การเตรียมตัวตรวจวัดแก๊ส NO2 โดยใช้ท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังหลายชั้นเจือด้วยโบรอนและไนไตรเจน

อางค์สุภา เนียมแสง

dc.contributor.advisor	เอกพงษ์ สุวัฒนมาลา
dc.contributor.advisor	ชัยศักดิ์ อิสโร
dc.contributor.author	อางค์สุภา เนียมแสง
dc.contributor.other	มหาวิทยาลัยบูรพา. คณะวิทยาศาสตร์
dc.date.accessioned	2023-05-12T02:25:48Z
dc.date.available	2023-05-12T02:25:48Z
dc.date.issued	2560
dc.identifier.uri	https://buuir.buu.ac.th/xmlui/handle/1234567890/6126
dc.description	วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)-- มหาวิทยาลัยบูรพา, 2560
dc.description.abstract	งานวิจัยนี้ ได้ทำการเตรียมตัวตรวจวัดแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2 ) จากการเจืออะตอมไนโตรเจนและโบรอนในท่อนาโนคาร์ บอน (CN-NTs และ BCN-NTs) เพื่อเปรียบเทียบกับท่อนาโนคาร์บอนที่ปราศจากการเจือสาร (CNTs) ในกระบวนการทดลอง ท่อนาโนคาร์บอนถูกสังเคราะห์ด้วยเทคนิคการตกเคลือบด้วยไอระเหยทางเคมี (CVD) ที่อุณหภูมิ 900 °C โดยใช้สารตั้งต้นชนิดของแข็ง ประกอบด้วย เฟอร์โรซีน อิมิดาโซล และกรดบอริก เป็นแหล่งกำเนิดของอะตอม คาร์บอน ไนโตรเจน และโบรอน ตามลำดับ เพื่อทำการเปรียบเทียบในการเตรียมท่อนาโนคาร์บอน 3 ชนิด คือ CNTs, CN-NTs และ BCN-NTs โดยใช้อัตราส่วนของ C, N และ B ที่แตกต่างกัน คือ 1:0:0, 1:2:0 และ 1:2:1 ตามลำดับ สัณฐานวิทยาและโครงสร้างความบกพร่องของท่อทำการตรวจสอบโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning electron microscope; SEM), กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission electron microscope; TEM) และรามาน สเปกโทรสโกปี จากการวิเคราะห์ภาพถ่าย TEM แสดงลักษณะโครงสร้างแบบปล้องไผ่ภายใน CN-NTs และ BCN-NTs ผลการวิเคราะห์ด้วยรามานสเปกตรัมของ BCN-NTs ยืนยันได้ว่าเกิดความบกพร่องในโครงสร้างสูง สังเกตได้จากอัตราส่วนระหว่าง ID /IG มีค่าสูงสุดเมื่อเทียบกับท่อนาโนคาร์บอนชนิดอื่น การวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชันและองค์ประกอบธาตุในท่อนาโนคาร์บอนทั้ง 3 ชนิด ด้วยฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (FTIR) และเอกซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอน สเปกโทรสโกปี (XPS) ผลจาก FTIR สเปกตรัม แสดงให้เห็นว่าในท่อนาโนคาร์บอนที่ถูกเจือด้วยอะตอมโบรอนและ/หรือไนโตรเจนน้ัน มีการเกิดหมู่ฟังก์ชันของคาร์บอนกับอะตอมโบรอนและไนโตรเจน และจาก XPS สเปกตรัมพบการเกิดพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนและไนโตรเจนได้ 2 แบบ (Quaternary nitrogen, Graphitic-N-O) ขณะที่ BCN-NTs แสดงชนิดพันธะของคาร์บอนและไนโตรเจนหลายรูปแบบและมีองค์ประกอบของโบรอนในปริมาณที่ต่ำ และเมื่อนำตัวอย่างท่อนาโนคาร์บอนมาตรวจวัดแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ที่ความเข้มข้นต่าง ๆ คือ 100, 200 และ 300 ppm ภายใต้อุณหภูมิห้อง โดยใช้การวัดค่าความต้านทานไฟฟ้าจากเทคนิคสองโพรบ ผลแสดงว่า CNTs มีการตอบสนองต่อแก๊ส NO2 สูงสุด เนื่องจาก CNTs มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กจึงทำให้มีพื้นที่ผิวที่สูงทำให้มีประสิทธิภาพในการดูดซับแก๊ส NO2 ได้ดีมากกว่าท่อนาโนคาร์บอนชนิดอื่นแต่ทั้งนี้ พบว่า CN-NTs มีเวลาในการตอบสนองที่รวดเร็วและมีการคืนตัวที่สมบูรณ์ ซึ่งเกิดจากการเจืออะตอมไนโตรเจนที่ช่วยเพิ่มสมบัติในการเป็นสารกึ่งตัวนำและเพิ่มปฏิกิริยาเคมีบนพื้นผิวให้กับท่อนาโนคาร์บอน การตรวจวัดการตอบสนองต่อแก๊ส NO2 ของท่อนาโนคาร์บอนทั้ง 3 ชนิด พบว่า มีการตอบสนองที่เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของแกส๊ NO2 แต่อย่างไรก็ตาม BCN-NTs ที่ถูกเตรียมในการทดลองนี้ มีเวลาในการตอบสนองต่อแก๊ส NO2 ที่ช้าและเกิดการคืนตัวที่ไม่สมบูรณ์ เนื่องจากอะตอมโบรอนที่ถูกเจือมีการยึดเกาะที่แข็งแรงกับโมเลกุลของแก๊ส NO2
