ข่าว

นักวิจัยคณะวิทย์ มช. พัฒนาวัสดุนาโนโครงสร้างเชิงซ้อนดีบุกออกไซด์เติมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาระดับนาโนแบบแกนกลางและเปลือกหุ้มโดยเทคนิคการพ่นละอองฝอยด้วยเปลวไฟเป็นครั้งแรก

4 สิงหาคม 2564

คณะวิทยาศาสตร์

กลุ่มวิจัยของ รองศาสตราจารย์ ดร. ชัยกานต์ เลียวหิรัญ ได้พัฒนาการสังเคราะห์วัสดุโครงสร้างนาโนเชิงซ้อนดีบุกออกไซด์เติมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยานาโนแบบแกนกลางและเปลือกหุ้ม (core-shell) โดยเทคนิคการพ่นละอองฝอยด้วยเปลวไฟ (Flame Spray Pyrolysis) ในขั้นตอนเดียวระดับวินาทีเป็นครั้งแรก สำหรับใช้เป็นแก๊สเซนเซอร์ตรวจจับไอกรดฟอร์มิกได้อย่างยิ่งยวด และได้ถูกตีพิมพ์ในวารสารชั้นนำ Sensors and Actuators B Chemical ที่มี impact factor 2020: 7.460 (Q1) ISI/Scopus

การเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจจับไอกรดฟอร์มิกอย่างยิ่งยวดด้วยวัสดุโครงสร้างเชิงซ้อนดีบุกออกไซด์ที่เสริมการทำงานด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาระดับนาโนแบบแกนกลางและเปลือกหุ้มชนิดอิริเดียม-อิริเดียมออกไซด์

กลุ่มนักวิจัยจากภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ นำทีมโดย รองศาสตราจารย์ ดร. ชัยกานต์ เลียวหิรัญ (1) และนายอนุพงษ์ สุขี (2) นักศึกษาระดับปริญญาเอกโครงการพัฒนากำลังคนด้านวิทยาศาสตร์ (ทุนเรียนดีวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทย) (Science Achievement Scholarship of Thailand, SAST) ได้มีความร่วมมือกับ ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ และ ดร. อนุรัตน์ วิศิษฏ์สรอรรถ นักวิจัยศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์ (National Security and Dual-Use Technology Center: NSD) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ในการร่วมพัฒนาการสังเคราะห์โครงสร้างวัสดุนาโนเชิงซ้อนดีบุกออกไซด์ (SnO2) เติมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยานาโนแบบแกนกลางและเปลือกหุ้มชนิดอิริเดียม-อิริเดียมออกไซด์ (Ir-IrO2) ด้วยการใช้เวลาในการสังเคราะห์ระดับวินาทีได้เป็นครั้งแรก และถูกใช้เป็นวัสดุหลักสำหรับการพัฒนาเป็นต้นแบบแก๊สเซนเซอร์สำหรับตรวจจับไอกรดฟอร์มิกได้อย่างยิ่งยวด อีกทั้งยังมีความจำเพาะต่อการตรวจจับสูง เพื่อประยุกต์ใช้งานในเชิงการควบคุมคุณภาพของอุตสาหกรรมอาหาร และใช้ในการวิเคราะห์คุณภาพน้ำเสียจากโรงบำบัดเชิงอุตสาหกรรมได้ โดยผลงานวิจัยดังกล่าวนี้ ได้ถูกตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ Sensors and Actuators B Chemical ในเดือนเมษายน 2564 ที่ผ่านมา

จากผลงานวิจัยพบว่า โครงสร้างนาโนเชิงซ้อนดีบุกออกไซด์เติมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยานาโนแบบแกนกลางและเปลือกหุ้มชนิดอิริเดียม-อิริเดียมออกไซด์ ได้ถูกควบคุมการสังเคราะห์โดยเทคนิคการพ่นละอองฝอยด้วยเปลวไฟภายในขั้นตอนเดียว โดยโครงสร้างวัสดุที่สังเคราะห์ได้มีความเป็นผลึกสมบูรณ์ มีความบริสุทธิ์และมีค่าพื้นที่ผิวสัมผัสจำเพาะสูง อีกทั้งยังสามารถควบคุมโครงสร้างให้เกิดรอยต่อทางไฟฟ้าระหว่างพื้นผิวดีบุกออกไซด์กับพื้นผิวของแกนกลางตัวเร่งปฏิกิริยานาโนโลหะอิริเดียมที่ถูกห่อหุ้มด้วยเปลือกของชั้นอิริเดียมออกไซด์ ซึ่งโครงสร้างดังกล่าวมีความจำเพาะต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองอย่างยิ่งยวดต่อไอกรดฟอร์มิก ด้วยรูปแบบการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางไฟฟ้าภายใต้อุณหภูมิการทำงานของเซนเซอร์อย่างเหมาะสม โดยการผสมผสานองค์ความรู้ในการอธิบายผลงานวิจัยด้วยกลไกปฏิกิริยาการดูดซับแก๊สทางเคมีและแบบจำลองพลังงานทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เกิดขึ้นด้วยความพิเศษของโครงสร้างวัสดุเชิงซ้อนได้อย่างน่าสนใจ และยังพบว่าเซนเซอร์มีความจำเพาะสูงอย่างเด่นชัดเมื่อเปรียบเทียบกับการตอบสนองต่อไอกรดหรือแก๊สสิ่งแวดล้อมประเภทอื่นด้วย จากความสำเร็จของงานวิจัยนี้ ก่อให้เกิดการค้นพบวัสดุนาโนที่มีโครงสร้างพิเศษด้วยการสังเคราะห์อย่างรวดเร็วเพื่อนำไปสู่การพัฒนาเป็นต้นแบบอุปกรณ์สำหรับงานวิจัยด้านแก๊สเซนเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีความน่าสนใจสำหรับการพัฒนาหรือแก้ไขปัญหาโจทย์วิจัยทางด้านอุตสาหกรรมได้ต่อไป