การสังเคราะห์เส้นใยนาโน GO/Ag-TiO2 สาหรับตรวจวัดแก๊ส H2S โดยวิธีอิเล็กโทรสปินนิง

Abstract

งานนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสังเคราะห์เส้นใยนาโน TiO2 Ag-TiO2 GO/TiO2 และ GO/Ag-TiO2 ด้วยวิธีอิเล็กโทรสปินนิง สําหรับตรวจวัดแก๊ส H2S ที่ภาวะความเข้มข้นต่ํา ภายใต้อุณหภูมิห้อง และศึกษาลักษณะของอนุภาคนาโนที่สังเคราะห์ได้ โดย พบว่า จากเทคนิค SEM เส้นใยจะมีลักษณะเป็นทรงกระบอกต่อเนื่อง ซึ่งเกิดจากการเรียงตัวกันของผลึกขนาดนาโนของ TiO2 หรือ Ag ที่ยืนยันด้วยเทคนิค HRTEM สอดคล้องกับเทคนิค XRD ซึ่งบ่งชี้เส้นใยนาโน TiO2 ประกอบด้วยเฟสอนาเทสและเฟส รูไทล์และ Ag ที่มีโครงสร้างแบบคิวบิค ขนาดของผลึกมีค่า 12.76 nm และ 24.5 nm ตามลําดับ และพบว่าการเติมโลหะ ออกไซด์ทําให้เฟสของอนาเทสเพิ่มขึ้น และเฟสรูไทล์ลดลง จากการเติม GO ลงบนเส้นใยนาโน GO/TiO2 ทําให้ค่าช่องว่าง แถบพลังงานของเส้นใยนาโน TiO2 ลดลงจาก 3.20 eV เป็น 3.00 eV ซึ่งทําให้มีเพียงเซนเซอร์ที่ทําจากเส้นใยนาโน GO/TiO2 สามารถตรวจวัดแก๊ส H2S ได้ที่อุณหภูมิห้องเท่านั้น โดยสามารถตอบสนองต่อแก๊ส H2S ได้ ที่ความเข้มข้นในช่วง 10-70 ppm ที่อุณหภูมิห้อง มีความเสถียรเซนเซอร์ตรวจวัดแก๊สของที่ดี มีค่าความไวในการตรวจวัด 0.0184 ppm-1 ค่าเวลาการตอบสนอง 2.42 min ค่าเวลาการคืนตัว 10.08 min และมีความจําเพาะกับแก๊ส H2S เพียงเท่านั้น

This work aims to synthesize TiO2, Ag-TiO2, GO/TiO2 and GO/Ag-TiO2 nanofibers for H2S gas sensor by electrospinning method for the lower working concentration and room temperature detection of H2S gas sensor. Various characterization of synthesized nanoparticles were conducted. SEM image revealed that the fibers were relatively smooth surface with a continuous cylindrical shape due to the arrangement of TiO2 or Ag nanocrystals which is also confirmed by HRTEM. The corresponding results was revealed by XRD analysis of nanofibers. This can be confirmed the presence of crystalline anatase and rutile phases of TiO2 and cubic structure of Ag respectively, The crystal size of TiO2 and Ag nanofibers were 12.76 nm and 24.5 nm, respectively. The addition of metal oxide resulted to increase anatase and decrease the rutile phase. The addition of rGO sheets on GO/TiO2 nanofibers resulted to decrease the bandgap energy of TiO2 nanofibers from 3.2 eV to 3.10 eV. Consequently, only GO/TiO2 nanofibers can detect H2S gas sensor at room temperature. This nanofiber was responded to H2S gas in a concentration range of 10-70 ppm at room temperature with good stability. Sensitivity was 0.0184 ppm-1 with response time of 2.42 min, the recovery time of 10.08 min, and only selective to H2S gas.