, resistibility to inhibiting anions and reusability after a simple

treatment.” J Colloid Interf Sci, 274, 451-457.

Yonemitsu, M., Tanaka, Y., and Iwamoto, M. (1997). “Metal ion-planted MCM-41. 1.

planting of manganese(II) ion into MCM-41 by a newly developed template-

ion exchange method.” Chem Mater, 9, 2679–2681.

Yu, C., Wei, L., Li, X., Chen, J., Fan, Q. and Yu, J.C. (2013). “Synthesis and

characterization of Ag/TiO2-B nanosquares with high photocatalytic activity

under visible light irradiation.” Mater Sci Eng B, 178, 344-348.

Yurdakal, S., Palmisano, G., Loddo, V., Augugliaro, V. and Palmisano, L. (2008).

“Nanostructured rutile TiO2 for selective photocatalytic oxidation of aromatic

alcohols to aldehydes in water.” J Am Chem Soc, 130, 1568–1569.

Zaleska, A. (2008). “Doped-TiO2: A Review.” Recent patents on engineering, 2, 157-

164.

165

Zhang, P., Yin, S. and Sato, T. (2009). "Synthesis of high-activity TiO2 photocatalyst via

environmentally friendly and novel microwave assisted hydrothermal

process." Appl Catal B-Environ, 89, 118-122.

Zhang, J., Yu, J., Zhang, Y., Li, Q. and Gong, J.R. (2011). “Visible light photocatalytic H2-

production activity of CuS/ZnS porous nanosheets based on photoinduced

interfacial charge transfer.” Nano Lett, 11, 4774-4779.

Zhang, J., Zhou, P., Liu, J. and Yu, J. (2014). “New understanding of the difference of

photocatalytic activity among anatase, rutile and brookite TiO2.” Phys Chem

Chem Phys, 16, 20382-20386.

Zhao, W., Feng, L., Yang, R., Zheng, J. and Li, X. (2011). “Synthesis, characterization,

and photocatalytic properties of Ag modified hollow SiO2/TiO2 hybrid

microspheres.” Appl Catal B-Environ, 103, 101-108.

Zhong, L., Haghighat, F., Blondeau, P. and Kozinski, J. (2010). "Modelling and physical

interpretation of photocatalytic oxidation efficiency in indoor air applications."

Build Environ, 45, 2689-2697.

166

ภาคผนวก

167

ภาคผนวก ก

น าหนกของวสดคะตะลสตทไดจากการสงเคราะห

ตารางภาคผนวกท 1 น าหนกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ จากการศกษาระดบพลงงานท

เหมาะสมตอการสงเคราะห ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

ระดบพลงงาน )วตต(

น าหนกกอนการก าจด สารแมแบบ (กรม)

น าหนกหลงการก าจด สารแมแบบ (กรม)

รอยละ

100 1 0.83 83 200 1 0.87 87 300 1 0.84 84 450 1 0.86 86

ตารางภาคผนวกท 2 น าหนกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ จากการศกษาระดบระยะเวลาท

เหมาะสมตอการสงเคราะห ระดบพลงงาน 100 วตต และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล

ระยะเวลา (นาท)

น าหนกกอนการก าจด สารแมแบบ )กรม(

น าหนกหลงการก าจด สารแมแบบ )กรม(

รอยละ

10 1 0.84 84 20 1 0.83 83 30 1 0.83 83 40 1 0.86 86

168

ตารางภาคผนวกท 3 น าหนกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ จากการศกษาอตราสวนของ

โลหะเงน (Ag molar ratios) ทเหมาะสมตอการสงเคราะห ระดบพลงงาน 100 วตต และระยะเวลา

30 นาท

อตราสวน ของโลหะเงน

น าหนกกอนการก าจด สารแมแบบ )กรม(

น าหนกหลงการก าจด สารแมแบบ )กรม(

รอยละ

0.01 1 0.88 88 0.10 1 0.83 83 0.25 1 0.90 90 0.50 1 0.87 87

ตารางภาคผนวกท 4 น าหนกของวสดดดซบ RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตประเภทอน ๆ

ตวอยาง น าหนกกอนการก าจด สารแมแบบ )กรม(

น าหนกหลงการก าจดสารแมแบบ )กรม(

รอยละ

MCM-41 1 0.77 77 TiO2 (anatase) N/A N/A N/A Ti-RH-MCM-41 1 0.88 88 Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ 1 0.73 73 Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ 1 0.82 82

หมายเหต ผศกษาไมไดท าการสงเคราะหวสด TiO2 ขนมาเอง ท าใหไมมขอมลดงกลาว โดยศกษาเลอกใชวสด TiO2 ทางการคามาใชในการทดลองแทนการสงเคราะห

169

ภาคผนวก ข

น าหนกของวสดคะตะลสตบนแผนพลาสตกรไซเคลพอลสไตรน

ตารางภาคผนวกท 5 น าหนกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ จากการศกษาระดบพลงงานท

