การสังเคราะห์และการหาลักษณะสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงไทเทเนียดัดแปรด้วยทองแดงและเหล็ก

Abstract

ตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนีย/ซิลิกาที่โดปด้วย Fe₃+ และ Cu₂+ ปริมาณ 0-1 เปอร์เซ็นต์โดย โมลถูกสังเคราะห์โดยวิธีการไฮโดรไลซิสไทเทเนียมไตรคลอไรด์ในภาวะที่มีซิลิกาเป็นซับสเตรตกับสารละลายไนเตรตของโลหะที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 24 ชั่วโมง เพื่อลดแถบช่องว่างพลังงานและอัตราเร็วในการรวมตัวกันของคู่อิเล็กตรอน-โฮล ส่งผลให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงสามารถใช้งานในช่วงแสงวิสิเบิลได้ จากนั้นนำผงตัวอย่างที่เตรียมได้มาวิเคราะห์ลักษณะสมบัติคือ วิเคราะห์องค์ประกอบทางเฟส ธาตุและองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างจุลภาค การกระจายตัวของขนาดอนุภาค พื้นที่ผิวจำเพาะ การกระจายตัวของรูพรุน การเกิดพันธะทางเคมีและหมู่ฟังก์ชัน จากการทดสอบพบว่าผงตัวอย่างไทเทเนีย/ซิลิกาที่โดปด้วย Fe₃+และ Cu₂+ มีสีเหลืองอ่อนและเขียวอ่อนตามลำดับโดยความเข้มสีของสารตัวอย่างจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณของโลหะที่โดป ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์ธาตุที่พบว่ามี Fe และ Cu อยู่บนอนุภาคไทเทเนีย/ซิลิกา และพบว่าสารตัวอย่างทุกตัวมีอะนาเทสเป็นเฟสหลัก ปฏิกิริยาเชิงแสงภายใต้แสงยูวีและวิสิเบิลถูกศึกษาและประเมินผลผ่านปฏิกิริยาทางจลนศาสตร์ในการย่อยสลายสารละลายเมทิลีนบลูโดยเปรียบเทียบกับการใช้ไทเทเนียที่สังเคราะห์ได้และไทเทเนีย-P25 พบว่าการมีซิลิกาซับสเตรตที่เคลือบผิวด้วยอะนาเทสอสัณฐาน ทำให้พื้นที่ผิวจำเพาะและขนาดรูพรุนของผงไทเทเนีย/ซิลิกาที่โดปและไม่โดปมีค่าเพิ่มขึ้นซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของปฏิกิริยาเชิงแสงในการดูดซับสารละลายเมทิลีนบลูก่อนการฉายแสง และการย่อยสลายสารละลายเมทิลีนบลูเมื่อทำการฉายแสง จากผลการทดลองพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนีย/ซิลิกาที่โดปและไม่โดปสามารถนำมาใช้งานได้ทั้งในช่วงแสงยูวีและวิสิเบิล