การสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา Pt–Fe ขนาดนาโนที่มีโครงสร้างแบบแกนกลาง-เปลือกหุ้ม บนตัวรองรับไทเทเนียมไดออกไซด์ ด้วยวิธีเอิบชุบแบบแห้งร่วมกับการพอกพูน แบบไม่ใช้ไฟฟ้า
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคู่โดยเหล็กเป็นแกนกลาง และแพลทินัมเป็นเปลือกหุ้มบนตัวรองรับไทเทเนียม-ไดออกไซด์ ใช้วิธีเอิบชุบแบบแห้งในการเตรียมเหล็กลงบนไทเทเนียมไดออกไซด์ กำหนดให้ปริมาณเหล็กคงที่ที่ร้อยละ 1.50 โดยน้ำหนัก และเติมแพลทินัมลงบนเหล็กด้วยวิธีการพอกพูนแบบไม่ใช้ไฟฟ้า ในวิธีการพอกพูนแบบไม่ใช้ไฟฟ้าสารตั้งต้นแพลทินัม คือ กรดคลอโรแพลทินิค (H2PtCl6) ใช้ไดเมทิลอะมิโนเบนซาลดีไฮด์ (DMAB) เป็นสารรีดิวซ์ในอัตราส่วนโดยโมล 1 ต่อ 20 และใช้เอทิลีนไดอะมีน (ethylene diamine) เป็นสารปรับให้สารตั้งต้นแพลทินัมเสถียร (stabilizer) ในอัตราส่วนโดยโมล 1 ต่อ 4 ควบคุมค่าความเป็นกรด ด่างของสารละลายประมาณ 11.0-11.5 ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส ทำการทดลองที่ปริมาณปกคลุมของแพลทินัมบนเหล็กเป็น 0.20, 0.40, 0.60, 0.80, 1.00 และ 3.00 โมโนเลเยอร์ ตามลำดับ จากการทดลองพบว่าความเข้มข้นของสารตั้งต้นแพลทินัม และค่าความเป็นกรด-ด่างของสารละลายลดลงอย่างรวดเร็วในช่วง 10 นาทีแรก และเข้าสู่สภาวะคงที่เมื่อเวลา 30 นาที ปริมาณแพลทินัมที่ปกคลุมบนเหล็กในแต่ละสัดส่วนคิดเป็นร้อยละ 0.36, 0.57, 0.75, 0.92, 1.40 และ 3.50 ตามลำดับ ผลการวิเคราะห์ด้วย N2 adsorption-desorption แสดงว่าการเติมแพลทินัมลงบนตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กบนไทเทเนียม-ไดออกไซด์ไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงพื้นที่ผิวจำเพาะของตัวเร่งปฏิกิริยา จากการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยเทคนิคเอ็กซ์เรย์ดิฟแฟรคชัน พบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์อยู่ในรูปอนาเทส และพบพีคของ Pt โดยไม่พบพีคของ Fe TEM-EDS จึงถูกใช้เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี และ mapping พบว่ามีแพลทินัมและเหล็กอยู่ในตัวเร่งปฏิกิริยา และสามารถยืนยันการจัดเรียงของแพลทินัมและเหล็กในรูปแบบแกนกลาง-เปลือกหุ้มบนตัวรองรับไทเทเนียมไดออกไซด์
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ต้นฉบับที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นสิทธิของเจ้าของต้นฉบับและของวารสารวิชาการ มทร.สุวรรณภูมิ เนื้อหาบทความในวารสารเป็นแนวคิดของผู้แต่ง มิใช่เป็นความคิดเห็นของคณะกรรมการการจัดทำวารสาร และมิใช่ความรับผิดชอบของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภูมิ
เอกสารอ้างอิง
Almquist, C. B., & Biswas, P. (2002). Role of synthesis method and particle size of nanostructured TiO2 on its photoactivity. Journal of Catalysis, 212(2), 145-156. https://doi.org/10.1006/jcat.2002.3783
Beard, K. D., Schaal, M. T., Zee J. W. V., & Monnier, J. R. (2007). Preparation of highly dispersed PEM fuel cell catalysts using electroless deposition methods. Applied Catalysis B: Environmental, 7(3-4), 262-271. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2006.11.006
Besora, M., & Maseras, F. (2021). Metal-catalyzed asymmetric hydrogenation: Evolution and prospect. Advances in Catalysis: Computational Insights into Catalytic Transformations, 68, 385-426. https://doi.org/10.1016/bs.acat.2021.08.006
Boudjemaa, A., Daniel, C., Mirodatos, C., Trari, M., Auroux, A., & Bouarab, R. (2011). In situ DRIFTS studies of high-temperature water-gas shift reaction on chromium-free iron oxide catalysts. Comptes Rendus Chimie, 14(6), 534-538. https://doi.org/10.1016/j.crci.2010.11.007
Byun, M. Y., Kim, Y. E., Baek, J. H., Jae, J., & Lee, M. S. (2022). Effect of surface properties of TiO2 on the performance of Pt/TiO2 catalysts for furfural hydrogenation. RSC Advances, 12, 860-868. https://doi.org/10.1039/D1RA07220J
Chen, A., & Holt-Hindle, P. (2010). Platinum-based nanostructured materials: Synthesis, properties, and applications. Chemical Reviews, 110, 3767-3804. https://doi.org/10.1021/cr9003902
Hu, X., Xu, D., & Jiang, J. (2025). Strong metal-support interaction between Pt and TiO2 over high-temperature CO2 hydrogenation. Angewandte Chemie International Edition, 64(7), e202419103. https://doi.org/10.1002/anie.202419103
Lahiri, A., Pulletikurthi, G., & Endres, F. (2019). A review on the electroless deposition of functional materials in ionic liquids for batteries and catalysis. Frontiers in Chemistry, 7, 85. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00085