dc.language.iso	th
dc.publisher	คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา
dc.rights	มหาวิทยาลัยบูรพา
dc.subject	มหาวิทยาลัยบูรพา -- สาขาวิชาฟิสิกส์
dc.subject	แก๊สไนโตรเจน
dc.title	การเตรียมตัวตรวจวัดแก๊ส NO2 โดยใช้ท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังหลายชั้นเจือด้วยโบรอนและไนไตรเจน
dc.title.alternative	Preprtion of no2 gs sensing using boron nd nitrogen doped multi-wlled crbon nnotubes
dc.type	วิทยานิพนธ์/ Thesis
dc.description.abstractalternative	In this research was prepared gas sensor of nitrogen dioxide (NO2 ) from nitrogen and boron doped carbon nanotubes (CN-NTs and BCN-NTs) and to compare with pristine carbon nanotubes. Experimental process, the carbon nanotubes were synthesized by chemical vapor deposition method (CVD) at temperature 900 °C by using solid precursors of ferrocene, imidazole and boric acid as source of carbon, nitrogen and boron atom respectively. For comparison in three type preparations, CNTs, CN-NTs and BCN-NTs were synthesized by using various ratios of C, N and B at 1:0:0, 1:2:0and 1:2:1 respectively. Morphology and defect structure were investigated by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Raman spectroscopy. From TEM image analysis showed thebamboo-like structure within CN-NTs and BCN-NTs. The experimental results from Raman spectrum of BCN-NTs supported thathigh defect of structure had the highest ID /IG ratio as compared with the other carbon nanotubes. The functional groupsand elemental analysis of the three types of carbon nanotubes were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The FTIR spectrum found that boron and/or nitrogen atoms doped carbon nanotubes was occurred carbon types of functional groups with boron and nitrogen atoms. XPSspectrum analysis of CN-NTs showed two nitrogen types of C-N bond as Quaternary, Graphitic-N-O, while BCN-NTs found various types and low quantity of boron. The NO2 gas sensing on carbon nanotube samples was studied at different concentrations of 100, 200 and 300 ppm at room temperatureusing resistance measurement from two probes technique. The result showed that CNTs have the highest response with having small average diameter size. Therefore, CNTs have more surface area and improved NO2 adsorption on CNTs than other types. In this case, the CN-NTs have faster response time and complete recovery. The reason is from nitrogen atoms dopant enhanced its semiconductor property and increase chemical reaction on surface of carbon nanotubes. For NO2 gas detection, the responds in three types of carbon nanotubes increase with increasing the concentration of NO2 gas. However, the BCN-NTs in this preparation showed long response time to NO2 gas and incomplete recovery. This result supports that the boron atoms dopant has strong binding to NO2 molecules.
dc.degree.level	ปริญญาโท
dc.degree.discipline	ฟิสิกส์
dc.degree.name	วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
dc.degree.grantor	มหาวิทยาลัยบูรพา