การสังเคราะห์อนุภาคนาโนโลหะสังกะสีด้วยการรีดักชันแบบต่อเนื่องในภาชนะเดียวภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง

Abstract

         สังกะสีเป็นโลหะที่นิยมนำมาใช้เคลือบผิวเหล็กเพื่อป้องกันการกัดกร่อน เนื่องด้วยมีคุณสมบัติที่สำคัญในการเป็นโลหะกันกร่อน (sacrificial anode) อีกทั้งมีความเป็นพิษต่ำ ราคาไม่แพง ปัจจุบันนำมาผสมกับสารเคลือบหรือสี ซึ่งสะดวกสำหรับการซ่อมแซม บำรุงรักษาสภาพชิ้นงาน สำหรับการผสมสังกะสีในสารเคลือบ ขนาดอนุภาคสังกะสีควรมีขนาดเล็กเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันการกัดกร่อน ในงานวิจัยนี้ผู้วิจัยสนใจศึกษาการสังเคราะห์อนุภาคนาโนโลหะสังกะสี (Zinc metal nanoparticles, ZnNPs) ด้วยวิธีที่สามารถพัฒนาเป็นการสังเคราะห์ในปริมาณมาก โดยพยายามลดขั้นตอนเป็นวิธีการสังเคราะห์ด้วยการ รีดักชักแบบต่อเนื่องในภาชนะเดียว (one-pot reduction) ลดปริมาณสารเคมี เวลา และพลังงาน การสังเคราะห์ ZnNPs โดย Zn2+ ทำปฏิกิริยากับตัวรีดิวซ์เบนซิลไดเอทิลีนไตรเอมีน (BDT) ที่ไม่รุนแรง และได้ศึกษาสภาวะในการสังเคราะห์ เช่น ชนิดของสารตั้งต้น Zn2+ คุณภาพตัวทำละลาย และปริมาตรตัวทำละลาย ผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ได้ถูกตรวจสอบเอกลักษณ์ด้วยเทคนิคต่าง ๆ เช่น โครงสร้างของสารประกอบด้วยเทคนิคโปรตอน เอ็นเอ็มอาร์ สเปกโตรสโกปี (1H-NMR) สัณฐานด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบ ส่องกราด (FESEM) ความเป็นผลึกด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) และการวัดการกระจายขนาดของอนุภาค ด้วยเทคนิค dynamic light scattering (DLS) ผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ได้ยืนยันว่าเป็น ZnNPs ที่เป็นผงละเอียดสีขาว มีขนาด ในระดับนาโนเมตร โดยขนาดและรูปร่างของ ZnNPs ขึ้นกับปริมาตรตัวทำละลายที่ใช้ในการสังเคราะห์            Zinc (Zn) has been widely used for coating steel surface for the protection from corrosion because of a sacrificial anode property of Zn. Moreover, Zn is low toxic and inexpensive. Nowadays, Zn have been mixed with coating or paints, which are much convenient for repairing or maintaining works. For mixing Zn in the coating, the Zn particles should be small for better anticorrosion efficiency. In this research, the synthesis of zinc metal nanoparticles (ZnNPs) with the method that could be further developed to a mass-scale production was studied. Decreasing the procedure stages to one-pot reduction synthesis method was introduced. This method could reduce chemicals usages, time, and energy. ZnNPs were synthesized by the reaction of Zn2+ with benzildiethylenetriamine (BDT), a mild reducing agent. The synthesis conditions, namely the Zn2+ sources, the quality of a solvent, and the solvent volumes were investigated. The products were characterized by several techniques such as proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR) for chemical structure identification, field emission scanning electron microscope (FESEM) for morphology, X-ray diffraction (XRD) for crystallinity, and dynamic light scattering (DLS) for particle size distribution. It was confirmed that the obtained products were ZnNPs, which were white fine powder with the particle sizes in nanometer ranges (nanoscale). The sizes and morphologies of ZnNPs were depended on the solvent volume used in the synthesis.