การสังเคราะห์วัสดุนาโนคอป ... · 2015-07-07 ·...

Journal of Graduate School, Pitchayatat 9(1): January - June 2014 105

การสงเคราะหวสดนาโนคอปเปอรออกไซคโดยวธไฮโดรเทอรมล

A Synthesis of CuO Nanostructures by Hydrothermal Method

จระศกด ศรโกศล*1 และ วชรนกร เมฆลา**2

1รร.นาจกพทยาคม ต.ดอนเมย อ.เมองอ�านาจเจรญ จ.อ�านาจเจรญ 370002คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยราชภฏอบลราชธาน ต.ในเมอง อ.เมอง จ.อบลราชธาน 34000

E-mail: [email protected]

บทคดยอ การวจยเรองนมวตถประสงคเพอสงเคราะหวสดนาโนคอปเปอรออกไซดโดยวธไฮโดรเทอรมล และเพอศกษาสมบต

ทางกายภาพของวสดโครงสรางนาโนคอปเปอรออกไซดโครงสรางทางลภาคและสมบตทางฟสกสไดถกศกษาโดยเทคนคการเลยว

เบนของรงสเอกซ กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด และการดดกลนแสงของวสดทสงเคราะหได ผลการวจยพบวา

1) โครงสรางนาโนคอปเปอรออกไซดทสงเคราะหไดมโครงสรางเปนแทงนาโนมลกษณะเปนแบบโมโนคลกนคและมความยาวอย

ระหวาง 300 นาโนเมตรถง 5 ไมโครเมตร และมขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 20 ถง 900 นาโนเมตร 2) อตราสวนของ

โซเดยมไฮดรอกไซดในสารละลายกบคอปเปอรซลเฟต และเวลา มผลตอรปรางพนผวของโครงสรางนาโนคอปเปอรออกไซด

อยางมาก การดดกลนแสงของโครงสรางนาโนคอปเปอรออกไซดแทงนาโนมพคอยทชวง 328 นาโนเมตร เมอน�าคามาค�านวณ

หาแถบชองวางพลงงานไดเทากบ 2.47 eV และความไวตอการตอบสนองสามารถวดไดโดยการวดความตานทานไฟฟา

ของโครงสราง นาโนคอปเปอรออกไซดทสงเคราะหไดมการตอบสนองตอแกส Ethanol และ CO2

ค�าส�าคญ: นาโนคอปเปอรออกไซด ไฮโดรเทอรมล

Abstract

The purposes of this research were to synthesis of CuO nanostructures by hydrothermal method

and to study physical property of CuO nanostructures. The microstructure and morphology of the CuO

nanostructure were examined by X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), UV-VIS

Spectrophotometer and Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometer (EDX). The research findings

were as follows: 1) The CuO was nanorods with monoclinic nanostructures, and their length and width ranged

from 300 nm to 5 µ m and 20 to 900 nm, respectively. 2) The volume ratio of sodium hydroxide in the

solution with copper sulfate and time was found to be a critical effect on the CuO morphology during the

hydrothermal s tage . The absorpt ion peak of the nanorods was about at 328 nm.

The band gap of the CuO nanostructure was estimated to be at 2.47 eV from the UV-vis spectroscopy.

The sensitivity of CuO nanostructure was performed by measurement of electrical resistance at room

temperature for ethanol and CO2 sensor.

