ปัจจัยที่มีผลต่อการเตรียมฟิล์มบางท่อนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ ด้วยกระบวนการแอโนไดเซชัน
คำสำคัญ:
ท่อนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์, กระบวนการแอโนไดเซชัน, ฟิล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการเตรียมท่อนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยกระบวนการแอโนไดเซชันจากฟิล์มบางไทเทเนียมที่เตรียมด้วยวิธีดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของท่อควบคุมด้วยตัวแปรดังนี้ ความเข้มข้นของแอมโมเนียมฟลูออไรด์ร้อยละ 0.4-1.4 โดยมวล ปริมาณน้ำร้อยละ 1-4 โดยมวล และความต่างศักย์ 20-50 โวลต์ ลักษณะของท่อนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เตรียมได้ถูกตรวจสอบด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เทคนิคสเปคโตรสโคปีของอนุภาคอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยด้วยรังสีเอกซ์ เทคนิคฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟราเรดสเปคโตรเมทรี และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด จากผลการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ พบว่าการเผาฟิล์มด้วยอุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง ทำให้เกิดผลึกอะนาเทส ผลจากเทคนิคสเปคโตรสโคปีของอนุภาคอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยด้วยรังสีเอกซ์พบว่าองค์ประกอบธาตุของฟิล์มประกอบด้วยธาตุไทเทเนียม ออกซิเจน ฟลูออรีน อินเดียม ดีบุกและคาร์บอน เมื่อนำมาตรวจสอบหมู่ฟังก์ชัน ด้วยเทคนิคฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟราเรดสเปคโตรเมทรี แสดงแถบการยืดของพันธะระหว่างไทเทเนียมกับออกซิเจน ซึ่งเป็นพันธะของไทเทเนียมไดออกไซด์ ผลของภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นมีลักษณะเป็นท่อนาโนซึ่งขนาดและความยาวของท่อขึ้นกับความเข้มข้นของแอมโมเนียมฟลูออไรด์ ปริมาณน้ำและความต่างศักย์ จากการศึกษาผลของตัวแปรดังกล่าวพบว่าที่สภาวะแอมโมเนียมฟลูออไรด์เข้มข้นร้อยละ 0.8 โดยมวล ปริมาณน้ำร้อยละ 1 โดยมวล และความต่างศักย์ 30 โวลต์ ได้ท่อที่มีความยาว 763 นาโนเมตร ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของท่อเท่ากับ 38 นาโนเมตร ซึ่งได้ท่อนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ความยาวมากที่สุดและสม่ำเสมอทั่วทั้งแผ่นฟิล์ม
เอกสารอ้างอิง
Aiempanakit, K., Jessadaluk, S., Tongmaha, S., Supati, A., Khemasiri, N., Pornthreeraphat, S., Horprathum, M., Patthanasetakul, V. and Eiamchai, P. 2016. Vertical Alignment TiO2 Nanotube Based on Ti Film Prepared via Anodization Technique. Key Engineering Materials 675: 167-170.
Aiempanakit, M., Tabtimsri, T., Triamnak, N. and Suwanchawalit, C. 2019. Curcumin modified Titanium Dioxide Nanotubes with Enhanced Visible Light Photocatalytic Performance. International Journal of Electrochemical Science 14: 1954-1967.
Barreca, D., Garon, S., Tondello, E. and Zanella, P. 2000. SnO2 Nanocrystalline Thin Films by XPS. Surface Science Spectra 7: 81-85.
Bozkurt Cırak, B., Karadeniz, S.M., Kılınc, T., Caglar, B., Ekinci, A.E., Yelgin, H., Kurekci, M. and Cırak, C. 2017. Synthesis, surface properties, crystal structure and dye sensitized solar cell performance of TiO2 nanotube arrays anodized under different voltages. Vacuum 144: 183-189.
Chen, H., Chen, S., Quan, X. and Zhang, Y. 2010. Structuring a TiO2-Based Photonic Crystal Photocatalyst with Schottky Junction for Efficient Photocatalysis. Environmental Science & Technology 44: 451-455.
El-Sherbiny, S., Morsy, F., Samir, M. and Fouad, O.A. 2014. Synthesis, characterization and application of TiO2 nanopowders as special paper coating pigment. Applied nanoscience 4: 305-313.
Ge, M.Z., Cao, C.Y., Huang, J.Y., Li, S.H., Zhang, S.N., Deng, S., Li, Q.S., Zhang, K.Q. and Lai, Y.K. 2016. Synthesis, modification, and photo/photoelectrocatalytic degradation applications of TiO2 nanotube arrays: a review. Nanotechnology Reviews 5: 75-112.
Gonzalez-Torres, M., Olayo, M.G., Cruz, G.J., Gomez, L.M., Sanchez-Mendieta, V. and Gonzalez-Salgado, F. 2014. XPS Study of the Chemical Structure of Plasma Biocopolymers of Pyrrole and Ethylene Glycol. Advances in Chemistry 22: 1-8.
Haring, A., Morris, A. and Hu, M. 2012. Controlling Morphological Parameters of Anodized Titania Nanotubes for Optimized Solar Energy Applications. Materials 55: 1890-1909.
Hossain, M.A., Oh, S. and Lim, S. 2017. Fabrication of dye-sensitized solar cells using a both-ends-opened TiO2 nanotube/nanoparticle hetero-nanostructure. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 51: 122-128.
