การสังเคราะห์ฟิล์มโลหะออกไซด์ผสม เพื่อคุณสมบัติการกระตุ้นด้วยแสงสำหรับใช้ในงานกระจกไร้คราบ (ปีที่ 2)

Abstract

ไททาเนียมไดออกไซด์ และซิลิกา สารละลายโลหะออกไซด์ผสมเตรียมด้วยวิธีโซลเจลและขึ้นรูปฟิล์มโลหะออกไซด์ผสมบนกระจกสไลด์ด้วยวิธีการจุ่มเคลือบ ตัวแปรที่ศึกษาคือ ปริมาณซิงค์ออกไซด์ที่ร้อยละ 5, 10, 15 และ 20 โดยน้้าหนัก ไททาเนียมไดออกไซด์คงที่ร้อยละ 30 โดยน้้าหนัก ฟิล์มบางโลหะออกไซด์ผสมที่ได้ถูกน้าไปวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพ คือ ความขรุขระ ความขรุขระของฟิล์มขึ้นอยู่กับปริมาณซิงค์ออก-ไซด์ เมื่อเติมซิงค์ออกไซด์ร้อยละ 5 โดยน้้าหนัก ฟิล์มมีค่าความขรุขระ 0.726 นาโนเมตร เมื่อโด๊ปซิงค์ออกไซด์ปริมาณมากขึ้น ที่ร้อยละ 20 โดยน้้าหนักพบว่ามีค่าความขรุขระ 2.128 นาโนเมตร เมื่อท้าการวิเคราะห์สมบัติทางแสงของฟิล์มด้วยเครื่อง UV-Vis spectrophotometer โดยใช้เทคนิคการส่องผ่านแสงที่ความยาวคลื่น 550 นาโนเมตร พบว่าฟิล์มที่เตรียมได้จากทุก ๆ เงื่อนไข มีการส่องผ่านแสงในช่วงแสงสีขาวสูงกว่าร้อยละ 90 น้าผลการวิเคราะห์ค่าการส่องผ่านแสงไปค้านวณค่าช่องว่างแถบพลังงานของฟิล์ม พบว่ามีค่าลดลงเหลือประมาณ 2.47 อิเล็กตรอนโวลต์ ฟิล์มที่ได้ทั้งหมดถูกแยกเป็น 2 ชุด ชุดที่ 1 นำไปกระตุ้นด้วยแสงอัลตราไวโอเลต ชุดที่ 2 นำไปกระตุ้นด้วยแสงสีขาว ระยะเวลากระตุ้น 5 ชั่วโมง หลังจากกระตุ้น ฟิล์มจะถูกแยกเก็บไว้ในกล่องมืดที่ควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ 85 และกล่องมืดที่ไม่มีการควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ ฟิล์มทุกสภาวะจะถูกวัดค่ามุมสัมผัสของหยดน้้าทุกวัน โดยเมื่อวัดเสร็จจะต้องเก็บไว้ในกล่องมืดเสมอ ผลการทดลองพบว่าจากการกระตุ้นด้วยแสงชนิดต่าง ๆ เพียง 1 ครั้ง ฟิล์มบางไททาเนียมไดออกไซด์ และซิลิกา ที่โด๊ปด้วยซิงค์ออกไซด์ปริมาณร้อยละ 5 โดยน้้าหนัก เก็บในกล่องมืดที่ควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ 85 ตอบสนองต่อคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวด โดยมีค่ามุมสัมผัสของหยดน้้าอยู่ในช่วง 0–5 องศา ได้ระยะเวลานานกว่าเงื่อนไขอื่น โดยสามารถคงคุณสมบัติไฮโดรฟิลิกยิ่งยวดได้นาน 3 วัน ทั้งนี้เนื่องจากฟิล์มมีค่าช่องว่างแถบพลังงาน 2.41 อิเล็กตรอนโวลต์ และมีค่าความขรุขระของผิวฟิล์มน้อยที่สุด This work aims to study the effect of ZnO containing in TiO2/SiO2 film on the superhydrophilic property after exposed to different types of light. The metal solutions were prepared by sol gel technique and the film was deposited on glass slides by dip coating method. The parameter studied was the amount of ZnO in the TiO2/SiO2 film. The contents of ZnO were 5-20% weight (increased by 5%). The amount of TiO2 was constant at 30% weight. The obtained films were analyzed for their roughness. The results indicated that film roughness changed according to the ZnO contents. With 5%ZnO in the thin film, the roughness was 0.726 nm while 20%ZnO obtained the roughness of 2.128 nm. UV-Vis spectrophotometer was used for measuring of transmittance of films. At wavelength of 550 nm, the transmittances of every film was greater than 90%. Band gap energy of each film was calculated from the transmittance data. It was found that the average band gap energy of the films was 2.47 eV. Then, the films contained various amount of ZnO were grouped into 2 sets. The first set was exposed to visible light while the other set was exposed to UV. The duration of exposure was 5 hr. Both sets of films after exposed to any light were kept in a black box controlled relative humidity of 85%. Each film was measured contact angle every day. It was found that the 30%TiO2/5%Zn/SiO2 film exposed to visible light showed the best superhydrophilic property. The contact angle was about 0-5° within 3 days. This may due to the reduction of band gap energy in the presence of ZnO in TiO2/SiO2 films to 2.41 eV and the roughness of the film.