Keywords: CuO nanostructure, Hydrothermal

วารสารบณฑตวทยาลย พชญทรรศน 9(1): ม.ค. - ม.ย. 2557106

บทน�า

วสดนาโน (Nanomaterials) เปนวสดทนกวจย

ท วโลกให ความสนใจ เ นองจากศกยภาพของวสด

นาโน ทสามารถน�ามาใชประโยชนไดหลายดาน โดยผาน

โครงสร างในระดบอะตอมซงเป นตวควบคมสมบต

ดานวศวกรรมศาสตร ไดแก มอตราสวนระหวางพนทผว

ตอปรมาตรคอนขางสง มความไวตอปฏกรยาสง มการเกาะ

กลมกนอยางแขงแรงเหนยวแนน มคาความเครยดเชงกล

สงขน การกระจายแสงเพมขน คาสภาพความตานทาน

ไฟฟาเปลยนไป คาความรอนจ�าเพาะสงขน เปนตน สมบต

ทางฟสกสและเคม เชน สภาพแมเหลกทดเปนตวกระตน

ปฏกรยา (Catalysis) ทด หรอพฤตกรรมทางแสง เปนตน

นอกจากน ย งท� า ให เ กดการพฒนาเทคโนโลยด าน

อเลกทรอนกส เซรามกส ตวเกบขอมลแมเหลก (Magnetic

Data Storage) ตลอดจนถงดานวทยาศาสตรและวทยาการ

ดานอนๆ อกมากมาย คอป-เปอรออกไซด (CuO) เปนสาร

นาโนทนาศกษาเนองจากสารคอปเปอรออกไซดเปนสารท

มใชอยในชวตประจ�าวน มสมบตทางแสงและสมบตทางเคม

ทนาสนใจเปนเหตผลทท�าใหมการศกษาวจยเกยวกบการ

สงเคราะหโครงสรางนาโนของคอปเปอรออกไซดเปน

จ�านวนมากโดยทโครงสรางนาโนของสารคอปเปอรออกไซด

ทสงเคราะหไดมดวยกนหลายรปแบบเชน เขมขดนาโน

(Nanobelts) เสนลวดนาโน (Nanowires) รปผเสอ

(Butterflylike) รปทรงหกเหลยม (Hexagonal) รปดาว

(Star-like) รปรบบน (Ribbon-like) เปนตน อยางไรกตาม

การสงเคราะหสารคอปเปอรออกไซดใหมโครงสรางในระดบ

นาโนเมตรนนสามารถท�าไดหลายวธ เชนการปลกดวยไอ

ระเหยเคม (Chemical Vapor Deposition; CVD) เปนการ

ปลกฟลมจากสถานะของไอดวยปฏกรยาเคม ขอเสยของ

การปลกดวยเทคนคนจะตองมหองปฏกรณ 4 ชด ควบคม

อณหภมสวนผสมของกาซ ความดน และอตรา การไหล

ของกาซ และอปกรณอนๆ อกมากมาย การปลกดวยวธ

Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD)

เทคนค MOCVD สามารถใชสรางผวรอยตอทชนในระดบ

ชนเดยว (Monolayer) ระหวางสารกงตวน�าได ระบบ

MOCVD ใชสารประกอบอนทรยของธาตทตองการปลกผลก

มาท�าปฏกรยาเคม ขอเสยของเทคนคนคอ เนองจากกาซท

ใชมพษรายแรงมาก ดงนนระบบเครองมอจงตองมความ

ปลอดภยสง คอ จะเกดการรวไหลของกาซไมไดเลยแมแต

นอย จงท�าใหการจดตงระบบยงยากและเสยคาใชจายสงใน

ดานระบบความปลอดภย เปนตน ซงในแตละวธกมขอด

ขอเสยแตกตางกนไปซงมอกวธหนงทนาสนใจ คอ วธการ

สงเคราะหแบบไฮโดรเทอรมล เปนวธทงายขนตอนไมยง

ยากโดยมองคประกอบ คอ สารละลายในน�าทอณหภมและ

ความดนไอสงเปนการควบคมอณหภมของสารละลาย

ของเหลวหรอสารแขวนลอยตงตนทอณหภมและความดน

สงในทออดความดน ขอบเขตอณหภมทใชจากจดเดอดของ

น�าจนถง จดวกฤตท 347 องศาเซลเซยส และขอบเขตความ

ดนทใชตงแตความดนบรรยากาศจนถง 15 Mpa สภาวะท

จ�าเพาะน จะเปนสภาวะทสามารถรกษาวฏภาคของ

สารละลาย (Solution phase) เกดการถายเทมวลสารอยาง

รวดเรวซงเปนการเปลยนแปลงพลงงานจลนผลของความ

ดนและอณหภมทก�าหนดไวสามารถไปลดพลงงานอสระของ

วฏภาคเพอใหวฏภาคมความสมดลแสดงทระหวางวฏภาค

ของเหลวและกาซ ซงวฏภาคดงกลาวจะไมเสถยรในสภาวะ

บรรยากาศ ดงนนการสงเคราะหคอปเปอรออกไซด

โครงสรางในระดบนาโนจากผงคอปเปอรซลเฟตโดยวธการ

ไฮโดรเทอรมลจงเปนวธทผวจยเลอกศกษาส�าหรบการสราง

นาโนคอปเปอรออกไซด

วตถประสงคของการวจย

1. เพอสงเคราะหวสดนาโนคอปเปอรออกไซด

โดยวธไฮโดรเทอรมล

2. เพอศกษาสมบตทางกายภาพของวสด

โครงสรางนาโนคอปเปอรออกไซด

วธด�าเนนการวจย

ในการวจยครงนไดสงเคราะหคอปเปอรออกไซด

โครงสรางนาโนดวยวธไฮโดรเทอรมล และศกษาโครงสราง

และลกษณะทางกายภาพ โดยใชเทคนคการเลยวเบนของ

รงสเอกซ (X–Ray Diffractometer; XRD) กลองจลทรรศน

อเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning Electron Micros-

copy; SEM) เครองมอตรวจวดปรมาณแสงในชวงรงสยว

(UV-VIS Spectrophotometer) และวเคราะหสารประกอบ

ทางเคมดวยเทคนค Energy Dispersive Spectrometer;

