การสังเคราะห์วัสดุประกอบขั้วแอโนดแคดเมียมซัลไฟด์บนตัวรองรับไททาเนียมไดออกไซด์ท่อนาโน
คำสำคัญ:
ไททาเนียมไดออกไซด์, ไททาเนียมไดออกไซด์ท่อนาโน, แคดเมียมซัลไฟด์บทคัดย่อ
ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาการสังเคราะห์ไททาเนียมไดออกไซด์ท่อนาโนและแคดเมียมซัลไฟด์บนไททาเนียมไดออกไซด์ท่อนาโนด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงของไททาเนียมไดออกไซด์ เนื่องจากไททาเนียมไดออกไซด์มีข้อจำกัดของแถบพลังงานที่สูงและช่วงการดูดกลืนแสงที่แคบ ปัจจัยที่มีผลในการไฮโดรเทอร์มอลที่ศึกษาคือความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ 7 ถึง 12 M อุณหภูมิ 120 ถึง160 °C ระยะเวลา 24 ถึง 48 hr และอัตราส่วนของแคดเมียมซัลไฟด์ต่อไททาเนียมไดออกไซด์ 0.01:1 ถึง 0.2:1 หาพื้นที่ผิวจำเพาะด้วยด้วยวิธี Bruneur-Emmet-Teller (BET) โครงสร้างภายนอกด้วย Transmission Electron Microscopy (TEM) ค่าแถบพลังงานด้วยเครื่อง UV–Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV–DRs) และโครงสร้างผลึกวิเคราะห์ด้วย X-ray Diffractometer (XRD) จากนั้นทำการทดสอบประสิทธิภาพการย่อยสลายสารอินทรีย์ด้วยการย่อยสลายสีเมทิลีนบลู 300 mg/l พบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดคือ 140 °C และมีอัตราส่วนแคดเมียมซัลไฟด์บนไททาเนียมไดออกไซด์ที่เหมาะสมที่สุดคือ 0.01:1 ได้ค่าพื้นที่ผิวจำเพาะ 195.89 m2/g แคดเมียมซัลไฟด์บนไททาเนียมไดออกไซด์มีค่าแถบพลังงานที่น้อยลงคือ 2.2 eV และมีความสามารถในการดูดซับแสงที่มากขึ้นและกว้างขึ้นถึงช่วงที่ตามองเห็น เมื่อนำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่อง XRD พบว่าแคดเมียมซัลไฟด์บนไททาเนียมไดออกไซด์ท่อนาโนมีพีคที่แสดงโครงสร้างผลึกไททาเนียมไดออกไซด์เฟสอนาเทสและมีแคดเมียมซัลไฟด์ในโครงสร้างด้วย จากการทดลองกำจัดสีพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีแคดเมียมซัลไฟด์ สามารถกำจัดสีได้มากถึง 68 และ 46 เปอร์เซ็นต์ในสภาวะแสงยูวีและหลอดแสงจันทร์ตามลำดับ
เอกสารอ้างอิง
2. Pang YL, Lim S, Ong HC, Chong WT. A critical review on the recent progress of synthesizing techniques and fabrication of TiO2-based nanotubes photocatalysts. Appl Catal Gen. 2014 Jul 5;481:127–142.
3. Roy P, Berger S, Schmuki P. TiO2 Nanotubes: Synthesis and Applications. Angew Chem Int Ed. 2011 Mar 21;50(13):2904–2939.
4. Shei SC. Optical and Structural Properties of Titanium Dioxide Films from and Starting Materials Annealed at Various Temperatures. Vol. 2013. 2013. 1 p.
5. Camposeco R, Castillo S, Mejia-Centeno I, Navarrete J, Gómez R. Effect of the Ti/Na molar ratio on the acidity and the structure of TiO2 nanostructures: Nanotubes, nanofibers and nanowires. Mater Charact. 2014 Apr 1;90:113–120.
6. Lee J-H, Leu I-C, Hsu M-C, Chung Y-W, Hon M-H. Fabrication of Aligned TiO2 One-Dimensional Nanostructured Arrays Using a One-Step Templating Solution Approach. J Phys Chem B. 2005 Jul 1;109(27):13056–13059.
