การสังเคราะห์อนุภาคระดับนาโนเมตรของตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงของซิงก์ออกไซด์จากกากของเสียฝุ่นสังกะสีด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มัล

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการสังเคราะห์ซิงก์ออกไซด์ที่มีอนุภาคขนาดนาโนเมตรจากกากของเสียฝุ่นสังกะสีที่ได้จากอุตสาหกรรมการชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน มาใช้เป็นสารตั้งต้นด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มัล โดยศึกษาตัวแปรต่างๆ ในการสังเคราะห์ ได้แก่ ชนิดของกรดที่ใช้ในการละลายสารตั้งต้น ค่าความเป็นกรดด่าง ในการตกตะกอน อุณหภูมิ เวลา และการเติมสารช่วยกระจายตัวเอชพีซี ต่อสมบัติทาง เฟส สัณฐานของอนุภาค พื้นที่ผิว และ สมบัติการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงโดยการย่อยสลายสารละลายเมทิลีนบลู จากผลการวิเคราะห์ พบว่าการละลายสารตั้งต้นด้วยกรดไนตริกและซัลฟิวริกให้ซิงก์ออกไซด์ที่มีสัณฐานต่างกัน ซิงก์ออกไซด์ที่ได้จากการเตรียมด้วยกรดไนตริกมีความบริสุทธิ์และสมบัติการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงสูงกว่า โดยพีเอชในการตกตะกอนเป็นตัวแปรสำคัญที่มีผลต่อสัณฐาน ขนาดและพื้นที่ผิวของอนุภาค ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อสมบัติการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง นอกจากนี้อุณหภูมิและเวลาในการไฮโดรเทอร์มัลที่เหมาะสมช่วยส่งเสริมความเป็นผลึกของซิงก์ออกไซด์ และส่งเสริมประสิทธิภาพการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง ส่วนผลการเติม HPC พบว่าการเติมปริมาณที่เหมาะสมช่วยส่งเสริมให้อนุภาคกระจายตัวดีและเพิ่มประสิทธิภาพในการย่อยสลายเมทิลีนบลู แต่การเติมในปริมาณน้อยหรือมากเกินไปทำให้อนุภาคเกิดการเกาะกลุ่มกัน จากการศึกษานี้พบว่าอนุภาคซิงก์ออกไซด์บริสุทธิ์รูปร่างแท่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 63 นาโนเมตร ความยาวประมาณ 121 นาโนเมตร และพื้นที่ผิว 15.10 ตารางเมตรต่อกรัม ซึ่งเตรียมจากการละลายฝุ่นสังกะสีด้วยกรดไนตริก ปรับค่าพีเอชในการตกตะกอนที่ 12 เติมเอชพีซี 0.025 กรัม และผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 8 ชั่งโมง แสดงสมบัติการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงในการย่อยสลายสารละลายเมทิลีนบลูสูงที่สุด และแสดงสมบัติการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่ดีโดยทดสอบกับเชื้อ E.coli