การสร้างเซนเซอร์แก๊สไฮโดรเจนด้วยการกระจายตัวของอนุภาคนาโนแพลเลเดียมบนแผ่นแกรฟีน

Abstract

การเตรียมเซนเซอร์แก๊สไฮโดรเจนด้วยการกระจายตัวของอนุภาคนาโนแพลเลเดียมบน แผ่นแกรฟีนได้ถูกศึกษาในงานวิจัยนี้ ภายใต้การสังเคราะห์แกรฟีนบนแผ่นฟอยด์ทองแดงด้วยวิธีตกเคลือบไอระเหยทางเคมีโดยใช้แก๊สอะเซทีลีนเป็นแหล่งกำเนิดคาร์บอน เงื่อนไขของเวลาและอุณหภูมิที่ใช้ในการสังเคราะห์แกรฟีนอยู่ในช่วง 5-10 นาที และ 850-880 องศาเซลเซียส ตามลำดับ แกรฟีนบนแผ่นทองแดงถูกนำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องรามานสเปกโตรมิเตอร์ผลที่ได้จากสเปกตรัมของรามานพบว่าแกรฟีนที่เตรียมได้เป็นแกรฟีนหลายชั้น ยืนยันได้จากอัตราส่วนของพีค I 2D/IG มี ค่าน้อยกว่าหนึ่ง สำหรับในส่วนของการเตรียมอนุภาคนาโนแพลเลเดียมถูกสังเคราะห์ด้วยวิธีโพลิออลภายใต้การควบคุมขนาดของอนุภาคนาโนแพลเลเดียมด้วยการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารตั้งต้นแพลเลเดียมคลอไรด์ในช่วง 0.06-0.6 กรัม โดยอนุภาคนาโนแพลเลเดียมถูกนำไปอธิบายลักษณะด้วยเทคนิคอิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission electron microscopy, TEM) ผลการศึกษาพบว่า ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคนาโนแพลเลเดียมเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณสารตั้งต้นแพลเลเดียมคลอไรด์เพิ่มขึ้นและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคนาโนแพลเลเดียมอยู่ในช่วง 7.7-12.0 นาโนเมตร หลังจากนั้นทำการเคลือบสารละลายแพลเลเดียมลงบนแผ่นแกรฟีนด้วยเครื่องปั่นเคลือบ และควบคุมความหนาแน่นของอนุภาคนาโนแพลเลเดียมบนแผ่นแกรฟีนด้วยการเปลี่ยนแปลงปริมาตรสารละลายแพลเลเดียมในช่วง 50-250 ไมโครลิตรอนุภาคนาโนแพลเลเดียมที่เคลือบบนแผ่นแกรฟีนถูกนำไปวิเคราะห์เพื่อศึกษาลักษณะของอนุภาคบนแผ่นแกรฟีนด้วยเทคนิคอิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning electron microscopy, SEM) ผลที่ได้พบว่า ความหนาแน่น ของอนุภาคนาโนแพลเลเดียมบนแผ่นแกรฟีนเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาตรของสารละลายแพลเลเดียมที่เคลือบบนแผ่นแกรฟีนเพิ่มขึ้น สำหรับการวัดแก๊สไฮโดรเจนบนพื้นฐานของการศึกษาการวัดความต้านทานไฟฟ้าของอนุภาคนาโนแพลเลเดียมบนแผ่นแกรฟีน แสดงการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานไฟฟ้าเกิดจากการตอบสนองต่อแก๊สไฮโดรเจน ซึ่งจากผลการทดลองปรากฏเปอร์เซ็นต์การตอบสนองต่อแก๊สไฮโดรเจนมีค่าเพิ่มขึ้นและมีค่าสูงสุดอยู่ที่ 3.90% ของเซนเซอร์แก๊ส ไฮโดรเจนที่เคลือบสารละลายแพลเลเดียม 200 ไมโครลิตร บนแผ่นแกรฟีน นอกจากนี้สามารถืนยันได้ว่าการเตรียมอนุภาคนาโนแพลเลเดียมบนแผ่นแกรฟีนหลายชั้นสามารถนำไปใช้ในการตรวจวัดแก๊สไฮโดรเจนและสามารถนำไปใช้เป็นเซนเซอร์แก๊สไฮโดรเจนในเบื้องต้นได้