การผลิตอนุภาคระดับนาโนเมตร โดยใช้เทคนิคการปล่อยอาร์คไฟฟ้า : รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์

Abstract

การปล่อยอาร์คไฟฟ้าในของเหลวเป็นวิธีใหม่ที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในการผลิตอนุภาคคาร์บอนระดับนาโนเมตรโดยมีต้นทุนที่ต่ำกว่าวิธีอื่น ในงานนี้ได้มีการศึกษาถึงผลของของเหลวอินทรีย์ เช่น แอลกอฮอล์ (C[subscript m]H[subscript 2m+1]OH, m=1-8) อัลเคน (C[subscript m]H[subscript 2m+2], m=6-7) และสารประกอบอะโรแมติก (C[subscript 6]H[subscript 6]-C[subscript n]H[subscript 2n], n=1-2) รวมทั้งผลของสารละลายเกลืออนินทรีย์ อาทิเช่น Na[subscript 2]CO[subscript 3], NiSO[subscript 4], CoSO[subscript 4] และ FeSO[subscript 4] ที่มีต่อโครงสร้างและค่าผลได้ของผลิตภัณฑ์ที่มีอนุภาคนาโนคาร์บอนปนอยู่ในปริมาณที่สูง จากการศึกษาพบว่าท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังหลายชั้นและอนุภาคพอลิฮิดรอลสามารถสังเคราะห์ได้ในความเข้มข้นสูง โดยอนุภาคที่ได้จะเกาะอยู่ที่ปลายขั้วคาโทด เมื่อของเหลวอินทรีย์ถูกใช้ในการอาร์ค ไม่เพียงแต่แท่งกราไฟต์อิเล็กโทรดเท่านั้นที่ช่วยจ่ายคาร์บอนให้กับระบบ แต่ของเหลวอินทรีย์เหล่านี้ยังสามารถเป็นแหล่งคาร์บอนได้อีกทางหนึ่ง ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มค่าผลได้มากกว่า 8-100 เท่าเมื่อเทียบกับการปล่อยอาร์คไฟฟ้าในน้ำ ในกรณีของสารละลายเกลืออนินทรีย์ การใช้ไอออนผสมเข้าไปในบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาในปริมาณระหว่าง 0.01 ถึง 0.05 M สามารถช่วยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้การเกิดของอนุภาคนาโนคาร์บอนดีขึ้น นอกจากนี้ชนิดของสารประกอบโลหะผลพลอยได้ที่มีรูปร่างแบบต่างๆ นั้นสามารถสังเคราะห์ได้โดยการปรับความเข้มข้นของสารละลายเกลือที่ใช้ นอกจากนี้เมื่อใช้สารลดแรงตึงผิว (monoolein) ในการเตรียมสารละลายผสมระหว่างของเหลวอินทรีย์และน้ำเพื่อใช้เป็นของเหลวสำหรับการอาร์ค จากการศึกษาพบว่าความดันไอของเฮกเซนลดลงประมาณ 1,500 ถึง 10,000 เท่า เมื่อเทียบกับกรณีเฮกเซนบริสุทธิ์ ซึ่งเทคนิคนี้เป็นทางเลือกใหม่ ในการเพิ่มคาร์บอนในระบบไปยังบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาโดยมีความปลอดภัยกว่าการใช้สารอินทรีย์บริสุทธิ์ซึ่งมีความดันไอของของเหลวสูง