Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/63824
| Title: | การสังเคราะห์วัสดุคาร์บอนสูงจากแคลเซียมคาร์ไบด์ |
| Other Titles: | Synthesis of Carbon-rich Materials from Calcium Carbide |
| Authors: | ภูมิ สังข์สุวรรณ |
| Advisors: | มงคล สุขวัฒนาสินิทธิ์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Advisor's Email: | [email protected] |
| Subjects: | แคลเซียมคาร์ไบด์ คาร์บอน Calcium carbide Carbon |
| Issue Date: | 2557 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | Carbide-derived Carbon (CDC) สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ เช่น อุปกรณ์ไฟฟ้า วัสดุดูดซับ โดยทั่วไป การสังเคราะห์ CDC มักใช้กระบวนการสังเคราะห์ที่มีอุณหภูมิสูง และแหล่งของคาร์บอนที่ใช้มีราคาสูง โดย ในงานวิจัยนี้ แคลเซียมคาร์ไบด์ ถูกใช้เป็นแหล่งของคาร์บอน ซึ่งมีราคาถูก โดยสันนิษฐานว่าตัวออกซิไดซ์ และสารเริ่ม ปฏิกิริยาแรดิคัลสามารถนำมาใช้ในการสังเคราะห์ได้ เพื่อหลีกเลี่ยงกระบวนการสังเคราะห์ด้วยอุณหภูมิสูง ตัว ออกซิไดซ์ที่เลือกมาใช้ในงานวิจัยนี้ได้แก่ KNO₃, NaClO₄∙H₂O, Benzoyl peroxide, Oxone®, Pd(OAc) ₂ และ Azobisisobutyronitrile (AIBN) และเลือกใช้วิธี solid-state reaction เป็นกระบวนการสังเคราะห์โดยทำการบด แคลเซียมคาร์ไบด์ กับตัวออกซิไดซ์ร่วมกัน แล้วนำผลิตภัณฑ์ที่ได้ไปล้าง พบว่า Oxone® และ Pd(OAc) ₂ ให้ปริมาณ ของผลิตภัณฑ์สูง กว่าตัวออกซิไดซ์ อื่น ภายหลังจากการปรับปรุงการสังเคราะห์โดยใช้ Oxone® เป็นตัวออกซิไดซ์ พบว่าภาวะที่เหมาะสมที่สุดคือใช้ Oxone® ในอัตราส่วน 0.025 eq ทำการบดเป็นเวลา 10 นาทีและล้างด้วย 6M HCl จะให้ผลิตภัณฑ์เป็นของแข็งสีเทาเข้มในปริมาณ 0.2808 g ต่อ 1 g ของแคลเซียมคาร์ไบด์ เมื่อทำการวิเคราะห์ ผลิตภัณฑ์ด้วยเทคนิค FT-IR, FT-Raman, Elemental analysis และ Optical microscope พบว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้ ส่วนใหญ่เป็น CaCO₃ ที่เจือปนมาจากแคลเซียม (II) ไอออนที่ตกค้างจากกระบวนการล้างผลิตภัณฑ์ด้วยกรดทำ ปฏิกิริยากับสารละลายโซเดียมไบคาร์บอเนต ระหว่างกระบวนการล้าง การสังเคราะห์โดยใช้ Pd(OAc) ₂ เป็นตัว ออกซิไดซ์ในภาวะการทดลองเดียวกันให้ผลิตภัณฑ์เป็นของแข็งสีดำในปริมาณ 0.3300 g ต่อ 1 g ของ แคลเซียมคาร์ไบด์ เมื่อวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ด้วยเทคนิค FT-IR, FT-Raman, Elemental analysis และ Optical microscope พบว่าผลิตภัณฑ์มีปริมาณคาร์บอนร้อยละ 22.51 แต่ยังคงมี CaCO₃ เจือปน ต่อมาได้ทำการปรับปรุง กระบวนการล้างเพื่อกำจัด CaCO₃ พบมีเพียง Pd(OAc) ₂ เท่านั้นที่ให้ปริมาณผลิตภัณฑ์สูงกว่าชุดการทดลองควบคุม โดยให้ ผลิตภัณฑ์เป็นของแข็งสีดำในปริมาณ 0.1152 g ต่อ 1 g ของแคลเซียมคาร์ไบด์ เมื่อวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ด้วย เทคนิค FT-IR พบว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้ไม่ปรากฏพีคที่เด่นชัดในช่วง ความยาวคลื่นอินฟราเรด จึงสรุปผลว่าการสังเคราะห์ CDC จากแคลเซียมคาร์ไบด์โดยใช้ตัวออกซิไดซ์และสารเริ่มปฏิกิริยาแรดิคัลไม่ให้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ยกเว้นการใช้ Pd(OAc) ₂ ซึ่งอาจให้วัสดุคาร์บอนที่ต้องการ แต่จำเป็นต้องทำการศึกษาเพื่อยื่นยันต่อไป |
| Other Abstract: | Carbide-derived Carbon (CDC) has been used in many applications, such as electronic devices and adsorbents. Typically, CDC synthesis requires high temperature and expensive carbide materials. In this work, calcium carbide was used as a low-cost carbon source. It was assumed that oxidizing agents and radical initiators could be used as reagent to synthesize carbon materials at low temperature. KNO₃, NaClO₄∙H₂O, Benzoyl peroxide, Oxone®, Pd(OAc)₂ and Azobisisobutyronitrile (AIBN) were selected as reagent. Solid-state reaction was selected as a synthesis method. Mixture of calcium carbide and reagent was grinded and resulting product was washed. It was found that Oxone® and Pd(OAc)₂ gave higher yields than other reagents. Optimized condition for reaction using Oxone® was using 0.025 equivalent of Oxone®, grinding for 10 minutes and washing with 6M HCl. This condition gave 0.2808 g of dark gray solid as a product per 1 g of initial calcium carbide. The product was characterized by FT-IR, FT-Raman, elemental analysis and optical microscope. The result showed that most of product was CaCO₃ formed during washing process. After washed with acid, remaining calcium (II) ion reacted with sodium bicarbonate, a washing solution, to give calcium carbonate. Synthesis using Pd(OAc)₂ as a reagent under the same condition gave 0.3300 g of black solid per 1 g of starting calcium carbide. The product was characterized by FT-IR, FT-Raman, elemental analysis and optical microscope. The result showed that 22.51% of the product was carbon, but the product also contained CaCO₃. The washing method was modified to remove CaCO₃. Only Pd(OAc)₂ gave higher yield than control group and gave 0.1152 g of black solid per 1 g of initial calcium carbide. It was found that the product did not show any significant signal in IR spectrum. To conclude, synthesis of CDC from calcium carbide using KNO₃, NaClO₄∙H₂O, Benzoyl peroxide, Oxone® and AIBN could not give desired product. But synthesis using Pd(OAc)₂ might give desired carbon materials. This product is subject for further study. |
| Description: | โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาเคมี. คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2557 |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/63824 |
| Type: | Senior Project |
| Appears in Collections: | Sci - Senior Projects |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 2557_4.pdf | 1.51 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.