การสังเคราะห์บิสมัทวานาเดตด้วยกระบวนการเกลือหลอมละลายและฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาเชิงแสงภายใต้แสงช่วงที่ตามองเห็น

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการเติมเกลือหลอมละลายในการสังเคราะห์บิสมัทวานาเดตด้วยกระบวนการเกิดปฏิกิริยาในของแข็งและกระบวนการตกตะกอนร่วม-แคลไซน์ โดยสารตั้งต้นที่ใช้ คือ บิสมัทไนเตรดเพนตะไฮเดรต และแอมโมเนียมเมทาวานาเดต และเกลือที่ใช้มี 3 ชนิด ได้แก่ ลิเทียมไนเตรต โซเดียมไนเตรต และเกลือผสมลิเทียมไนเตรต-โซเดียมไนเตรต โดยทำการศึกษาผลของอัตราส่วนสารตั้งต้นต่อเกลือ (1:0-1:12) และอุณหภูมิในการสังเคราะห์ ผลการศึกษาพบว่าการเติมเกลือในกระบวนการสังเคราะห์ทั้งสองกระบวนการช่วยส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงเฟสของบิสมัทวานาเดตเป็นโครงสร้างโมโนคลินิกที่บริสุทธิ์ได้ที่อุณหภูมิต่ำลงเมื่อเทียบกับการสังเคราะห์ที่ไม่เติมเกลือ อนุภาคบิสมัทวานาเดตที่ได้จากกระบวนการเกิดปฏิกิริยาในสถานะของแข็งมีขนาดที่ใหญ่ระดับหลายร้อยนาโนเมตร รูปร่างและการกระจายขนาดที่ไม่สม่ำเสมอ และอนุภาคเกิดการโตขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิการทำปฏิกิริยา และการเติมเกลือในสัดส่วนที่สูงขึ้น ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการเกิดปฏิกิริยาโฟโตคะตะไลซิสในการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบีภายใต้แสงช่วงที่ตามองเห็นต่ำลง โดยตัวอย่างบิสมัทวานาเดตที่เตรียมด้วยกระบวนการเกิดปฏิกริยาในสถานะของแข็งแบบไม่เติมเกลือทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส ให้ประสิทธิภาพสูงสุด 39.61 เปอร์เซนต์ ในขณะที่กระบวนการตกตะกอนร่วม-แคลไซน์ให้ขนาดอนุภาคบิสมัทวานาเดตระดับนาโนที่มีขนาดที่สม่ำเสมอ และเมื่อเติมเกลือแล้วแคลไซน์ที่อุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวของเกลือ (ประมาณ 30-85 องศาเซลเซียส) ช่วยให้อนุภาคมีการกระจายตัวที่ดี และสม่ำเสมอขึ้น มีพื้นที่ผิวที่สูงขึ้น จึงช่วยส่งเสริมประสิทธิภาพการย่อยสลายสารละลายโรดามีนบีให้สูงขึ้น โดยตัวอย่างบิสมัทวานาเดตที่เตรียมด้วยกระบวนการตกตะกอน แบบเติมเกลือโซเดียมไนเตรต (1:2) แคลไซน์ที่ 340 องศาสเซลเซียส ให้ประสิทธิภาพสูงสุดที่ 67.01 เปอร์เซนต์ ซึ่งสูงกว่าตัวอย่างที่เติมเกลือลิเทียมไนเตรต (1:8) แคลไซน์ที่ 335 องศาสเซลเซียส ตัวอย่างที่เติมเกลือผสมลิเทียมไนเตรต-โซเดียมไนเตรต (1:4) แคลไซน์ที่ 273 องศาสเซลเซียส และตัวอย่างที่ไม่เติมเกลือ แคลไซน์ที่ 500 องศาเซลเซียส ซึ่งมีประสิทธิภาพ 66.67, 59.80 และ 45.24 เปอร์เซนต์ ตามลำดับ