ผลของลักษณะรูปร่างของโครงสร้างนาโนคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ต่อกระบวนการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเคมีทางแสง

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาลักษณะรูปร่างของฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ที่แตกต่างกันซึ่งส่งผลต่อความสามารถทางไฟฟ้าในกระบวนการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเคมีทางแสง โดยการทดลองเป็นการขึ้นรูปฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ด้วยวิธีการเคลือบโดยอาศัยการนำพาภายใต้ที่แตกต่างกัน ได้แก่ 1) ความเข้มข้นของคอปเปอร์เท่ากับ 0.5 1 และ 2 โมลาร์ที่อัตราส่วนของคอปเปอร์:ซิงค์:ทิน:ซัลเฟอร์คงที่ที่ 2:1:1:8 และ 2) อุณหภูมิระหว่างการขึ้นรูปฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ที่อุณหภูมิห้อง 45ᵒC และ 60ᵒC การทดลองแบ่งออกเป็น 3 ส่วน เริ่มต้นด้วยการขึ้นรูปฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ที่สภาวะต่างๆ จากผลการทดลอง พบว่าฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ที่สังเคราะห์ได้มีโครงสร้างผลึกแบบเคสเตอไรท์ อีกทั้งยังมีสัดส่วนธาตุใกล้เคียงปริมาณสารสัมพันธ์และมีช่องว่างระหว่างแถบพลังงานที่เหมาะสม เมื่อสังเกตลักษณะรูปร่างของชั้นฟิล์มพบว่า เมื่อขึ้นรูปฟิล์มที่เตรียมจากความเข้มข้นของสารตั้งต้นและอุณหภูมิระหว่างการขึ้นรูปที่สูงขึ้น ชั้นฟิล์มมีความเป็นรูพรุนและมีความหนามากขึ้น ส่วนต่อมาเป็นชั้นฟิล์มแคดเมียมซัลไฟด์ที่สังเคราะห์ลงบนฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ด้วยวิธีการเคลือบในอ่างสารเคมี เมื่อสังเกตลักษณะรูปร่างของชั้นฟิล์ม พบการแทรกตัวของอนุภาคแคดเมียมซัลไฟด์ผ่านรูพรุนของฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ ซึ่งสามารถพบได้ในชั้นฟิล์มที่ถูกเตรียมด้วยความเข้มข้นของคอปเปอร์เท่ากับ 1 โมลาร์ ให้อุณหภูมิระหว่างการขึ้นรูปที่ 60ᵒC ส่วนลำดับสุดท้ายเป็นการขึ้นรูปเซลล์ไฟฟ้าเคมี จากการทดสอบสมบัติทางไฟฟ้า พบว่าฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ที่เตรียมจากความเข้มข้นของคอปเปอร์เท่ากับ 1 โมลาร์และที่อุณหภูมิ 60ᵒC ให้ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าสูงสุดถึง 0.03293 mA/cm2 เนื่องจากชั้นฟิล์มมีลักษณะรูปร่างเป็นรูพรุนและความหนาที่เหมาะสม ทำให้อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่จากชั้นคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ไปยังชั้นแคดเมียมซัลไฟด์และยังขั้วไฟฟ้าได้ดียิ่งขึ้นเมื่อเทียบกับลักษณะของฟิล์มคอปเปอร์ซิงค์ทินซัลไฟด์ที่มีความเรียบแน่น