| บทคัดย่อ |
วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือ เพื่อศึกษากรรมวิธีอย่างง่ายในการสังเคราะห์วัสดุนาโนซิลิกาและไททาเนียม รวมทั้งวัสดุอื่น ๆ ศึกษากระบวนการปรับปรุงสมบัติของวัสดุนาโนเพื่อให้เข้ากันได้ดีกับเมตริกซ์ของวัสดุเมมเบรน และเตรียมและศึกษาคุณลักษณะของเมมเบรนคอมโพสิทนาโนที่เติมแต่งด้วยอนุภาคนาโนซิลิกาและไททาเนียมแบบมีรูพรุน ในการวิจัยนี้ อนุภาคนาโนได้ถูกสังเคราะห์โดยใช้แม่แบบ (Template) ด้วยเทคนิคการไฮโดรไลซิสสารตั้งต้นร่วมกับการควบแน่นร่วม ขณะเมมเบรนคอมโพสิทได้ถูกเตรียมด้วยวิธีการเปลี่ยนเฟส (Phase inversion method) อนุภาคนาโนและเมมเบรนคอมโพสิทที่สังเคราะห์ได้ได้ถูกวิเคราะห์คุณสมบัติด้วยเทคนิควิเคราะห์ต่าง ๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) เทคนิควิเคราะห์พื้นที่ผิวจำเพาะ (BET) ด้วยการวัดปริมาณของแก๊สไนโตรเจนที่ถูกดูดซับบนผิวของวัสดุ เทคนิควิเคราะห์สเปกตรัมรังสีอินฟาเรดด้วยการแปลงฟูเรียร์ (FTIR) เครื่องวิเคราะห์พลวัตของสมบัติเชิงกลความร้อน (DMTA) และเทคนิควิเคราะห์มุมสัมผัสของน้ำ (WCA) ผลการวิจัยพบว่า สามารถสังเคราะห์อนุภาคนาโนซิลิกาและไททาเนียมแบบมีรูพรุนได้ด้วยวิธีที่ไม่ซับซ้อน อนุภาคที่ได้มีการกระจายตัวของขนาดอนุภาคค่อนข้างสม่ำเสมอ พื้นที่ผิวจำเพาะ (Specific surface area, SSA) ของอนุภาคนาโนซิลิกาที่สังเคราะห์โดยใช้ CTAB และ S770 เป็นแม่แบบในสภาวะสองเฟส เท่ากับ 159.88 และ 171.43 m2/g ตามลำดับ ขณะที่ SSA ของอนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ที่สังเคราะห์ด้วยวิธีเดียวกันโดยใช้ MTAB และ CTAB เท่ากับ 40.90 และ 50.00 m2/g ตามลำดับ ผลการสังเคราะห์เมมเบรนคอมโพสิทพบว่า โครงสร้างรูพรุนของเมมเบรนเปลี่ยนจากแบบฟองน้ำที่มีช่องว่างขนาดใหญ่แทรกอยู่ไปเป็นโครงสร้างแบบหยดน้ำและนิ้วมือโดยมีโครงสร้างแบบฟองน้ำแทรกอยู่ นอกจากนี้ยังพบว่า การเติมด้วย PEG, PVP, SiO2-NH2, SiO2-NH2+PEG และ SiO2-NH2+PVP ทำให้ได้เมมเบรนคอมโพสิทที่มีรูพรุนระดับนาโนที่ผิวบน (Top surface) และการเติม PVP ร่วมกับ SiO2-NH2 ทำให้ความต้านทานอุณหภูมิของเมมเบรนดีขึ้น โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติที่ดีของเมมเบรนพอลีซัลโฟน
This research aims to study the facile method for synthesis of porous silica and titanium nanoparticles, to investigate the functionalization process to increase the compatibility between nanoparticles and matrix of membrane polymer and prepare and analyze the characteristics of composite membrane incorporated with porous silica and titanium nanoparticles. In the research, porous nanoparticles were synthesized by combined hydrolysis and co-condensation methods using surfactants as structure-directing agent or template. While composite membranes were prepared by phase inversion method under normal room temperature and pressure. Synthesized samples of particles and nanocomposite membranes were subjected to analyzed by various analytical techniques such as Scanning electron microscopy (SEM), Transmission electron microscopy (TEM), N2 adsorption-desorption isotherms in 77 K combined with the Brunauer Emmett Teller (BET) method, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Dynamic mechanical thermal analysis and measurement of water contact angle (WCA). Research results showed that porous silica and titanium nanoparticles were completely synthesized using a facile methods. The particle size distribution quite uniform. Specific surface area (SSA) of synthesized silica nanoparticles using CTAB and S770 as templates under biphasic condition was about 159.88 and 170.43 m2/g, respectively. While SSA of porous titanium dioxide nanoparticles which is synthesized with the same process by using MTAB and CTAB as templates was about 40.90 and 50.00 m2/g, respectively. Prepared composite membranes showed the change of morphological porous structure from sponge-like structure with macrovoid to water drop- and finger-like structures. Additionally, we also found that addition with PEG, PVP, SiO2-NH2, SiO2-NH2+PEG and SiO2-NH2+PVP into the matrix of PSF lead to the appearance of nanoporous on the top surface of composite membranes. Furthermore, incorporation of PVP and SiO2-NH2 in the matrix of PSF can enhance the thermal resistance of composite membranes by no lost of the good properties of PSF.
|
|---|
| คำสำคัญ |
คุณลักษณะ,อนุภาคนาโนแบบมีรูพรุน,ซิลิกา,ไททาเนียม,เมมเบรนคอมโพสิท,Characteristics,porous nanoparticles,silica,titanium,composite membrane
|
|---|
