การศึกษาสมบัติการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงของกระเบื้องเคลือบดินเผามุงหลังคาเคลือบด้วยอนุภาคนาโนที่เตรียมจากแร่แมกเนติกลูโคซีน

Abstract

อนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO[subscript2]) โดยทั่วไปถูกนำมาประยุกต์ใช้ในงานเคลือบวัสดุต่างๆ อาทิ เซรามิกส์ หรือสุขภัณฑ์ เนื่องจากมีสมบัติในการช่วยยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ เชื้อรา แบคทีเรียบางชนิด หรือใช้เคลือบเพื่อเป็นวัสดุบำบัดน้ำเสียได้ งานวิจัยนี้ได้ศึกษาเกี่ยวกับสมบัติการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงของกระเบื้องเคลือบดินเผามุงหลังคาที่เคลือบด้วยอนุภาคนาโนที่เตรียมจาก แร่แมกเนติกลูโคซีน (TiO [subscript2] ≈ 78 %) โดยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอล แร่แมกเนติกลูโคซีนถูกเตรียมเป็นอนุภาคนาโนด้วยกระบวนการบดและไฮโดรเทอร์มอลที่อุณหภูมิ 105 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นนำมาผสมเป็นสารเคลือบกระเบื้องดินเผามุงหลังคา โดยใช้สารช่วยยึดเกาะ ได้แก่ พอลิเอทิลีนไกลคอล (PEG) และพอลิอะคริลิคแอสิท (PAA) ทำการตรวจสอบลักษณะทางกายภาพของอนุภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอนแบบส่องกราด (SEM) วิเคราะห์เฟสและองค์ประกอบทางเคมีด้วยเครื่องเอกซ์เรย์ดิฟแฟรคชั่น (XRD) และเทคนิคการเรืองรังสีเอกซ์ (Micro-EDXRF) และนำกระเบื้องที่เคลือบไปทดสอบประสิทธิภาพในการลดความเข้มข้นของสารละลาย เมทิลีนบลูภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต (UV) ผลการศึกษาพบว่าอนุภาคนาโนที่เตรียมได้ มีโครงสร้างคล้ายท่อที่มีขนาดความยาว 1.8 – 7 μm มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 01. – 0.3 μm และมีโครงสร้างผลึกแบบสารประกอบไททาเนต (H[subscript2] Ti[subscript3] O[subscript7]) สามารถลดความเข้มข้นของสารละลายเมทิลีนบลูได้ 94.07 % และพบว่าแผ่นกระเบื้องที่เคลือบด้วย อนุภาคนาโนจากแร่แมกเนติกลูโคซีนนี้สามารถกระตุ้นปฏิกิริยาเชิงแสงได้ดีกว่ากระเบื้องที่เคลือบด้วยอนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์เชิงพาณิชย์

Titanium dioxide (TiO[subscript2]) nanoparticles are usually applied to coat on materials such as ceramics or sanitary ware because of their properties that inhibit microorganisms, fungi, and certain bacteria types. It is also useful as a wastewater treatment material. This research aimed to study the photocatalytic properties of glazed clay roofing tiles coated with nanoparticles prepared from magnetic leucoxene mineral (TiO[subscript2] ≈ 78 %) by hydrothermal process. The nanoparticles were prepared by crushing magnetic leucoxene mineral and putting it into hydrothermal reactor at 105º C for 24 hours. The obtained particles were mixed with the binders such as polyethylene glycol (PEG) and polyacrylic acid (PAA), then this was coated on the clay roofing tile. The particles morphology was observed by scanning electron microscopes (SEM), The phases and chemical composition by X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (Micro- EDXRF), respectively. The efficiency of the coated tiles was tested by reducing concentration of methylene blue solution under ultraviolet (UV) light. The results revealed that the nanoparticles prepared from magnetic leucoxene mineral had similar tube structure of approximately 1.8 - 7 μm with the diameter of 0.1 - 0.3 μm and these also had crystal structure of titanate phase (H[subscript2] Ti[subscript3] O[subscript7]). It can reduce the concentration of methylene blue solution by 94.07%. Additionally, the photocatalytic activity of the roofing tile coated with the nanoparticles prepared from magnetic leucoxene mineral was better than that of commercial titanium dioxide.