การสังเคราะห์ฟิล์มโลหะออกไซด์ผสม เพื่อคุณสมบัติการกระตุ้นด้วยแสงสำหรับใช้ในงานกระจกไร้คราบ

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการเคลือบกระจกด้วยโลหะออกไซด์ผสมของไทเทเนียมไดออกไซด์ ซิลิกาและซีเรียมออกไซด์ โดยใช้วิธีโซลเจลในการเตรียมสารละลายและจุ่มเคลือบฟิล์มบนกระจกสไลด์กระจกเคลือบฟิล์มที่ได้จะถูกนำไปผ่านด้วยแสงอัลตราไวโอเลต เพื่อกระตุ้นการทำงานของไทเทเนียมไดออกไซด์ให้เกิดคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวดและคุณสมบัติโฟโตแคตาไลซิส เพื่อใช้กับงานกระจกไร้คราบ ตัวแปรที่ศึกษา คือปริมาณซีเรียมออกไซด์ที่โดปลงบนฟิล์มโลหะออกไซด์ผสมระหว่างไทเทเนียมไดออกไซด์และซิลิกาและความชื้นสัมพัทธ์ ฟิล์มโลหะออกไซด์ผสมที่ได้ถูกนำไปวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพ คือ ความใส จากการทดลองพบว่าเมื่อโดปซีเรียมออกไซด์ในโลหะผสมในปริมาณน้อย คือร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก พบว่ามีค่าร้อยละการส่องผ่านแสง 87.0 แต่เมื่อโดปซีเรียมออกไซด์ในปริมาณมากถึงร้อยละ 35 โดยน้ำหนัก พบว่ามีค่าร้อยละการส่องผ่านแสง 86.0 โดยค่าร้อยละการส่องผ่านแสงนี้มีค่าใกล้เคียงกับค่าร้อยละการส่องผ่านแสงของกระจกสไลด์เปล่า จากนั้นที่เคลือบด้วย 30%TiO2/SiO2 โดปด้วย ซีเรียมออกไซด์ร้อยละ5 โดยน้ำหนัก ถูกนำไปกระตุ้นด้วยแสงอัลตราไวโอเลตเป็นเวลา 5 ชั่วโมง พบว่ากระจกเคลือบฟิล์มนี้สามารถแสดงคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวดได้เป็นเวลาอย่างน้อย 30 วัน เมื่อถูกเก็บไว้ในกล่องมืดที่มีการควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ 85 ในขณะที่กระจกในสภาวะเดี่ยวกันถูกเก็บในกล่องมืดที่ไม่ได้ควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ไม่แสดงคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวดได้ จากนั้นกระจกที่แสดงคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวดถูกนำไปทดสอบคุณสมบัติโฟโตแคตาไลซิส โดยการจุ่มเคลือบในสารละลายเมธิลออเรนจ์ความเข้มข้นร้อยละ 0.01 โดยน้ำหนัก และวัดค่าเปลี่ยนแปลงสีบนแผ่นกระจก พบว่าสีของสารละลานเมธิลออเรนจ์จางหายภายในเวลา 48 ชั่วโมง นอกจากนี้ได้ศึกษาการเติมซิงค์ออกไซด์เพื่อศึกษาการเกิดคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวดด้วยการกระตุ้นด้วยแสงสีขาวพบว่ามีเพียงกระจกที่เคลือบด้วยฟิล์ม 10%TiO2/10%ZnO/SiO2 ที่แสดงคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวดได้ประมาณ 1 วัน ขณะที่ฟิลม์เดียวกันที่เก็บไว้ในกล่องควบคุมความชื้นสัมพัทธ์สามารถคงคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวดได้ประมาณ 3 วัน In this project, we studied the preparation of thin film of mixed oxide between titanium dioxide and silica doped cerium oxide over g’ass slide. Sol gelmethod was used for preparation of metal oxide solution and the obtainedsolution was deposited on glass slide by dip coating technique to form mixed oxide film. The obtained films were exposed to UV in order to enhance superhydropilic and photocatalytic properties. Several parameters were investigated such as loading of cerium oxide doped titanium-silica and relative humidity. The mixed oxide film were characterized their transmittances. The result showed that %transmittance of 30% TiO2/SiO3 doped 5%wt of cerium oxide film was 87.0% while that of 30%TiO2/SiO2 doped 35%wt of cerium oxide film was 86.0%. This result was simply implied that the amount of cerium oxide added into mixed oxide film affected to its transmittance. Then, the 30%TiO2/SiO2 doped 5%wt of cerium oxide film was exposed to UV at 5 hours. We found this film showed superhydrophilicity (contact angle between 0-5 degree) for at least 30 days after exposed to UV and kept it in dark box controlled the relative humidity at 85% while the film after exposed UV at 5 hours and kept in the dark box without controlling relative humidity did not show superhydrophicilic property. Therefore, relative humidity affect to the superhydrophilic property of the film. Moreover, photocatalytic property was also investigated by observing in decomposition of0.01 %wt methyl orange solution over the film. Methyl orange solution on the mixed oxide film was decomposed within 48 hours. Moreover, the effect of Zinc Oxide exposed to visible light to superhydrophilic property of mixed oxide film was investigated. It was found that only the 10%ZnO/10%TiO2/SiO2 film could Show superhydrophilic property after the enhancement by visible light. The film kept in a black box has showed superhydropilicity for one day while the film kept controlled relative humidity black box has maintained the superhydropilicity for 3 days.