วัสดุผสมของท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังหลายชั้นชนิดดัดแปรกับวัสดุไอโอโนเมอร์ เพื่อการประยุกต์ใช้ในการตรวจจับแก๊ส

Abstract

บทคัดย่อ         ท่อนาโนคาร์บอนชนิดผนังหลายชั้น (MWNTs) สามารถดัดแปรโครงสร้างที่พื้นผิวโดยทําปฏิกิริยากับกรดซัลฟูริกและกรดไนตริก โดยอาศัยปฏิกิริยาออกซิเดชัน หลังจากปรับปรุงพื้นผิว พื้นผิวของท่อนาโนคาร์บอนจะอยู่ในรูปของกรดคาร์บอกซิลิก (MWNTs-COOH)ไอ โอโนเมอร์ที่ใช้ในงานวิจัยนี้คือซิลเวอร์ซัลโฟเนเต็ต พอลิสไตรีน (SPS2Ag) ซึ่งเตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่างพอลิสไตรีน และ พรอไพโอนิล ซัลเฟต แล้วเปลี่ยนหมู่กรดบางส่วนให้เป็นไอออนซิลเวอร์โดยปฏิกิริยาสะเทินกับซิลเวอร์ไนเตรต วัสดุผสมระหว่าง MWNTs-COOH และ SPS2Ag ถูกเตรียมขึ้นในอัตราส่วน 20:80, 30:70 และ 40:60 ซึ่งจะเรียกชื่อในงานวิจัยนี้ว่า 20CNTs, 30CNTs และ 40CNTs ตามลําดับ ลักษณะสัณฐานวิทยาที่พื้นผิว และพันธะระหว่าง MWNTs-COOH และ SPS2Ag ศึกษาได้จากเทคนิคฟูเรียร์ทรานสฟอร์ม อินฟราเรด สเปกโทรสโกปี และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ผลการศึกษาพบว่า ตัวอย่าง 40CNTs แสดงพันธะไฮโดรเจนระหว่าง COOH และ SO3H มากที่สุด จากการวัดความสามารถในการตรวจจับแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ และแอมโมเนียของวัสดุผสมที่ความเข้มข้นต่างๆ ณ อุณหภูมิห้อง แสดงให้เห็นว่า 40CNTs มีความสามารถในการตรวจจับแก๊สที่ดีที่สุด ทั้งนี้เนื่องจากความสามารถในการสร้างพันธะทางกายภาพระหว่าง MWNTs-COOH และ SPS2Ag ABSTRACT          Multiwalled Carbon Nanotubes (MWNTs) were surface-modified by reacting with sulfuric acid and nitric acid via oxidation reaction. The surface of modified MWNTs is in a carboxylic acid form (MWNTs-COOH). Silver sulfonated polystyrene (SPS2Ag) ionomers used in this research were prepared via the sulfonation of polystyrene and propionyl sulfate followed by partial neutralization with silver nitrate. Three composites were prepared based on the ratio of MWNTs-COOH and SPS2Ag, which are 20:80, 30:70 and 40:60, and referred to as 20CNTs, 30CNTs and 40CNTsrespectively. The surface-morphology and bonding between MWNTs-COOH and SPS2Ag were characterized by Fourier Transform Infrared spectroscopy and Scanning Electron Microscopy techniques. The results show that 40CNTs exhibits the highest hydrogen bonding between COOH and SO3H. Themeasurement of nitrogen dioxide and ammonia gas sensing at various concentrations and room temperature displays that 40CNTs is the best in gas sensing due to a physical bonding between MWNTs-COOH and SPS2Ag.