Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การใช้สารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกเพื่อควบคุมสมบัติและการตอบสนองโดยการเปลี่ยนสีของวัสดุเชิงประกอบระดับนาโนเมตรพอลิไดแอซีทิลีน/ซิงก์ออกไซด์

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Utilizing Cationic Surfactants To Control Properties And Colorimetric Response Of Polydiacetylene/Zinc Oxide Nanocomposite

Year (A.D.)

2016

Document Type

Thesis

First Advisor

นิศานาถ ไตรผล

Second Advisor

รักชาติ ไตรผล

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีเซรามิก

DOI

10.58837/CHULA.THE.2016.22

Abstract

การศึกษานี้เป็นงานวิจัยต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงสมบัติของวัสดุเชิงประกอบระดับนาโนเมตรพอลิไดแอซีทิลีน/ซิงก์ออกไซด์ให้มีการตอบสนองในระดับที่แตกต่างจากเดิม โดยทำการเติมสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกลงในสารแขวนลอยวัสดุเชิงประกอบในตัวกลางน้ำและโทลูอีน ผลการทดลองพบว่าการเติมสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกเซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ที่ความเข้มข้น 1 มิลลิโมลาร์ลงในระบบตัวกลางน้ำทำให้สารแขวนลอยวัสดุเชิงประกอบเกิดการเปลี่ยนสีจากสีน้ำเงินเป็นสีเหลือง ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนสีได้หลากหลายรูปแบบ ได้แก่ สีน้ำเงินเป็นแดง เหลืองเป็นแดง และการเปลี่ยนสีแบบ 2 ขั้นตอนจากน้ำเงินเป็นเหลืองและเหลืองเป็นแดง นอกจากนี้ยังพบว่าการเติมสารเซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ช่วยเพิ่มความไวในการตอบสนองต่อกรดซาลิซิลิก บิวทิลเอมีน และเพนทิลเอมีน ของสารแขวนลอยวัสดุเชิงประกอบ ซึ่งเกิดจากการรบกวนโครงสร้างของวัสดุเชิงประกอบโดยสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกทำให้ความแข็งแรงพันธะของหมู่ฟังก์ชันแอลคีนและแอลไคน์ในสายโซ่หลักและระยะห่างระหว่างชั้นของพอลิไดแอเซทิลีนเกิดการเปลี่ยนแปลงไป โดยผลของเซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์จะเห็นได้ชัดเจนในระบบตัวกลางน้ำ เมื่อทำการศึกษาถึงผลของการใช้สารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกที่มีโครงสร้างแตกต่างกันอย่างเป็นระบบ ได้แก่ เซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ โดเดซิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ เดซิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ ไดเดซิลไดเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ และเดคะเมโทเนียมโบรไมด์ ในระบบของสารแขวนลอยวัสดุเชิงประกอบในตัวกลางโทลูอีน พบว่าการใช้สารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกที่มีความยาวสายโซ่อัลคิลสั้นกว่าจะเพิ่มความไวในการตอบสนองต่อกรดซาลิซิลิกและลดอุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนสี แต่การใช้สารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกที่มีสายโซ่อัลคิลยาวกว่าจะช่วยเพิ่มความเสถียรในการกระจายอนุภาค การเพิ่มจำนวนสายโซ่อัลคิลของสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกจะเพิ่มความไวในการตอบสนองต่อกรดซาลิซิลิกและลดอุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนสี และยังช่วยให้เกิดการกระจายของอนุภาควัสดุเชิงประกอบในตัวกลางโทลูอีนได้ดีอีกด้วย ส่วนการเพิ่มจำนวนประจุบวกของสารลดแรงตึงผิวช่วยเพิ่มความเสถียรในการกระจายอนุภาคได้ดี แต่มีผลน้อยกว่าในการเพิ่มความไวในการตอบสนองโดยการเปลี่ยนสีของวัสดุเชิงประกอบ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research is a continuing work to improve colorimetric response of Polydiacetylene/Zinc oxide nanocomposite by adding cationic surfactants to the aqueous and toluene suspensions. The results show that adding Cetyltrimethylammonium bromide at 1 mM causes the color changing of the nanocomposite aqueous suspension from blue to yellow. This allows colorimetric response from blue to red, yellow to red, and a 2-step response of blue-yellow-red. Addition of Cetyltrimethylammonium bromide increases sensitivity to Salicylic acid, Butylamine and Pentylamine of the nanocomposites. This is due to perturbation of the nanocomposite structure by the cationic surfactant that alters bonding strength of alkene and alkine functional groups in the main chain and d-spacing of Polydiacetylene. The effect is obvious in the aqueous suspensions. In addition, effects of structure of the cationic surfactants are studied. Cationic surfactants with systematical structure variations including Cetyltrimethylammonium bromide, Dodecyltrimethylammonium bromide, Decyltrimethylammonium bromide, Didecyldimethylammonium bromide, and Decamethonium bromide are added to the nanocomposite in toluene. It is found that decreasing in alkyl chain length of the cationic surfactants increases sensitivity to Salicylic acid and decreases color transition temperature of the nanocomposite. However, the longer alkyl chain length of the cationic surfactant promotes dispersion stability of suspension. Increasing in number of alkyl chain increases sensitivity to Salicylic acid, decreases color transition temperature and also enhances dispersion stability of suspension. Though, increasing in positive charge number promotes dispersion stability with less effects on sensitivity of the nanocomposites.

Link to Full Text

Share

COinS