Kim, T.H., Lee, J.W., Kim, B.S., Cha, H. and Nah, Y.C. 2014. Morphological investigation of anodized TiO2 nanotubes fabricated using different voltage conditions. Microporous and Mesoporous Materials 196: 41-45.
Kim, J.T., Lee, S.H. and Han, Y.S. 2015. Enhanced power conversion efficiency of dye-sensitized solar cells with Li2SiO3-modified photoelectrode. Applied Surface Science 333: 134-140.
Larsson, P.O., Andersson, A., Wallenberg, L.R. and Svensson, B. 1996. Combustion of CO and Toluene; Characterisation of Copper Oxide Supported on Titania and Activity Comparisons with Supported Cobalt, Iron, and Manganese Oxide. Journal of Catalysis 163: 279-293.
Limcharoen, A., Pakpum, C. and Limsuwan, P. 2012. An X-ray Photoelectron Spectroscopy Investigation of Redeposition from Fluorine-based Plasma Etch on Magnetic Recording Slider Head Substrate. Procedia Engineering 32: 1043-1049.
Macak, J.M., Tsuchiya, H., Ghicov, A. and Schmuki, P. 2005. Dye-sensitized anodic TiO2 nanotubes. Electrochemistry Communications 7: 1133-1137.
Mohammadpour, F. and Moradi, M. 2015. Double-layer TiO2 nanotube arrays by two-step anodization: Used in back and front-side illuminated dye-sensitized solar cells. Materials Science in Semiconductor Processing 39: 255-264.
Praveen, P., Viruthagiri, G., Mugundan, S. and Shanmugam, N. 2013. Structural, optical and morphological analyses of pristine titanium di-oxide nanoparticles-Synthesized via sol-gel route. Spectrochimica Acta Part A Molecular and Biomolecular Spectroscopy 117: 622-629.
Rho, W.Y., Jeon, H., Kim, H.S., Chung, W.J., Suh, J.S. and Jun, B.H. 2015. Recent Progress in Dye-Sensitized Solar Cells for Improving Efficiency: TiO2Nanotube Arrays in Active Layer. Journal of Nanomaterials 20: 1-17.
Roy, P., Kim, D., Lee, K., Spiecker, E. and Schmuki, P. 2010. TiO2 nanotubes and their application in dye-sensitized solar cells. Nanoscale 2: 45-59.
Shankar, K., Mor, G.K., Prakasam, H.E., Yoriya, S., Paulose, M., Varghese, O.K. and Grimes, C.A. 2007. Highly-ordered TiO2nanotube arrays up to 220 µm in length: use in water photoelectrolysis and dye-sensitized solar cells. Nanotechnology 18: 65707-65716.
So, S., Kriesch, A., Peschel, U. and Schmuki, P. 2015. Conical-shaped titania nanotubes for optimized light management in DSSCs reach back-side illumination efficiencies > 8%. Journal of Materials Chemistry A 3: 12603-12608.
Sultana, T., Georgiev, G.L., Auner, G., Newaz, G., Herfurth, H.J. and Patwa, R. 2008. XPS analysis of laser transmission micro-joint between poly (vinylidene fluoride) and titanium. Applied Surface Science 255: 2569-2573.
Wang, J., Qu, S., Zhong, Z., Wang, S., Liu, K. and Hu, A. 2014. Fabrication of TiO2 nanoparticles/nanorod composite arrays via a two-step method for efficient dye-sensitized solar cells. Progress in Natural Science: Materials International 24: 588-592.
Wang, Z., Long, P., Feng, Y., Qin, C. and Feng, W. 2017. Surface passivation of carbon dots with ethylene glycol and their high-sensitivity to Fe3+. RSC Advances 7: 2810-2816.
Wei, W., Berger, S., Hauser, C., Meyer, K., Yang, M. and Schmuki, P. 2010. Transition of TiO2 nanotubes to nanopores for electrolytes with very low water contents. Electrochemistry Communications 12: 1184-1186.
Yamamoto, S., Bluhm, H., Andersson, K., Ketteler, G., Ogasawara, H., Salmeron, M. and Nilsson, A. 2008. In situx-ray photoelectron spectroscopy studies of water on metals and oxides at ambient conditions. Journal of Physics: Condensed Matter 20: 1-14.
Yin, H., Liu, H. and Shen, W.Z. 2010. The large diameter and fast growth of self-organized TiO2 nanotube arrays achieved via electrochemical anodization. Nanotechnology 21: 35601-35607.
Yu, X., Wang, H., Liu, Y., Zhou, X., Li, B., Xin, L., Zhou, Y. and Shen, H. 2013. One-step ammonia hydrothermal synthesis of single crystal anatase TiO2 nanowires for highly efficient dye-sensitized solar cells. Journal of Materials Chemistry A 1: 2110-2117.
Zhu, K., Neale, N.R., Miedaner, A. and Frank, A.J. 2007. Enhanced Charge-Collection Efficiencies and Light Scattering in Dye-Sensitized Solar Cells Using Oriented TiO2 Nanotubes Arrays. Nano Letters 7: 69-74.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารวิจัยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรง ซึ่งกองบรรณาธิการวารสารไม่จำเป็น ต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใดๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย ถือเป็นลิขสิทธ์ของวารสารวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือเพื่อการกระทำการใดๆจะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักษ์อักษรจากวารสาร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัยก่อนเท่านั้น
