การสังเคราะห์โดยใช้ไมโครเวฟและการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของไทเทเนียมไดออกไซด์ระดับนาโนเมตร

Abstract

ไทเทเนียมไดออกไซด์ระดับนาโนเมตรถูกสังเคราะห์โดยการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสของไมโครเวฟให้ไทเทเนียมออกซีซัลเฟต และโซเดียมไฮดรอกไซด์ด้วยพลังงานจากรังสีไมโครเวฟ พบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้ประกอบด้วยเฟสผสมของทั้งสามเฟสคือ อนาเทส บรูคไคต์ และ รูไทล์ โดยสมบัติของไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ได้ขึ้นอยู่กับภาวะในการสังเคราะห์คือ (1) pH ในการสังเคราะห์ (2) กำลังวัตต์ไมโครเวฟ (3) เวลาในการสังเคราะห์ในไมโครเวฟ (4) เวลาตั้งทิ้งไว้ให้ตกตะกอน และ (5) อุณหภูมิในการเผาแคลไซน์ ซึ่งในการหาปริมาณของแต่ละเฟสและขนาดของผลึกได้ใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ โดยใช้หลักการของรีทเวลด์ และสมการเชอเรอร์ ตามลำดับ จากการทดลองพบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในแง่ของปริมาณเฟสและขนาดผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เตรียมภายใต้ภาวะที่แตกต่างกัน ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงอาจใช้เป็นแนวทางในการเลือกภาวะการสังเคราะห์ไทเทเนียมไดออกไซด์ให้ได้เฟสหลักที่ต้องการได้ จากการศึกษาสัณฐานวิทยาของผงไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าเกิดการเกาะตัวกันของอนุภาค และมีขนาดอนุภาคแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแต่ละภาวะ เมื่อวัดขนาดอนุภาค การกระจายขนาดอนุภาคและประจุพื้นผิวด้วยเครื่องซีตาไซเซอร์ พบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ได้มีขนาดอยู่ในระดับนาโนเมตร และมีการกระจายตัวที่ดี มีประจุลบสูง และศึกษาความสามารถในการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง โดยการวัดการสลายตัวของเมทิลีน บลู ด้วยเครื่องยูวี-วิสิเบิลสเปกโตรโฟโตมิเตอร์เปรียบเทียบกับไทเทเนียมไดออกไซด์ทางการค้า P25 ผลการศึกษาพบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้จากภาวะของสารละลายที่ pH 10 พลังงานไมโครเวฟ 100 วัตต์ เป็นเวลา 10 นาที ตั้งทิ้งไว้ให้ตกตะกอน 42 ชั่วโมง และแยกสารตัวอย่างด้วยเทคนิคการเซนตริฟิวจ์ มีประสิทธิภาพในการสลาย เมทิลีน บลู ได้ดีที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับไทเทเนียมไดออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้จากภาวะอื่นๆ รวมทั้ง P25