EDX ทมหาวทยาลยอบลราชธาน และมหาวทยาลย

เทคโนโลยสรนาร ในการตรวจวเคราะหคอปเปอรออกไซด

ทสงเคราะหได

การวจยครงน เปนการคอปเปอรออกไซดโครงสราง

นาโนดวยวธไฮโดรเทอรมลในการทดลองมล�าดบขนตอน

ในการสงเคราะหทงหมด 4 ขนตอนดงน ขนตอนท 1)

การเตรยมสารละลาย NaOH เขมขน 10 โมล มขนตอนดงน


(1) ชง NaOH ปรมาตร 40 กรม ลงในบกเกอรขนาด 250

มลลเมตร (2) เทน�ากลนบรสทธปราศจากไอออนลงใน

บกเกอรในขอท 1 จนไดปรมาตรเทากบ 100 มลลลตร

(3) ใชแทงคนสารคนให NaOH ละลายและผสมเปนเนอ

เดยวกนกบน�ากลนจะไดสารลาย NaOH มความเขมขน

10 โมล (4) เตรยม NaOH เพมทมความเขมขน 8 โมล และ

6 โมล ขนตอนท 2) การสงเคราะห CuO โดยกระบวนการ

ไฮโดรเทอรมอล มขนตอนดงน (1) ชง คอปเปอรซลเฟตซง

มลกษณะเปนผลกแขง จ�านวน 2 กรม ใสลงไปในบกเกอร

ขนาด 25 มลลลตร (2) ตวงสารละลาย NaOH ทเตรยมไว

ในขนตอนท 2 (มความเขมขน 10 โมล 8 โมล และ 6 โมล)