Li, W., Wang, H., Jiang, X., Zhu, J., Liu, Z., Guo, X., & Song, C. (2018). A short review of recent advances in CO2 hydrogenation to hydrocarbons over heterogeneous catalysts. RSC Advances, 8, 7651-7669. https://doi.org/10.1039/c7ra13546g
Li, X., Zhang, C., Qing, M., Chen, D., Wang, X. H., Li, R., Li, B. L., Luo, H. Q., Li, N. B., & Liu, W. (2022). Efficient electrocatalysts with strong core-shell interaction for water splitting: The modulation of selectivity and activity. Journal of Alloys and Compounds, 929, 167247. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167247
Loosli, F., Coustumer, P. L., & Stoll, S. (2015). Impact of alginate concentration on the stability of agglomerates made of TiO2 engineered nanoparticles: Water hardness and pH effects. Journal of Nanoparticle Research, 17, 44. https://doi.org/10.1007/s11051-015-2863-2
Moradi, H., Eshaghi, A., Hosseini, S. R., & Ghani, K. (2016). Fabrication of Fe-doped TiO2 nanoparticles and investigation of photocatalytic decolorization of reactive red 198 under visible light irradiation. Ultrasonics Sonochemistry, 32, 314-319. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.03.025
Plana, P., & Dryfe, R. A. W. (2011). The electro-oxidation of dimethylamine borane: Part 1, polycrystalline substrates. Electrochim Acta, 56(11), 3835-3844. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.02.041
Rebelli, J., Detwiler, M., Ma, S., Williams, C. T., & Monnier, J. R. (2010). Synthesis and characterization of Au–Pd/SiO2 bimetallic catalysts prepared by electroless deposition. Journal of Catalysis, 270(2), 224-233. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2009.12.024
Riyapan, S., Zhang, Y., Wongkaew, A., Pongthawornsakun, B., Monnier, J. R., & Panpranot, J. (2016). Preparation of improved Ag–Pd/TiO2 catalysts using the combined strong electrostatic adsorption and electroless deposition methods for the selective hydrogenation of acetylene. Catalysis Science & Technology, 6, 5608-5617. https://doi.org/10.1039/C6CY00121A
Roebuck, L., Hu, M., Daly, H., Warsahartana, H., Natrajan, L. S., Garforth, A., D’Agostino, C., Falkowska, M., & Hardacre, C. (2025). H2 production from photocatalytic reforming of PET over Pt/TiO2: The role of terephthalic acid. Catalysis Today, 452, 115242. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2025.115242
Sapkota, P., Lim, S., & Aguey-Zinsou, K. F. (2023). Platinum–tin as a superior catalyst for proton exchange membrane fuel cells. RSC Sustainability, 1, 368-377. https://doi.org/10.1039/D2SU00129B
Toncón-Leal, C. F., Villarroel-Rocha, J., Silva, M. T. P., Braga, T. P., & Sapag, K. (2021). Characterization of mesoporous region by the scanning of the hysteresis loop in adsorption–desorption isotherms. Adsorption, 27, 1109-1122. https://doi.org/10.1007/s10450-021-00342-8
Venkatesan, P. N., & Dharmalingam, S. (2016). Synthesis and characterization of Pt, Pt–Fe/TiO2 cathode catalysts and its evaluation in microbial fuel cell. Materials for Renewable and Sustainable Energy, 5, 11. https://doi.org/10.1007/s40243-016-0074-0
Wongkaew, A., Kaewwongkruea, N., & Sopradit, P. (2025). Photocatalytic degradation of Patent Blue V dye on iron (Fe) supported titanium dioxide. RMUTSB Academic Journal, 13(1), 1-12. https://li01.tci-thaijo.org/index.php/rmutsb-sci/article/view/264509 (in thai)
Wongkaew, A., Zhang, Y, Tengco, J. M. M., Blomb, D. A., Sivasubramanian P., Fanson P. T., Regalbuto, J. R., & Monnier, J. R. (2016). Characterization and evaluation of Pt-Pd electrocatalysts prepared by electroless deposition. Applied Catalysis B: Environmental, 188, 367-375. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.02.022
Zhou, M., Yu, J., & Cheng, B. (2006). Effects of Fe-doping on the photocatalytic activity of mesoporous TiO2 powders prepared by an ultrasonic method. Journal of Hazardous Materials, 137(3), 1838-1847. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.05.028