เหมาะสมตอการสงเคราะห ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล บนแผน

พลาสตกรไซเคลพอลสไตรน ขนาด 0.5 x 0.5 นว (1.27 x 1.7 เซนตเมตร)

ระดบพลงงาน

แผนท น าหนกเฉลย )กรม(

คาเบยงเบนมาตรฐาน 1 2 3 4 5

100 0.0438 0.0852 0.0572 0.0370 0.0754 0.0597 0.0204 200 0.0538 0.0568 0.0525 0.0535 0.0498 0.0533 0.0025 300 0.0728 0.0813 0.0355 0.0457 0.0665 0.0604 0.0191 450 0.0501 0.0903 0.0509 0.0433 0.0712 0.0612 0.0193

ตารางภาคผนวกท 6 น าหนกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ จากการศกษาระยะเวลาท

เหมาะสมตอการสงเคราะห ระดบพลงงาน 100 วตต และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล บน

แผนพลาสตกรไซเคลพอลสไตรน ขนาด 0.5 x 0.5 นว (1.27 x 1.7 เซนตเมตร)

ระยะเวลา (นาท)

แผนท น าหนกเฉลย )กรม(

คาเบยงเบนมาตรฐาน 1 2 3 4 5

10 0.0301 0.0538 0.0645 0.0534 0.0701 0.0544 0.0153 20 0.0399 0.0657 0.0543 0.0552 0.0531 0.0536 0.0092 30 0.0438 0.0852 0.0572 0.0370 0.0754 0.0597 0.0204 40 0.0403 0.0409 0.0561 0.0491 0.0844 0.0542 0.0181

170

ตารางภาคผนวกท 7 น าหนกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ จากการศกษาความเขมขนของ

โลหะเงน (Ag molar ratios) ทเหมาะสมตอการสงเคราะห ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30

นาท บนแผนพลาสตกรไซเคลพอลสไตรน ขนาด 0.5 x 0.5 นว (1.27 x 1.7 เซนตเมตร)

ความเขมขน Ag

แผนท น าหนกเฉลย )กรม(

คาเบยงเบนมาตรฐาน 1 2 3 4 5

0.01 0.0262 0.0183 0.0421 0.3055 0.0590 0.0902 0.1214 0.10 0.0586 0.0542 0.0352 0.0314 0.0754 0.0510 0.0180 0.25 0.0086 0.0205 0.0412 0.0658 0.0719 0.0416 0.0276 0.50 0.0537 0.0904 0.0466 0.0837 0.1171 0.0783 0.0287

ตารางภาคผนวกท 8 น าหนกของวสดดดซบ RH-MCM-41 และวสดคะตะลสตประเภทอน ๆ บนแผน

พลาสตกรไซเคลพอลสไตรน ขนาด 0.5 x 0.5 นว (1.27 x 1.7 เซนตเมตร)

ตวอยาง แผนท น าหนกเฉลย

)กรม( คาเบยงเบนมาตรฐาน 1 2 3 4 5

MCM-41

0.016

8 0.0

331

0.056

5 0.0

452

0.092

8

0.0489 0.0286

TiO2 (anatase)

0.043

1 0.0

251

0.053

2 0.1

194

0.056

3

0.0594 0.0357

Ti-RH-MCM-41

0.039

3 0.0

321

0.051

0 0.0

339

0.082

2

0.0477 0.0206

Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ

0.024

6 0.0

437

0.036

7 0.0

413

0.041

0

0.0375 0.0076

Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi in-situ

0.018

9 0.0

215

0.032

0 0.0

238

0.075

4

0.0489 0.0286

171

ตารางภาคผนวกท 9 น าหนกของวสดดดซบ RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และ

วสดคะตะลสตประเภทอนๆ บนแผนพลาสตกรไซเคลพอลสไตรน ขนาด 0.39 x 1.57 นว (1 x 4

เซนตเมตร)

ตวอยาง แผนท น าหนกเฉลย

)กรม( คาเบยงเบนมาตรฐาน 1 2 3 4 5

MCM-41

0.120

1

0.128

2

0.134

8

0.085

8

0.097

4

0.1133 0.0209

TiO2 (anatase)

0.123

7

0.166

1

0.233

9

0.222

6

0.124

9

0.1742 0.0523

Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ

0.082

7

0.073

0

0.063

8

0.107

8

0.084

1 0.0823 0.0164

172

ภาคผนวก ค

การวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกดวยเทคนค XRD ของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41

แบบ In-situ โดยเผาทอณหภม 650 องศาเซลเซยส

รปภาคผนวกท 1 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ทระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล และเผาทอณหภม 650 องศาเซลเซยส

173

รปภาคผนวกท 2 ลกษณะโครงสรางผลกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 จากซลกาแกลบดวยเทคนค XRD โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล และเผาทอณหภม 650 องศาเซลเซยส

