สมบัติของวัสดุโครงสร้างนาโนที่มีส่วนประกอบของไทเทเนียมไดออกไซด์ และซิลิกอนไดออกไซด์ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล

บทคัดย่อ

             การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสังเคราะห์วัสดุโครงสร้างนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์กับซิลิกอนไดออกไซด์ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลและศึกษาสมบัติทางกายภาพและสมบัติทางแสงของวัสดุโครงสร้างนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์กับซิลิกอนไดออกไซด์ โดยนำแกลบข้าวมาแช่ด้วยกรดไฮโดรคลอริกที่มีความเข้มข้น 2 โมลาร์ เป็นเวลา 24 ชั่วโมงและเผาที่อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ได้ซิลิกอนไดออกไซด์ขนาดอนุภาค 1-2 ไมโครเมตร สำหรับใช้เป็นสารตั้งต้นเพื่อเตรียมวัสดุโครงสร้างนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์กับซิลิกอนไดออกไซด์โดยใช้อัตราส่วนโดยมวลไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อซิลิกอนไดออกไซด์ 1:10, 3:10, 4:10 และ 5:10 ในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 10 โมลาร์ อุณหภูมิ 180 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง เมื่อนำสารตัวอย่างไปทดสอบด้วยเครื่อง XRD พบว่า สารตัวอย่างประกอบด้วย ไทเทเนียมไดออกไซด์ 38.62-46.73 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก เมื่อทดสอบด้วยเครื่อง SEM พบว่า มีวัตถุรูปทรงรีขนาดประมาณ 1 ไมโครเมตร และมีอนุภาคขนาดเล็กเกาะที่ผิวของอนุภาคทรงรี เมื่อนำวัสดุโครงสร้างนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์กับซิลิกอนไดออกไซด์มาศึกษาสมบัติทางแสง โดยทำเป็นฟิล์มบางบนกระจกก่อนนำมาทดสอบด้วยเครื่อง UV-Visible พบว่า มีค่าการดูดกลืนแสงในช่วงความยาวคลื่น 230-268 นาโนเมตร เมื่อนำมาคำนวณหาพลังงานแถบช่องว่างด้วยวิธี Tauc’s plot พบว่ามีค่า 3.565-3.602 eV

คำสำคัญ: ไทเทเนียมไดออกไซด์ ซิลิกอนไดออกไซด์ โครงสร้างนาโน  ไฮโดรเทอร์มอล

 

Abstract

              The purpose of this work was to synthesize titanium dioxide with silicon dioxide nanostructure by hydrothermal method. The physical properties and optical property were investigated. To obtain silicon, rice hushes were used as starting materials and soaked in 2 M hydrochloric acid for 24 hours and fired at 700 °C for 2 hours. The result shows that silicon dioxide was 1-2 μm in diameter. Titanium dioxide (TiO2) and silicon dioxide (SiO2) were used with the weight ratios of TiO2: SiO2 as 1: 10, 3: 10, 4: 10 and 5: 10, respectively, to synthesize in hydrothermal condition with sodium hydroxide 10 M at 180 °C for 24 hours. The XRD data analysis shows that the samples have new crystalline structures of titanium dioxide and silicon dioxide. XRF data indicates that the samples were composted of titanium dioxide 50.22-59.28% and silicon dioxide 38.62-46.73% by weight. SEM images reveal that the size of the particles is about 1 µm in diameter. The shape of the particles is oval. UV-visible spectroscopy was used to study optical property. The result shows that the films of the nanostructures absorb energy in the range of ultraviolet light, 230-268 nm. Tauc’s plot calculation found band gap energy was between 3.565-3.602 eV

 Keywords: TiO2, SiO2, Nanostructure, Hydrothermal

ดาวน์โหลดฉบับเต็ม
: 1001