การศึกษาแบบจำลองโมเลกุลของวัสดุโครงข่ายโลหะ-สารอินทรีย์ฐานเซอร์โคเนียมเพื่อปรับปรุงความสามารถดูดซับและเร่งปฏิกิริยารีดักชันเชิงแสงของคาร์บอนไดออกไซด์

ปรียาภรณ์ กันดี; ไขยนันท์ กำสุวรรณ

dc.contributor.advisor	ณัฏฐพล ภู่ตระกูลโชติ
dc.contributor.author	ปรียาภรณ์ กันดี
dc.contributor.author	ไขยนันท์ กำสุวรรณ
dc.contributor.other	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
dc.date.accessioned	2022-06-24T02:01:41Z
dc.date.available	2022-06-24T02:01:41Z
dc.date.issued	2563
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78942
dc.description	โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาเคมีเทคนิค คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2563	en_US
dc.description.abstract	การพัฒนาเทคโนโลยีการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศและป้องกันภาวะโลกร้อนเป็นสิ่งจำเป็น การนำวัสดุโครงข่ายโลหะสารอินทรีย์ (Metal-organic Frameworks, MOFs) ดูดซับและเร่งปฏิกิริยารีดักชันเชิงแสงของคาร์บอนไดออกไซด์เป็นหนึ่งแนวทางแก้ไขที่ได้รับความสนใจเนื่องจากมีพื้นที่ผิวและความพรุนสูง สามารถปรับแต่งโครงสร้างของลิแกนด์และโลหะเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและมีสมบัติเหมาะสมต่อการใช้งาน โครงการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาแบบจำลองโมเลกุลของวัสดุโครงข่ายโลหะ-สารอินทรีย์ฐานเซอร์โคเนียม [UIO-66(Zr)] และปรับปรุงโครงสร้างของวัสดุเพื่อพัฒนาสมบัติการดูดซับและเร่งปฏิกิริยารีดักชันเชิงแสงเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนภายใต้รังสีมองเห็นได้ด้วยการคำนวณ ทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่น (DFT calculation) โดยศึกษาผลของการปรับปรุงลิแกนด์จากการเพิ่มหมู่ฟังก์ชันเอมีน (Amine Functionalized) ของกรดเทอเรฟทาลิก (Terephthalic acid) 2 ชนิด ได้แก่ เอมีน 2-อะมิโนเทเรฟทาเลต (2-Aminoterephthalate, ATA) และ 2,5-ไดอะมิโนเทเรฟทาเลต (2,5-diaminoterephthalate, DTA) รวมถึงผลของความไม่สมบูรณ์ของผลึก (Defect Structure) ที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และสมบัติเชิงแสงและอิเล็กทรอนิกส์ ผลการจำลองพบว่าการปรับปรุงลิแกนด์โดยการเพิ่มหมู่ฟังก์ชันเอมีนทำให้เกิดการสร้างแถบพลังงานแทรกที่โครงสร้างแถบพลังงานของแถบเวเลนซ์และแถบตัวนำ ส่งผลทำให้ช่องว่างระหว่างแถบพลังงานกระตุ้นลดลงจึงเป็นการเพิ่มความสามารถในการดูดกลืนรังสีในช่วงตามองเห็นได้ (Visible light irradiation) และส่งผลทำให้อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นมีแนวโน้มในการถ่ายโอนและกระจายอยู่บนโครงสร้างของลิแกนด์เป็นหลัก ผลของการเกิดความไม่สมบูรณ์ของผลึกมีผลทำให้เกิดการสร้างออร์บิทัลอะตอม d-orbital ของเซอร์โครเนียมเพิ่มขึ้นที่แถบตัวนำในโครงสร้างแถบพลังงานและมีแนวโน้มในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังกลุ่มโลหะเซอร์โคเนียมเกิดการกระตุ้นให้กลุ่มโลหะเซอร์โคเนียมทำหน้าที่เป็นตำแหน่งกัมมันต์ที่ว่องไวสามารถเกิดปฏิกิริยารีดักชันคาร์บอนไดออกไซด์ได้ดี	en_US
dc.description.abstractalternative	Developing carbon dioxide removal technologies to reduce greenhouse gas emissions into the atmosphere and hence restricting the global warming is essential. Metal organic frameworks (MOFs) constitute a class of materials of particular interest due to their large internal surface and highly ordered pore structure, allowing the inclusion of genuinely different linkers and metals to modify the coordinating groups for performance enhancement. This makes MOFs promising platforms for photocatalytic CO₂ reduction applications. This project aims to investigate the molecular simulation modeling of Zirconium-based Metal-Organic Frameworks materials [coded as UIO-66(Zr)] using DFT calculation and to modify their structures to improve their ability to absorb CO₂ and photo-reduce CO₂ into hydrocarbon compounds under visible light radiation. The effect of amine-functionalized UIO-66(Zr) molecules engaging two types of terephthalic-acid-derivatives ligands; i.e., 2-amino terephthalate (ATA) and 2,5-diaminoterephthalate (DTA) and defect structure on CO₂ adsorption, as well as their optical and electronic properties were also investigated. Simulation results showed amine groups in ATA-and DTA-based linkers can shift first excitation energy deep into visible range due to the formation of electronic state contributed in valence band and conduction band of MOF. Furthermore, the effect of amine functionalization induced electron are localized on the organic linker so photoexciatation is ligand to ligand charge transfer transition, and that the defects in MOF structure increased the formation of d-orbital of Zr atom contributed in conduction band. Electrons can transfer more effectively to the metal Zr-cluster actives sites. The CO₂ reduction nearby the Zr-clusters increases, resulting in an enhancement of CO₂ adsorption and the photocatalytic reduction activity of MOFs.	en_US
dc.language.iso	th	en_US
dc.publisher	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.rights	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.subject	คาร์บอนไดออกไซด์ -- การดูดซึมและการดูดซับ	en_US
dc.subject	สารประกอบเซอร์โคเนียม	en_US
dc.subject	Carbon dioxide -- Absorption and adsorption	en_US
dc.subject	Zirconium compounds	en_US
dc.title	การศึกษาแบบจำลองโมเลกุลของวัสดุโครงข่ายโลหะ-สารอินทรีย์ฐานเซอร์โคเนียมเพื่อปรับปรุงความสามารถดูดซับและเร่งปฏิกิริยารีดักชันเชิงแสงของคาร์บอนไดออกไซด์	en_US
dc.title.alternative	Molecular Simulation Study of Zirconium-Based Metal-Organic Framework for Carbon dioxide Adsorption and Photoreduction Capacity Improvement	en_US
dc.type	Senior Project	en_US
dc.degree.grantor	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US