174

ภาคผนวก ง

การทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอมสงเคราะหดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

1. การทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

ภายใตแสง UV

ภายใตแสงทตามองเหน

รปภาคผนวกท 3 การลดลงของสยอมเมทลนบลภายหลงการก าจดดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 200 300 และ 450 วตต ระยะเวลา 30 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล ภายใตแสง UV และภายใตแสงทตามองเหน

Blank 100 W 200 W 300 W 450 W

Blank 200 W 300 W 450 W 100 W

175

ภายใตแสง UV

ภายใตแสงทตามองเหน

รปภาคผนวกท 4 การลดลงของสยอมเมทลนบลภายหลงการก าจดดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 10 20 30 และ 40 นาท และความเขมขนของโลหะเงน 0.1 โมล ภายใตแสง UV และภายใตแสงทตามองเหน

Blank 20 Min 30 Min 40 Min 10 Min

Blank 20 Min 30 Min 40 Min 10 Min

176

ภายใตแสง UV

ภายใตแสงทตามองเหน

รปภาคผนวกท 5 การลดลงของสยอมเมทลนบลภายหลงการก าจดดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 โดยการใหความรอนดวยไมโครเวฟ ระดบพลงงาน 100 วตต ระยะเวลา 30 นาท และอตราสวน Ag/Ti/Si เทากบ 0.01/1/2 0.1/1/2 0.25/1/2 และ 0.5/1/2 โมล ภายใตแสง UV และภายใตแสงทตามองเหน

Blank 0.01 0.1 0.25 0.5

Blank 0.01 0.1 0.25 0.5

177

ภายใตแสง UV

ภายใตแสงทตามองเหน

รปภาคผนวกท 6 เปรยบเทยบการลดลงของสยอมเมทลนบลภายหลงการก าจดดวยปฏกรยาโฟโต คะตะไลตกของวสด RH-MCM-41 วสด Ti-RH-MCM-41 วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Ex-situ วสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-Semi In-situ ภายใตแสง UV และภายใตแสงทตามองเหน

Blank TiO2 Ti-MCM-41 Ex-situ RH-MCM-41 In-situ Semi-in situ

Blank TiO2 Ti-MCM-41 Ex-situ RH-MCM-41 In-situ Semi-in situ

178

2. การทดสอบประสทธภาพการก าจดสยอมโรหตามน บ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

ก. เมอระยะเวลาฉายแสงผานไป 14 ชวโมง

ข. เมอระยะเวลาฉายแสงผานไป 16 ชวโมง

ค. เมอระยะเวลาฉายแสงผานไป 24 ชวโมง รปภาคผนวกท 7 เปรยบเทยบการลดลงของสยอมโรหตามน บ ภายหลงการก าจดดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกของวสด RH-MCM-41 วสด TiO2 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ภายใตแสงทตามองเหน

Blank RH-MCM-41 TiO2 In-situ

Blank RH-MCM-41 TiO2 In-situ

Blank RH-MCM-41 TiO2 In-situ

179

3. การศกษาความเขมขนของสยอมเมทลนบลทมผลในการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

รปภาคผนวกท 8 เปรยบเทยบความเขมขนของสยอมเมทลนบลทเหมาะสมในการเกดปฏกรยาโฟโต คะตะไลตกของวสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ภายใตแสง UV

รปภาคผนวกท 9 เปรยบเทยบความเขมขนของสยอมเมทลนบลทเหมาะสมในการเกดปฏกรยาโฟโต คะตะไลตกของวสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ภายใตแสงทตามองเหน

180

4. กราฟความเขมขนมาตรฐาน (Calibration Curve) ของสยอมเมทลนบล

รปภาคผนวกท 10 กราฟความเขมขนมาตรฐาน (Calibration Curve) ของสยอมเมทลนบล

181

5. การศกษาปรมาณของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41 ส าหรบก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยา

โฟโตคะตะไลตก

รปภาคผนวกท 11 เปรยบเทยบปรมาณทเหมาะสมของวสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ส าหรบก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสง UV

รปภาคผนวกท 12 เปรยบเทยบปรมาณทเหมาะสมของวสด RH-MCM-41 และวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ส าหรบก าจดสยอมเมทลนบลดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน

182

ภาคผนวก จ

การทดสอบประสทธภาพการก าจดสารอนทรยระเหยงายดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

1. การทดสอบประสทธภาพการก าจดสารเบนซนดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

รปภาคผนวกท 13 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสารเบนซนของวสด RH-MCM-41 วสด TiO2 และ Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน

183

2. การทดสอบประสทธภาพการก าจดสารอะซโตนดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตก

รปภาคผนวกท 14 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจดสารอะซโตนของวสด Ag-Ti-RH-MCM-41-In-situ ดวยปฏกรยาโฟโตคะตะไลตกภายใตแสงทตามองเหน