การสังเคราะห์ไทเทเนียมไดออกไซด์เจือวาเนเดียมและไทเทเนียมไดออกไซด์เจือสังกะสีโดยวิธีโชล-เจล เพื่อสมบัติต้านแบคทีเรีย

Abstract

สืบเนื่องจากโรคติดเชื้อในมนุษย์มีสาเหตุจากจุลชีพที่ก่อให้เกิดโรค เช่น แบคทีเรีย ไวรัส เป็นต้น ซึ่งจุลชีพเหล่านี้พบอยู่รอบๆ ตัวมนุษย์ บนบรรจุภัณฑ์อาหารและในการประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์ ดังนั้น จึงได้มีการพัฒนาผลิตภัณฑ์จากยางธรรมชาติหรือพอลิเมอร์ที่มีสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียเพื่อต้านเชื้อแบคทีเรียและจุลชีพอื่นๆ ขึ้น เพื่อให้เกิดการปรับปรุงสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของพื้นผิวยางธรรมชาติ จึงได้ทำการเตรียมนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เจือวาเนเดียม (V-doped TiO[Subscript 2]) ที่มีสมบัติโฟโคคะตะไลติกแอคติวิตีและสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียสูงและประยุกต์ใช้กับพื้นผิวผลิตภัณฑ์ยางธรรมชาติดังกล่าว ในงานวิจัยนี้ V-doped TiO[Subscript 2] และ Zn-doped TiO[Subscript 2] เตรียมจากสารตั้งต้น ไทเทเนียม(IV) เอ็น-บิวท็อกไซด์เอทานอล โดยวิธีโซล-เจลภายใต้สภาวะคลื่นไมโครเวฟ ผงที่เตรียมได้นำมาตรวจสอบคุณลักษณะ โดยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD) การดูดซับ-คายซับของไนโตรเจน การวิเคราะห์ขนาดอนุภาค ฟูเรียร์ทรานสฟอร์ม อินฟราเรด สเปกโทรสโคปี (FT-IR) จุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ยูวี-วิสิเบิล สเปกโทรโฟโตเมตรี (UV-Vis) ไฟเบอร์ออพติคสเปกโทรเมตรี ส่วนสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียทดสอบโดย Time kill assay ผล XRD ของ V-doped TiO[Subscript 2] และ Zn-doped TiO[Subscript 2] พบว่า ผงตัวอย่างประกอบด้วยอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์โครงสร้างแบบอนาเทส สเปกตราการดูดกลืนแสงของ V-doped TiO[Subscript 2] และ Zn-doped TiO[Subscript 2] แสดงการเกิดการเคลื่อนไปทางย่านแสงวิสิเบิล (เรดชิพ) พลังงานช่องว่างแถบพลังงานสำหรับ V-doped TiO[Subscript 2] และ Zn-doped TiO[Subscript 2] มีค่า 2.1-2.2 และ 2.9-3.0 อิเล็กตรอนโวลต์ ตามลำดับ การศึกษาโฟโตคะตะไลติกแอคติวิตี พบว่าวัสดุนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารละลายสีเมทิลีนบลู ประสิทธิภาพในการกำจัดของ V-doped TiO[Subscript 2] และ Zn-doped TiO[Subscript 2] สูงกว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ไม่เติมสารเจือและวัสดุนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ P-25 สมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของฟิล์มสเปรย์บนผลิตภัณฑ์ยางธรรมชาติทดสอบกับเชื้อแบคทีเรียแกรมลบ Escherichia coli ATCC 25922 (E. coli) และแบคทีเรียแกรมบวก Staphvlococcus aureus A TCC 25923 (S. aureus) ฟิล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เคลือบบนผิวผลิตภัณฑ์ยางธรรมชาติแสดงสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียอย่างสูงต่อเชื้อแบคทีเรียทั้ง E. coli และ S. aureus ด้วยเปอร์เซ็นต์การทำให้เชื้อลดลง 100% สมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของฟิล์มบางที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นองค์ประกอบมีประสิทธิภาพลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (เปอร์เซ็นต์การทำให้เชื้อลดลง 20%) หลักจากตั้งทิ้งไว้ที่อุณภูมิห้องเป็นเวลา 7 วัน งานวิจัยนี้สรุปได้ว่า การเติมสารเจือวาเนเดียมหรือสังกะสียังไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงโฟโตคะตะไลติกแอคติวิตีและสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของพื้นผิวผลิตภัณฑ์ยางธรรมชาติ ด้วยสภาวะที่เหมาะสมสำหรับสารเจือวาเนเดียมและสารเจือสังกะสีสำหรับการสังเคราะห์ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ความเข้มข้น ร้อยละ 0.2 โดยน้ำหนัก และร้อยละ 1 โดยน้ำหนัก ตามลำดับ