การปรับปรุงสมบัติความเป็นรูพรุนของรีโซซินอลฟอร์มัลดีไฮด์คาร์บอนเจล ที่ผ่านขั้นตอนการทำให้แห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟซึ่งเตรียมโดยใช้คลื่นเหนือเสียง

Abstract

คาร์บอนเจลที่มีรูพรุนแบบมีโซ (Mesoporous carbon gel) โดยปรกติแล้วได้จากการเผาให้เป็นคาร์บอน (Carbonization) ของรีโซซินอล-ฟอร์มัลดีไฮด์ เจล หรือ RF gel ซึ่งสังเคราะห์ได้จากกระบวนการโซล-เจล โพลีคอนเดนเซชัน (Sol-gel Polycondensation) ของรีโซซินอลกับฟอร์กับฟอร์มัลดีไฮด์ ในสารละลายที่มีฤทธิ์เป็นด่างอ่อน และตามด้วยการอบแห้งด้วยสภาวะเหนือวิกฤตหรือการอบแห้งแบบเย็นเยือก โดยในขั้นตอนของการอบแห้งผู้ทำวิจัยได้ศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟซึ่งพบว่าเมื่อใช้คลื่นไมโครเวฟในการอบแห้ง ปริมาณตัวเร่งปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดด่างหรือค่า C/W ต้องมีค่าน้อยกว่า 40 โมลต่อลูกบาศก์เมตร เพื่อรักษารูพรุนแบบมีโซไว้ แต่เมื่อค่า C/W มาก (C/W มากกว่า 40 โมลต่อลูกบาศก์เมตร) คาร์บอนเจลจะมีรูพรุนแบบมีโซน้อยมาก ในงานวิจัยนี้คาร์บอนเจลที่มีรูพรุนแบบมีโซถูกเตรียมขึ้นโดยการปรับเปลี่ยนอัตราส่วนเชิงโมลของรีโซซินอลกับตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดด่างหรือค่า R/C ในสารละลายรีโซซินอล-ฟอร์มัลดีไฮต์ และการใช้คลื่นเหนือเสียงระหว่างขั้นตอนโซล-เจล โพลีคอนเดนเซชัน แล้วตามด้วยการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ (Microwave drying) พบว่าภายใต้สภาวะการเตรียมที่มีค่า C/W สูง (C/W เท่ากับ 80 โมลต่อลูกบาศก์เมตร) การใช้คลื่นเหนือเสียงและการเพิ่มค่า R/C ในสารละลายรีโซซินอล-ฟอร์มัลดีไฮด์ในช่วง 100 ถึง 200 โมลต่อโมล ทำให้คาร์บอนเจลที่ได้จากการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟสามารถรักษารูพรุนแบบมีโซไว้ได้หลังการเผาให้เป็นคาร์บอน นอกจากนี้ยังพบว่าสามารถใช้คลื่นไมโครเวฟในขั้นตอนการอบแห้ง คาร์บอนที่มีสัณฐานของช่องว่างแบบแมคโครระหว่างอนุภาคคาร์บอนที่เชื่อมทะลุถึงกันทั่วทั้งเนื้อวัสดุ (3 Dimentional interconnected macroporous monolith carbon gel; 3D-IMM) ได้