การออกแบบอนุภาคลูกบาศก์นาโนคอปเปอร์ (I) ออกไซด์บนผิวไทเทเนียมไดออกไซด์บางระดับนาโนเพื่อศึกษากลไกการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงในการผลิตแก๊สไฮโดรเจนจากเอทานอล
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
พัสพันธ์ สงวนเชื้อ, เมธัส จิรปัญญาวงศ์, อาจรีย์ รัตนแสงเสถียร
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ยุติชัย ประทีปะเสน
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ในปัจจุบันมีการผลิตวัสดุในระดับนาโนเพื่อเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงโดยเฉพาะไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ที่มีคุณสมบัติโดดเด่น แต่ทว่าด้วยช่องว่างระหว่างแถบพลังงาน (band gap) ที่สูงจึงจำเป็นต้องใช้พลังงานที่มากกว่าหรือแสงในช่วงคลื่นอุลตร้าไวโอเลตในการสร้าง electron-hole pair separation ไม่กี่ปีที่ผ่านมาจึงมีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบไปด้วยสารกึ่งตัวนำ ได้แก่ คอปเปอร์ (I) ออกไซด์ (Cu2O) ร่วมกันกับไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เชื่อมกันในลักษณะ P-N Junction เพื่อลดพลังงานในการสร้าง electron-hole pair separation และสามารถใช้แสงในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นในการเร่งปฏิกิริยา หนึ่งในปฏิกิริยาที่น่าสนใจคือปฏิกิริยาการผลิตแก๊สไฮโดรเจนจากการสลายของเอทานอล (Ethanol Photodehydrogenation) หากแต่ข้อมูลที่มีในปัจจุบันยังไม่ละเอียดมากพอที่จะสรุปความสัมพันธ์อย่างลึงซึ้งระหว่างอัตราการสร้างแก๊สไฮโดรเจนและลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง กล่าวคือพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างไทเทเนียมไดออกไซด์และคอปเปอร์ (I) ออกไซด์ เนื่องด้วยความก้าวหน้าในการสร้างวัสดุระดับนาโนทำให้สามารถสร้างระบบตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงที่เป็นระเบียบมากจนสามารถวัดพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างไทเทเนียมไดออกไซด์และคอปเปอร์ (I) ออกไซด์ได้ คณะผู้จัดทำจึงออกแบบการทดลองโดยมีตัวแปรอิสระคือความหนาแน่นของลูกบาศก์นาโนคอปเปอร์ (I) ออกไซด์ในระดับโมโนเลเยอร์และซับโมโนเลเยอร์บนแผ่นไทเทเนียมไดออกไซด์บางระดับนาโน เพื่อวัดค่าช่องว่างระหว่างแถบพลังงานและหาอัตราการผลิตแก๊สไฮโดรเจน ซึ่งสามารถนำไปสู่การออกแบบเพื่อผลิตพลังงานจากแก๊สไฮโดรเจนได้ต่อไป