ปรมาตร 20 มลลลตร (3) เท NaOH ในขอท 2 รวมกบ

คอปเปอรซลเฟต ในขอ 1 ลงในเทปลอนไลนและปดบอมบ

ใหสนท แลวน�าเขาเตาอบซงอบตามเงอนไข (4) เมออบตาม

เงอนไขในขอท 3 แตละเงอนไขปลอยใหเตาอบเยนลงเทา

อณหภมหองกอนเปดเตาอบ (5) น�าสารตวอยาง ทผานการ

กระบวนการ Hydrothermal ออกจากเตา เทใสบกเกอร

น�าสารตวอยางไปลางดวย น�ากลนบรสทธปราศจากไอออน

เพอปรบคาเปนกลาง (6) หลงจากลาง สารตวอยาง

ดวยน�ากลนแลวจงลางดวยเอทานอลเปนครงสดทายและ

กรองดวยกระดาษกรอง (7) เทสาร สารตวอยาง ทลางเสรจ

แลวในขอท 6 ลงในถวยกระเบอง น�าเขาเตาอบ อบท

อณหภม 80 องศาเซลเซยส เปนเวลา 4 ชวโมง ปลอยทงไว

ใหเตาอบเยนทอณหภมหอง ขนตอนท 3) น�าสารตวอยางท

ผานการ Hydrothermal ไปตรวจสอบวเคราะหผลดวย

เทคนค XRD, SEM, EDX และ UV-VIS Spectrophotom-

eter ขนตอนท 4) การศกษาสมบตการตอบสนองตอแกส

ของโครงสราง nanorods ทอณหภมหองโครงสราง

nanorods มขนตอนดงน (1) น�าโครงสราง Nanorods

ทสงเคราะหไดมาบดผสมสารโพลแอสเทอรลนไกลคอล

2000 ใหเขากนแลวน�ามาเคลอบกบแผนปรนวงจรท

ท�าความสะอาดและอบไลความชนแลว โดยการเคลอบจะ

ตองเคลอบใหบางและสม�าเสมอใหมากทสด น�าแผนปรนวง

จรทเคลอบดวยคอปเปอรออกไซดไปอบใหแหงทอณหภม

60 องศาเซลเซยส นาน 10 นาท ปลอยทงไว ใหเตาอบเยน

ทอณหภมหอง (2) น�าตวอยาง Sensor ทเตรยมไวไปตอเขา

ระบบวดคาการตอบสนองภายในทอควอรซ ควบคม

อณหภมหอง 27 องศาเซลเซยส โดยใชเตาทอตอระบบของ

การวดการตอบสนองของ Gas Sensor ใหความตางศกย

10 โวลต และตอตวตานทาน (RL = 1M) ดงภาพท 3.5 วด

คาความตานทานของ Sensor ในอากาศ (R0) บนทกผล

จากนนปลอยแกส Ethanol และ CO เขาไปในระบบใน

อตราการไหลของแกส 5 L/min ค�านวณคาความตานทาน

ของ sensor ในบรรยากาศของแกส Ethanol ในเวลาทแตก

ตางคอ 5, 10, 15, 20, 25 และ 30 วนาท วดคาความตาง

ศกย RL บนทกคานน (VL) จากนนน�าคาความตางศกยทได

ไปค�านวณหาคา RS และคา Sensitivity

การวเคราะหขอมล

สารประกอบคอปเปอรออกไซดสามารถเตรยมได

จากกระบวนการไฮโดรเทอรมลทอณหภม 160 องศา

เซลเซยส นาน 21 และ 24 ชวโมง เมอวเคราะห SEM พบ

วาโครงสราง nanorods ทสารตวอยางทสงเคราะห ภาย

ใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง

โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 10 โมลตอลตร มขนาดเสนผาน

ศนยกลางอยระหวาง 100 ถง 800 นาโนเมตร และม

ความยาวอยระหวาง 500 นาโนเมตร ถง 3.5 ไมโครเมตร

ทสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศา

เซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด

8 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 20 ถง

500 นาโนเมตร และมความยาวอยระหวาง 300 นาโนเมตร

ถง 2.7 ไมโครเมตร ทสารตวอยางทสงเคราะห ภายใต

อณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง โดย

ใชโซเดยมไฮดรอกไซด 6 โมลตอลตร มขนาดเสนผาน

ศนยกลางอยระหวาง 50 ถง 800 นาโนเมตร และมความ

ยาวอยระหวาง 600 นาโนเมตร ถง 3 ไมโครเมตร ทสาร

ตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศา


10 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 200

นาโนเมตร ถง 900 นาโนเมตร และมความยาวอยระหวาง

700 นาโนเมตร ถง 5 ไมโครเมตร และทสารตวอยางท

สงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปน

เวลา 21 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 8 โมลตอลตร

มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 60 ถง 900 นาโนเมตร

และมความยาวอยระหวาง 1 ถง 5 ไมโครเมตร และเมอ

วเคราะหเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ XRD พบวา

โครงสราง Nanorods ประกอบดวย 2 ระนาบทขนานกน

ในแนวขวางซงเปนผลกเดยวระยะหางระหวางระนาบของ

ขางนอกประมาณ 0.232 นาโนเมตร และขางในมขนาด

ประมาณ 0.274 นาโนเมตร ระนาบท {111} และระนาบ

{110} โครงสราง Monoclinic CuO เกดระนาบของ

Nanorods คอ {111} และระนาบ {110} ตามล�าดบ


Journal of Graduate School, Pityatat 9(1): January – June 2014 11

ตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด

6 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 50 ถง 800 นาโนเมตร และมความยาวอยระหวาง 600

นาโนเมตร ถง 3 ไมโครเมตร ทสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 21 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 10 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 200 นาโนเมตร ถง 900 นาโนเมตร และมความยาวอยระหวาง 700 นาโนเมตร ถง 5 ไมโครเมตร และทสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 21 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 8 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 60 ถง 900 นาโน

เมตร และมความยาวอยระหวาง 1 ถง 5 ไมโครเมตร และเมอวเคราะหเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ XRD พบวาโครงสราง nanorods ประกอบดวย 2 ระนาบทขนานกนในแนวขวางซงเปนผลกเดยวระยะหางระหวางระนาบของขางนอกประมาณ 0.232 นาโนเมตร และขางในมขนาดประมาณ 0.274 นาโนเมตร ระนาบท {111} และระนาบ {110} โครงสราง monoclinic CuO เกดระนาบของ nanorods คอ {111} และระนาบ {110} ตามล าดบ

ภาพท 1 รปแบบการเลยวเบนของรงสเอกซจากตวอยางทงหมดแสดงเฟส CuO

ภาพท 2 รปแบบการเลยวเบนของรงสเอกซจากตวอยาง A1 (10 mol/L at 24 h), A2 (8 mol/L at 24 h), A3 (6

mol/L at 24 h), B1 (10 mol/L at 21 h) และ B1 (8 mol/L at 21 h)

A1 A2 A3 B1 B2



ตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด

6 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 50 ถง 800 นาโนเมตร และมความยาวอยระหวาง 600

นาโนเมตร ถง 3 ไมโครเมตร ทสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 21 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 10 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 200 นาโนเมตร ถง 900 นาโนเมตร และมความยาวอยระหวาง 700 นาโนเมตร ถง 5 ไมโครเมตร และทสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 21 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 8 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 60 ถง 900 นาโน

เมตร และมความยาวอยระหวาง 1 ถง 5 ไมโครเมตร และเมอวเคราะหเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ XRD พบวาโครงสราง nanorods ประกอบดวย 2 ระนาบทขนานกนในแนวขวางซงเปนผลกเดยวระยะหางระหวางระนาบของขางนอกประมาณ 0.232 นาโนเมตร และขางในมขนาดประมาณ 0.274 นาโนเมตร ระนาบท {111} และระนาบ {110} โครงสราง monoclinic CuO เกดระนาบของ nanorods คอ {111} และระนาบ {110} ตามล าดบ




A1 A2 A3 B1 B2



Journal of Graduate School, Pitchayatat 9(1): January - June 2014 109Journal of Graduate School, Pityatat 9(1): January – June 2014 12

(ก) (ข)

(ค) (ง)

(จ)

รปท 3 ภาพถาย SEM ของสารตวอยาง (ก)10 mol/L at 24 h, (ข) 8 mol/L at 24 h, (ค) 6 mol/L at 24 h, (ง)10 mol/L at 21 h, และ (จ) 8 mol/L at 21 h.

