207965

2568

โครงการวิจัยเดี่ยว

พัฒนาวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (ววน.) (พัฒนาวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (ววน.) - งบประมาณแผ่นดิน)

การศึกษาคุณสมบัติของวัสดุนาโนแบบไฮบริดเชิงการทดลองและทฤษฎีเพื่อประยุกต์ใช้งาน ทางด้านเซนเซอร์ตรวจจับก๊าซ

Experimental and Theoretical Studies of Hybrid Nanomaterials for Gas Sensing Application

1. ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.เกรียงไกร ทิมศร (หัวหน้าโครงการ)
2. อาจารย์ ดร. ยศศรายุทธ สีแก้ว (ผู้ร่วมวิจัย)

คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โครงการวิจัยนี้เป็นการศึกษาส่วนเชิงทฤษฎีภายใต้โครงการ “การศึกษาคุณสมบัติของวัสดุนาโนแบบไฮบริดเชิงการทดลองและทฤษฎีเพื่อประยุกต์ใช้งานทางด้านเซนเซอร์ตรวจจับก๊าซ” มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการเจืออะตอมกำมะถันต่อสมบัติทางโครงสร้าง สมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ และสมบัติการดูดซับก๊าซของกราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์ควอนตัมดอต โดยใช้วิธี SCC-DFTB แบบจำลองประกอบด้วย g-C₃N₄ QDs และ S/g-C₃N₄ QDs จากนั้นวิเคราะห์ช่องว่างพลังงาน ความหนาแน่นของสถานะพลังงานรวมและการดูดซับก๊าซ NO₂, NO และ N₂O โดยพิจารณาค่าพลังงานการดูดซับ ระยะการดูดซับ และการถ่ายโอนประจุ ผลการศึกษาพบว่าการเจือกำมะถันช่วยลดค่าช่องว่างพลังงานจาก 3.58 eV เหลือประมาณ 1.37 eV และทำให้เกิดสถานะพลังงานใหม่ใกล้ระดับเฟอร์มี ส่งผลให้สมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุดีขึ้น ผลการวิเคราะห์ DOS สนับสนุนว่าการเจือกำมะถันช่วยเพิ่มปฏิสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิววัสดุกับโมเลกุลก๊าซ การศึกษาการดูดซับแสดงให้เห็นว่า S/g-C₃N₄ QDs มีความสามารถในการดูดซับก๊าซ NO₂ สูงที่สุด รองลงมาคือ NO และ N₂O โดย NO₂ ให้ค่าพลังงานการดูดซับต่ำสุดเท่ากับ -3.543 eV และมีการถ่ายโอนประจุเด่นชัดที่สุด ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าการเจือกำมะถันสามารถปรับแต่งสมบัติของ g-C₃N₄ QDs และเพิ่มศักยภาพของวัสดุสำหรับการพัฒนาเซนเซอร์ตรวจจับก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ในอนาคต 




This study represents the theoretical component of the research project entitled “Experimental and Theoretical Studies of Hybrid Nanomaterials for Gas Sensing Application” The objective was to investigate the effects of sulfur doping on the structural, electronic, and gas adsorption properties of graphitic carbon nitride quantum dots (g-C₃N₄ QDs) using the SCC-DFTB method. Pristine g-C₃N₄ QDs and sulfur-doped g-C₃N₄ QDs (S/g-C₃N₄ QDs) were modeled to evaluate their band gap, density of states, and adsorption behavior toward NO₂, NO, and N₂O through adsorption energy, adsorption distance, and charge transfer analyses. The results showed that sulfur doping reduced the band gap from 3.58 eV to approximately 1.37 eV and introduced new electronic states near the Fermi level. Among the investigated gases, NO₂ exhibited the strongest adsorption on S/g-C₃N₄ QDs, with the lowest adsorption energy (-3.543 eV) and the largest charge transfer, followed by NO and N₂O. These findings demonstrate that sulfur doping effectively tailors the electronic properties of g-C₃N₄ QDs and enhances their potential for nitrogen dioxide sensing, providing useful theoretical guidance for the future development of high-performance nanomaterials for gas sensor applications.

นาโนเซนเซอร์,กราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์ควอนตัมดอต,SCC-DFTB,การตรวจจับก๊าซ,nano-sensor,gas sensing

ดาวน์โหลด เปิด : 2 ครั้ง

ดาวน์โหลด  เปิด : 2 ครั้ง

170 ครั้ง