Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/64198
| Title: | การพัฒนาวิธีการผลิตเซลลูโลสนาโนคริสตัลจากแบคทีเรียตกแต่งด้วยซิงค์ออกไซด์ควอนตัมดอท |
| Other Titles: | Development of ZnO-Quantum-Dot-Decorated bacterial cellulose nanocrystal fabrication process |
| Authors: | สุภัคพงศ์ เกียรติไพบูลย์เวช |
| Advisors: | สนอง เอกสิทธิ์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Sanong.E@Chula.ac.th |
| Issue Date: | 2561 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | อนุภาคนาโนของซิงค์ออกไซด์ มีศักยภาพในการนำไปใช้งานที่หลากหลาย เช่น เป็นตัวดูดซับแสงยูวี, เป็นสารวัตถุเจือปนอาหาร, ใช้เป็นเม็ดสี, มีคุณสมบัติยับยับยั้งเชื้อแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม อนุภาคนาโนของซิงค์ออกไซด์มีโอกาสเกาะรวมตัวกันและสูญเสียประสิทธิภาพ ดังนั้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียร ผู้วิจัยจึงพัฒนาซิงค์ออกไซด์ควอนตัมดอทที่ตกแต่งบนพื้นผิวของแบคทีเรียลเซลลูโลสนาโนคริสตัล (ZnO QDs@BCNC) ด้วยขนาดที่เล็กลงของซิงค์ออกไซด์ควอนตัมดอททำให้พื้นที่ผิวสัมผัสเพิ่มขึ้น ในขณะที่แบคทีเรียลเซลลูโลสนาโนคริสตัล (BCNC) ช่วยให้ ZnO QDs@BCNC มีความเสถียรมากขึ้น ในขั้นแรก BCNC ถูกเตรียมโดยกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากแบคทีเรียลเซลลูโลสด้วยการบำบัดด้วยด่างและการฟอกสี หลังจากนั้นนำเซลลูโลสดังกล่าวย่อยด้วยกรดไฮโดรคลอริกเป็นเวลา 12 ชั่วโมง ผลผลิตที่ได้คือแบคทีเรียลเซลลูโลส นาโนคริสตัลซึ่งเป็นผลึกรูปทรงเข็มที่มีความยาว 1.60 ± 0.61 ไมโครเมตร และ ความกว้าง 57.8 ± 13.2 นาโนเมตร จากการพิสูจน์อัตลักษณ์ด้วยเครื่อง ATR-FTIR พบว่า BCNC แสดงลักษณะของคริสตัลลีนเซลลูโลสที่มีความบริสุทธิ จากนั้นนำ BCNC แช่ลงในเอทานอลที่มีซิงค์ไอออน (Zn²⁺) เพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อนของ Zn²⁺ กับ BCNC และหยดโพแทสเซียม ไฮดรอกไซด์ลงในสารประกอบเชิงซ้อน Zn²⁺ กับ BCNC เพื่อเปลี่ยน Zn²⁺ ให้เป็น ZnO QDs@BCNC ผลผลิตที่ได้สามารถเรืองสีเหลืองภายใต้รังสียูวี นอกจากนี้ยังสามารถดูดซับแสงความยาวคลื่นมากสุด 340 นาโนเมตร เมื่อนำข้อมูลดังกล่าวไปคำนวณโดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธ์ของการดูดกลืนแสงกับค่าพลังงานของแสงเพื่อหาค่าช่องว่างระหว่างแถบพลังงาน (bandgap energy) จากผลการคำนวณพบว่า ZnO QDs@BCNC มี bandgap energy เท่ากับ 3.56 eV ในขณะที่ค่า bandgap energy ของ ZnO QDs เท่ากับ 3.65 eV เมื่อทดสอบความแข็งแรงของ ZnO QDs ที่ติดบน BCNC พบว่า ZnO QDs ติดอยู่บน BCNC อย่างแข็งแรง แม้ว่าจะสั่นด้วยคลื่นเสียง ZnO QDs ยังคงอยู่บนเส้นใยเช่นเดิม ท้ายที่สุดทดสอบสมบัติโฟโตคะตาไลติกของ ZnO QDs@BCNC โดยใช้คริสตัลไวโอเลต (CV) เป็นต้นแบบ พบว่าความเข้มข้นของ CV ลดลง 87.5% ในเวลา 20 นาทีภายใต้ภาวะกระตุ้นด้วยแสงความยาวคลื่น 340 nm |
| Other Abstract: | Zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) are potent to use in a variety of applications. (e.g. UV absorber, food additive, pigment, anti-bacteria). However, ZnO NPs tend to aggregate and lost their performance. To improve performance and increase stability, we fabricated ZnO quantum dot (ZnO QDs) decorated bacterial cellulose nanocrystals (ZnO QDs@BCNC). The smaller size of ZnO QDs increases the active surface area while the BCNC improve stability of ZnO QDs@BCNC. Firstly, BCNC was prepared by eliminating the impurities from bacterial cellulose pellicle (BC) with alkali treatment and bleaching. After that, cleaned BC was hydrolyzed by hydrochloric acid (HCl) for 12 hours to form BCNC. From the TEM image, the shape of BCNC is rod shape-like nanocrystals (the length, and the width around 1.60 ± 0.61 μm and 57.8 ± 13.2 nm respectively). As characterized by ATR-FTIR, BCNC shows characteristic of the crystalline-cellulose (high ordered cellulose) peak. Then, the BCNC was immersed into EtOH with Zn²⁺ to form the Zn²⁺-BCNC complex. Next, potassium hydroxide (KOH) was dropped to Zn²⁺-BCNC complex to convert Zn²⁺ to the ZnO-quantum-dot decorated bacterial cellulose nanocrystals (ZnO QDs@BCNC), showing yellow luminescence under UV radiation. The product is adsorbed the wavelength of 340 nm and its absorption characteristic could calculate the ZnO QDs@BCNC bandgap energy following the Tauc plot, which is the relation between the energy of the light and the quantity of (αhv)², where α is the absorption coefficient. The result shown that ZnO QDs@BCNC has bandgap energy at 3.56 eV while ZnO QDs has bandgap energy at 3.65 eV. Furthermore, ZnO QDs are strongly deposited on BCNC surface, even sonication cannot shake them off. To evaluate the photocatalytic activity of ZnO QDs@BCNC, Crystal Violet (CV) was used as an organic-chemical-pollutants model. It was found that the concentration of CV decreased by 87.5% in 20 minutes in the presence of 340 nm excitation. |
| Description: | โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2561 |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/64198 |
| Type: | Senior Project |
| Appears in Collections: | Sci - Senior Projects |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Supakpong_K_Se_2561.pdf | 1.55 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.