ภาพท 3 ภาพถาย SEM ของสารตวอยาง (ก) 10 mol/L at 24 h, (ข) 8 mol/L at 24 h, (ค) 6 mol/L at 24 h,

(ง) 10 mol/L at 21 h, และ (จ) 8 mol/L at 21 h.


จากการสงเคราะหโดยวธไฮโดรเทอรมล ผลตภณฑทงหมด

ทสงเคราะหไดมโครงสรางเปนแบบ Nanorods เมอน�าสาร

ตวอยางทไดไปวเคราะหดวยเครอง EDX พบวา Nanorods

ประกอบดวยธาต Cu และ O และเกดสารประกอบขนคอ

CuO ผลการวเคราะหดวยเครอง EDX ทไดตรงกบผลการ

วเคราะหดวย XRD ทแสดงใหเหน

วาโครงสราง Nanorods ประกอบไปดวยเฟสของ CuO

ซงมโครงสรางแบบ Monoclinic และการวเคราะหดวย

เครอง UV-VIS Spectrophotometer พบวา การดดกลน

แสงของ Nanorods มพคอยทชวง 328 นาโนเมตร และ

เมอน�าคามาค�านวณหา Band Gap มคาเทากบ 2.47 eV


จากการสงเคราะหโดยวธไฮโดรเทอรมล ผลตภณฑทงหมดทสงเคราะหไดมโครงสรางเปนแบบ nanorods เมอน าสารตวอยางทไดไปวเคราะหดวยเครอง EDX พบวา nanorods ประกอบดวยธาต Cu และ O และเกดสารประกอบขนคอ CuO ผลการวเคราะหดวยเครอง EDX ทไดตรงกบผลการวเคราะหดวย XRD ทแสดงใหเหน

วาโครงสราง nanorods ประกอบไปดวยเฟสของ CuO ซงมโครงสรางแบบ monoclinic และการวเคราะหดวยเครอง UV-VIS Spectrophotometer พบวา การดดกลนแสงของ nanorods มพคอยทชวง 328 นาโนเมตร และเมอน าคามาค านวณหา band gap มคาเทากบ 2.47 eV

ตารางท 1 ตารางแสดงการตอบสนองตอแกส Ethanol ของโครงสรางนาโน CuO

ตารางท 2 ตารางแสดงการตอบสนองตอแกส CO 2 ของโครงสรางนาโน CuO Time (Sec.)

Sensitivity A1 A2 A3 B1 B2

5 3.145 3.845 3.047 3.245 3.147 10 5.653 7.625 4.214 5.625 5.143 15 7.763 8.763 5.216 6.935 6.216 20 9.276 9.976 6.441 8.976 6.442 25 10.314 10.314 10.846 10.154 9.984 30 12.469 13.869 13.797 19.797 12.697

Time (Sec.)


5 2.231 2.689 2.476 2.543 2.369 10 2.465 2.988 2.898 2.932 2.561 15 2.784 3.302 3.291 3.299 2.936 20 3.085 3.843 3.795 3.82 3.443 25 3.478 4.421 4.216 4.337 4.054 30 3.654 4.862 4.463 4.642 4.162

A1 A2 A3 B1 B2

ภาพท 4การดดกลนแสงของ nanorods ของ CuO ภาพท 4 การดดกลนแสงของ Nanorods ของ CuO

ตารางท 1 การตอบสนองตอแกส Ethanol ตารางท 2 การตอบสนองตอแกส CO

ของโครงสรางนาโน CuO ของโครงสรางนาโน CuO







5 3.145 3.845 3.047 3.245 3.147 10 5.653 7.625 4.214 5.625 5.143 15 7.763 8.763 5.216 6.935 6.216 20 9.276 9.976 6.441 8.976 6.442 25 10.314 10.314 10.846 10.154 9.984 30 12.469 13.869 13.797 19.797 12.697

Time (Sec.)


