การดัดแปรผิวหน้าของท่อนาโนคาร์บอนด้วยกรดเพื่อเพิ่มการกระจายตัวในสารละลายไคโตซาน (PREPARATION OF ACID MODIFIED CARBON NANOTUBES FOR IMPROVING OF DISPERSION IN CHITOSAN SOLUTION)

Abstract

การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความสามารถในการกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอน (CNT) ในสารละลายไคโตซาน งานวิจัยนี้จึงทำท่อนาโนคาร์บอนให้บริสุทธิ์ (CNT-P) และทำการเพิ่มหมู่ฟังก์ชันให้กับท่อนาโนคาร์บอนโดยการดัดแปรผิวหน้าของท่อนาโนคาร์บอนให้มีหมู่กรด ด้วยการผสมกับสารละลายผสมของกรดซัลฟูริกชนิดเข้มข้นกับกรดไนตริกชนิดเข้มข้นในอัตราส่วน 3 ต่อ 1 โดยปริมาตร และเปรียบเทียบระหว่างวิธีที่ 1 การรีฟลักซ์ที่อุณหภูมิ 110°C นาน 4 ชั่วโมง กับวิธีที่ 2 การแช่ในอ่างอัลตร้าโซนิกที่อุณหภูมิ 70°C นาน 6 ชั่วโมง เพื่อให้ได้ท่อนาโนคาร์บอนที่ดัดแปรผิวหน้าด้วยกรดด้วยวิธีรีฟลักซ์ (CNT-R) กับวิธีอัลตราโซนิก (CNT-S) ตามลำดับ นำท่อนาโนคาร์บอนชนิดต่างๆ ได้แก่ CNT, CNT-P, CNT-R และ CNT-S มาศึกษาลักษณะเฉพาะด้วยเครื่อง SEM, TEM, Raman, XRD, TGA, เครื่องวิเคราะห์ธาตุ C, H, N และ S และวัดค่าการนำไฟฟ้า จากนั้นทดสอบการกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอนในสารละลายไคโตซาน ผลการทดลองพบว่า การเพิ่มหมู่ฟังก์ชันกรดแบบสร้างพันธะโคเวเลนต์กับท่อนาโนคาร์บอนด้วยวิธีรีฟลักซ์มีประสิทธิภาพดีกว่าวิธีอัลตร้าโซนิก แต่ให้ผลผลิตต่ำกว่า อีกทั้งยังได้ท่อนาโนคาร์บอนที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าวิธีอัลตร้าโซนิกอีกด้วย อย่างไรก็ตามพบว่าประสิทธิภาพการกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอนที่ดัดแปรด้วยกรดทั้งสองชนิดในสารละลายไคโตซานเพิ่มขึ้นเหมือนกัน คือ ประมาณสามเท่าเมื่อเทียบกับท่อนาโนคาร์บอนที่ไม่ได้ผ่านการดัดแปรผิวหน้าด้วยกรดคำสำคัญ: ท่อนาโนคาร์บอน การดัดแปรผิวหน้า การเติมหมู่ฟังก์ชันIn this study, to improve the dispersion of cabon nanotubes (CNT) in chitosan solution, purification and functionalyzation of the CNT were carried out. For comparison, the surface modified CNT having acid groups were prepared by mixing with H2SO4 conc. : HNO3 conc. (3:1 v/v) and then, for method 1, refluxed for 4 hrs at 110°C and, for method 2, sonicated for 6 hrs at 70°C to obtained acid modified CNT, CNT-R and CNT-S, respectively. Purified CNT (CNT-P) and acid modified CNT (CNT-R and CNT-S) were characterized by using SEM, TEM, Raman, XRD, TGA, CHNS-analysis and conductivity measurement. Dispersive efficiency of these carbon nanotubes in chitosan solution was also investigated. The results showed that covalent functionalization of CNT with acid under reflux condition (CNT-R) provide more efficiency than the sonication process (CNT-S), on the other hand, lower yield and also lower conductivity were obtained. However, dispersive efficiency of both acid-modified CNT in chitosan solution was increased around three times when compared with non-modified CNT.Keywords: Cabon Nanotubes, Surface Modification, Functionalization