7. Ghicov A, Tsuchiya H, Macak JM, Schmuki P. Titanium oxide nanotubes prepared in phosphate electrolytes. Electrochem Commun. 2005 May 1;7(5):505–509.
8. Wu H-W. A review of recent development: Transport and performance modeling of PEM fuel cells. Appl Energy. 2016 Mar 1;165:81–106.
9. Lee HJ, Bang J, Park J, Kim S, Park S-M. Multilayered Semiconductor (CdS/CdSe/ZnS)-Sensitized TiO2 Mesoporous Solar Cells: All Prepared by Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction Processes. Chem Mater. 2010 Oct 12;22(19):5636–5643.
10. Seo H-K, Kim G-S, Ansari SG, Kim Y-S, Shin H-S, Shim K-H, et al. A study on the structure/phase transformation of titanate nanotubes synthesized at various hydrothermal temperatures. Sol Energy Mater Sol Cells. 2008;92(11):1533–1539.
11. Luo J, Ma L, He T, Ng CF, Wang S, Sun H, et al. TiO2/(CdS, CdSe, CdSeS) Nanorod Heterostructures and Photoelectrochemical Properties. J Phys Chem C. 2012 Jun 7;116(22):11956–11963.
12. Raubach CW, de Santana YVB, Ferrer MM, Longo VM, Varela JA, Avansi W, et al. Strutural and optical approach of CdS@ZnS core–shell system. Chem Phys Lett. 2012 May 21;536:96–99.
13. Pandya S. PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF CADMIUM SULPHIDE NANOCRYSTALLINE THIN FILM GROWN BY CHEMICAL METHOD. Vol. 7. 2016. 14887 p.
14. Wang B, Zhang H, Lu X-Y, Xuan J, Leung MKH. Solar photocatalytic fuel cell using CdS–TiO2 photoanode and air-breathing cathode for wastewater treatment and simultaneous electricity production. Chem Eng J. 2014 Oct 1;253:174–182.
15. Chen Y, Wang L, Lu G (Max), Yao X, Guo L. Nanoparticles enwrapped with nanotubes: A unique architecture of CdS/titanate nanotubes for efficient photocatalytic hydrogen production from water. J Mater Chem. 2011;21(13):5134–5141.
16. Yu L, Wang D, Ye D. CdS nanoparticles decorated anatase TiO2 nanotubes with enhanced visible light photocatalytic activity. Sep Purif Technol. 2015 Dec 17;156:708–714.
17. Manique MC, Silva AP, Alves AK, Bergmann CP. TITANATE NANOTUBES PRODUCED FROM MICROWAVE-ASSISTED HYDROTHERMAL SYNTHESIS: CHARACTERIZATION, ADSORPTION AND PHOTOCATALYTIC ACTIVITY. Braz J Chem Eng. 2017;34:331–339.
18. Jiang B, Yang X, Li X, Zhang D, Zhu J, Li G. Core-shell structure CdS/TiO2 for enhanced visible-light-driven photocatalytic organic pollutants degradation. J Sol-Gel Sci Technol. 2013 Jun 1;66(3):504–11.
19. Yan J, Zhou F. TiO2 nanotubes: Structure optimization for solar cells. J Mater Chem. 2011;21(26):9406–18.
20. Li X, Chen X, Niu H, Han X, Zhang T, Liu J, et al. The synthesis of CdS/TiO2 hetero-nanofibers with enhanced visible photocatalytic activity. J Colloid Interface Sci. 2015 Aug 15;452:89–97.
21. Bavykin DV, Parmon VN, Lapkin AA, Walsh FC. The effect of hydrothermal conditions on the mesoporous structure of TiO2 nanotubes. J Mater Chem. 2004;14(22):3370–3377.
22. Sreekantan S, Wei LC. Study on the formation and photocatalytic activity of titanate nanotubes synthesized via hydrothermal method. J Alloys Compd. 2010 Feb 4;490(1):436–442.