5 2.231 2.689 2.476 2.543 2.369 10 2.465 2.988 2.898 2.932 2.561 15 2.784 3.302 3.291 3.299 2.936 20 3.085 3.843 3.795 3.82 3.443 25 3.478 4.421 4.216 4.337 4.054 30 3.654 4.862 4.463 4.642 4.162

A1 A2 A3 B1 B2

ภาพท 4การดดกลนแสงของ nanorods ของ CuO







5 3.145 3.845 3.047 3.245 3.147 10 5.653 7.625 4.214 5.625 5.143 15 7.763 8.763 5.216 6.935 6.216 20 9.276 9.976 6.441 8.976 6.442 25 10.314 10.314 10.846 10.154 9.984 30 12.469 13.869 13.797 19.797 12.697

Time (Sec.)


5 2.231 2.689 2.476 2.543 2.369 10 2.465 2.988 2.898 2.932 2.561 15 2.784 3.302 3.291 3.299 2.936 20 3.085 3.843 3.795 3.82 3.443 25 3.478 4.421 4.216 4.337 4.054 30 3.654 4.862 4.463 4.642 4.162

A1 A2 A3 B1 B2

ภาพท 4การดดกลนแสงของ nanorods ของ CuO

Journal of Graduate School, Pitchayatat 9(1): January - June 2014 111Journal of Graduate School, Pityatat 9(1): January – June 2014 14

ภาพท 4 การตอบสนองตอแกส Ethanol ของโครงสรางนาโน CuO

ภาพท 5 การตอบสนองตอแกส CO 2 ของโครงสรางนาโน CuO

น าโครงสรางนาโนทสงเคราะหไดมาศกษาสมบตการตอบสนองตอแกสโดยอาศยกฎของโอหม (Ohm’s Law) พบวาการตอบสนองตอแกส Ethanol ของโครงสรางนาโนทสงเคราะหดวยวธไฮโดรเทอรมล พบวา CuO มการ

ตอบสนองตอแกส Ethanol ต าสดทเวลา 5 วนาท คอสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 10 โมลตอลตร ใหคาการตอบสนองเทากบ 2.231 และ




ภาพท 5 การตอบสนองตอแกส CO 2 ของโครงสรางนาโน CuO

น าโครงสรางนาโนทสงเคราะหไดมาศกษาสมบตการตอบสนองตอแกสโดยอาศยกฎของโอหม (Ohm’s Law) พบวาการตอบสนองตอแกส Ethanol ของโครงสรางนาโนทสงเคราะหดวยวธไฮโดรเทอรมล พบวา CuO มการ

ตอบสนองตอแกส Ethanol ต าสดทเวลา 5 วนาท คอสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 10 โมลตอลตร ใหคาการตอบสนองเทากบ 2.231 และ

ภาพท 6 การตอบสนองตอแกส CO ของโครงสรางนาโน CuO

น�าโครงสรางนาโนทสงเคราะหไดมาศกษาสมบตการตอบ

สนองตอแกสโดยอาศยกฎของโอหม (Ohm’s Law)

พบวาการตอบสนองตอแกส Ethanol ของโครงสรางนาโน

ทสงเคราะหดวยวธไฮโดรเทอรมล พบวา CuO มการตอบ

สนองตอแกส Ethanol ต�าสดทเวลา 5 วนาท คอสาร



10 โมลตอลตร ใหคาการตอบสนองเทากบ 2.231 และ

สงสดทเวลา 30 วนาท คอ สารตวอยางทสงเคราะห

ภายใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา

24 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 8 โมลตอลตร ใหคา

การตอบสนองเทากบ 4.862 และการตอบสนองตอแกส

Ethanol ของโครงสรางนาโนทสงเคราะหดวยวธไฮโดรเท

อรมอล พบวา CuO มการตอบสนองตอแกส CO ต�าสดท

เวลา 5 วนาท คอสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภม

คงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง โดยใชโซเดย

มไฮดรอกไซด 10 โมลตอลตร ใหคาการตอบสนองเทากบ

3.145 และสงสดทเวลา 30 วนาท คอสารตวอยางท


เวลา 21 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 10 โมลตอลตร


ใหคาการตอบสนองเทากบ 19.80

สรปผลการวจย

1. สารประกอบคอปเปอรออกไซดสามารถเตรยม

ไดจากกระบวนการไฮโดรเทอรมลทอณหภม 160 องศา

เซลเซยส นาน 21 และ 24 ชวโมง เมอวเคราะห SEM พบ

วาโครงสราง Nanorods ทสารตวอยางทสงเคราะห ภาย

ใตอณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง

โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 10 โมลตอลตร มขนาดเสนผาน

ศนยกลางอยระหวาง 100 ถง 800 นาโนเมตร และม

ความยาวอยระหวาง 500 นาโนเมตร ถง 3.5 ไมโครเมตร

ทสารตวอยางทสงเคราะห ภายใตอณหภมคงท 160 องศา

เซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมงโดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 8

โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 20 ถง

500 นาโนเมตร และมความยาวอยระหวาง 300 นาโนเมตร

ถง 2.7 ไมโครเมตร ทสารตวอยางทสงเคราะห ภายใต

อณหภมคงท 160 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง โดย

ใชโซเดยมไฮดรอกไซด 6 โมลตอลตร มขนาดเสนผาน

ศนยกลางอยระหวาง 50 ถง 800 นาโนเมตร และมความ

ยาวอยระหวาง 600 นาโนเมตร ถง 3 ไมโครเมตร ทสาร



10 โมลตอลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 200

นาโนเมตร ถง 900 นาโนเมตร และมความยาวอยระหวาง

700 นาโนเมตร ถง 5 ไมโครเมตร และทสารตวอยางท


เวลา 21 ชวโมง โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด 8 โมลตอ

ลตร มขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 60 ถง 900 นาโน

เมตร และมความยาวอยระหวาง 1 ถง 5 ไมโครเมตร ทงน

อาจเปนผลเนองมาจากผวจยไดใชวธการสงเคราะหดวยวธ

ไฮโดรเทอรมล ทอณหภมทต�าและเวลาคอนขางเรวแตก

สามารถสงเคราะหไดวสดทมโครงสรางในระดบนาโนเมตร

ซงสอดคลองกบงานวจยของ Huiyu Chen (2553:

629–636)

2. เมอน�าวสดทสงเคราะหไดมาวเคราะหดวย

เทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ XRD พบวาโครงสราง

Nanorods ประกอบดวย 2 ระนาบทขนานกนในแนวขวาง

ซงเปนผลกเดยวระยะหางระหวางระนาบของขางนอก

ประมาณ 0.232 นาโนเมตร และขางในมขนาดประมาณ

0.274 นาโนเมตร ระนาบท {111} และระนาบ {110}

โครงสราง Monoclinic CuO เกดระนาบของ Nanorods

คอ {111} และระนาบ {110} ตามล�าดบเมอน�ามาเปรยบ

เทยบฐานขอมล พบวา พคทเกดขนในสารตวอยางไดตรง

กบฐานขอมล The Joint Committee for Powder

Diffeaction Standards (JCPDS) หมายเลข 74-1021 ซง

สอดคลองกบงานวจยปรศฑนช เกษยร (2552) จากการ

สงเคราะหโดยวธไฮโดรเทอรมล ผลตภณฑทงหมดท

สงเคราะหไดมโครงสรางเปนแบบ Nanorods เมอน�าสาร

ตวอยางทไดไปวเคราะหดวยเครอง EDX พบวา Nanorods

ประกอบดวยธาต Cu และ O และเกดสารประกอบขนคอ

CuO ผลการวเคราะหดวยเครอง EDX ทไดตรงกบผลการ

วเคราะหดวย XRD ทแสดงใหเหนวาโครงสราง Nanorods

ประกอบไปดวยเฟสของ CuO ซงมโครงสร างแบบ

Monoclinic และการวเคราะหดวยเครอง UV-VIS

Spectrophotometer พบวา การดดกลนแสงของ

Nanorods มพคอยทชวง 328 นาโนเมตร และเมอน�าคา

มาค�านวณหา band gap มคาเทากบ 2.47 eV ซงเปนคา

นอยกวาทรายงานไวของ CuO ของงานวจย Wei XH และ

Wang LQ (2553: 445-448) ซงมคาเทากบ Eg = 2.60 eV

3. เมอน�าโครงสรางนาโนทสงเคราะหไดมาศกษา

สมบตการตอบสนองตอแกสโดยอาศยกฎของโอหม

(Ohm’s Law) พบวาการตอบสนองตอแกส Ethanol ของ

โครงสรางนาโนทสงเคราะหดวยวธไฮโดรเทอรมล พบวา

CuO มการตอบสนองตอแกส Ethanol และ CO สงสดท

เวลา 30 วนาท คอ 4.86 และ 19.80 จากผลการศกษา

สมสมบตการตอบสนองตอแกสจะสงเกตเหนวาเวลาทใชใน

การปลอยแกสเขาไปในระบบมผลตอคาการตอบสนองของ

โครงสรางนาโนตอแกส ผลจากการศกษาพบวามลกษณะ

แนวโนมสอดคลองกบรายงานของ ปรศฑนช เกษยร (2552)

และโครงสราง Nanorods มการตอบสนองตอแกส

Ethanol และ CO

ขอเสนอแนะ

เนองจากผวจยไดศกษาสมบตการตอบสนอง

ตอแกสของโครงสรางนาโน CuO โดยไดจดท�าเครองมอวด

ขนมาเอง ขอมลทไดจากการทดลองอาจมความคลาด

เคลอน ซงจากการทดลองเบองตนสามารถศกษาไดเฉพาะ

แนวโนมของการตอบสนองตอแกสเทานนซงควรมการใช

เครองมอวดทมความถกตองและแมนย�า เพอการน�าไปใช

ประโยชนตอไป


กตตกรรมประกาศ

งานวจยนส�าเรจไดดวยความรวมมอและความ

ชวยเหลอจากหลายทาน ผทมพระคณทานแรกทผวจยขอ

ขอบพระคณอยางยงคอ อาจารย ดร.วชรนกร เมฆลา

ประธานทปรกษาวทยานพนธซงไดใหค�าแนะน�าตรวจสอบ

แกไขขอบกพรองตางๆ เพอใหวทยานพนธสมบรณทสด

พรอมชแนวทางการวจยตลอดมา ทานตอมาคอ ผชวย

ศาสตราจารย ดร.รกชาต ทาโพธ กรรมการทปรกษา

วทยานพนธ และผชวยศาสตราจารย ดร.สดาพร ตงควนช

ทไดกรณาใหค�าปรกษา แนะน�า เสนอขอคดทเปนประโยชน

และชวยตรวจแกไขโดยละเอยดจนถกต องสมบรณ

ขอขอบพระคณโครงการสงเสรมการผลตครทมความ

สามารถพเศษทางวทยาศาสตรและคณตศาสตร สถาบนสง

เสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย ทใหงบประมาณ

สนบสนนการวจยในครงนคณคาและประโยชนของงานวจย

เลมนผวจยขอมอบใหกบบดา มารดา ครอาจารยทกทานท

ประสทธประสาทความรใหกบผวจย

เอกสารอางอง

ณฐพนธ ศภกา. ไขปรศนา นาโนเทคโนโลย, นาโนเทค

โนโลย. http://www.vcharkan.com/

varticle/324. กรกฎาคม, 2555.

ดสต เครองาม. โซลดสเตดฟสกส. กรงเทพมหานคร:

เอช-เอน การพมพ, 2535.

นวตกรรมและพฒนากระบวนการเรยนร , สถาบน,

เ ค ร อ ง ม อ ว ท ย า ศ า ส ต ร . ก ร ง เ ท พ ฯ :

มหาวทยาลยมหดล, 2551.

บญชา ธนบญสมบต. การศกษาวสดโดยเทคนคดฟ

แฟรกชน. กรงเทพฯ: ส�านกพมพ ส.ส.ท. 2544.

ปรศฑนช เกษยร. การสงเคราะหโครงสรางนาโน

คอปเปอร ออกไซดโดยวธทางความร อน.

วทยานพนธ สาขาวชาฟสกส มหาวทยาลย

อบลราชธาน, 2552.

วชรพนธ พนธ กระว. การเตรยมและการพสจน

เ อกล กษณ ของอน ภ าคท น ไดออก ไซด

ระดบนาโนเมตรและการประยกตใชเปนตว

ตรวจวดแกส. วทยานพนธ วท.ม. สาขาวชา

เคม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร, 2551.

ศภกร ภเกด. วสดนาโน (Nanomaterial) ประโยชน

และผลกระทบ. วารสารวชาการ มหาวทยาลย

อบลราชธาน. 8(1): มกราคม- เมษายน, 2549.

อนกร ภเรองรตน. การสงเคราะหลเทยมนเกลวาเนเดต

ล เทยมนเกลโคบอลตวาเนเดตและนเ กล

โคบอลต วาเนเดต. คณะวทยาศาสตร

มหาวทยาลยสงขลานครนทร, 2550.

Zhu HT, Liu SQ, Xu L, and Zhang CY. Preparation,

characterization and thermal properties

of nanofluids. In Leading Edge Nano-

technology Research Developments.

Edited by: Sabatini DM. New York: NOVA

Science Publisher; 2008: 5-38.

Qi Liu, Yongye Liang, Hongjiang Liu, Jianming Hongc,

and Zheng Xub. Solution phase

synthesisof CuOnanorods. Materials

Chemistry and Physics 98(2006) : 519–522.

Huiyu Chen, Jong-Hak Lee, Yu-Hee Kim, Dong Wook

Shin, Sang-Cheol Park, XianhuiMeng, and

Ji-Beom Yoo. Metallic Copper Nano

structures Synthesized by a Facile

Hydrothermal Method. Journal of

Nanoscience and Nanotechnology Vol.

10(2010): 629–636.

Zhang Y X, Jiang W, Wang L Q. Microfluidic

synthesis of coppernanofluids.

Microfluid Nanofluid 9(2010): 727-735.

Wei X H, and Wang L Q. Microfluidic method for

synthes iz ing Cu2O nanofluids .

J Thermophys Heat Transfer 24(2010):

445-448.

การสังเคราะห์วัสดุนาโนคอป ... · 2015-07-07 ·...

Documents