Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การอบแห้งแบบพ่นฝอยของอนุภาคคาร์บอนที่มีรูพรุนขนาด เมโซที่เตรียมจาก รีโซซินอล/ฟอร์มอลดีไฮด์/ไตรบล็อกโคพอลิเมอร์

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Spray drying of mesoporous carbon particles prepared from resorcinol/ formaldehyde/triblock copolymer

Year (A.D.)

2011

Document Type

Thesis

First Advisor

อภินันท์ สุทธิธารธวัช

Second Advisor

นาวิน วิริยะเอี่ยมพิกุล

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2011.1467

Abstract

อนุภาคคาร์บอนที่มีรูพรุนขนาดเมโซสามารถเตรียมได้โดยใช้เทคนิคการอบแห้งแบบพ่นฝอยของสารละลายที่ประกอบด้วยรีโซซินอล-ฟอร์มอลดีไฮด์ เป็นแหล่งกำเนิดคาร์บอนและสารลดแรงตึงผิวไตรบล็อกโคพอลิเมอร์ (พลูโรนิค F127) เป็นแม่แบบโดยใช้กรดไฮโดรคลอริค โซเดียมคาร์บอเนต และโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อนุภาคที่ได้จากการอบแห้งแบบพ่นฝอยจะถูกเผาให้เป็นคาร์บอนที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียสภายใต้บรรยากาศของก๊าซเฉื่อย เมื่อใช้กรดไฮโดรคลอริคเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่าเมื่อใช้อุณหภูมิขาเข้าของเครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอยที่ 180 องศาเซลเซียส อนุภาคคาร์บอนที่มีรูพรุนขนาดเมโซจะมีค่าพื้นที่ผิวที่สูงและมีการกระจายขนาดรูพรุนที่แคบกว่าเมื่อทำการอบแห้งแบบพ่นฝอยที่อุณหภูมิ160 องศาเซลเซียส แต่อนุภาคที่ได้จากการอบแห้งแบบพ่นฝอยที่ใช้กรดไฮโดรคลอริคเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีลักษณะรวมเข้ากันเป็นก้อน เมื่อใช้โซเดียมคาร์บอเนต และโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่าอนุภาคคาร์บอนที่สังเคราะห์ได้ไม่มีรูพรุนหรือมีรูพรุนน้อยมาก ทำการศึกษาอิทธิพลของค่าความเป็นกรด - ด่างของสารละลายรีโซซินอล – ฟอร์มอลดีไฮด์ก่อนการอบแห้งแบบพ่นฝอยที่ส่งผลต่อโครงสร้างรูพรุนของคาร์บอน จากผลการทดลองพบว่าสามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างรูพรุนได้โดยการปรับค่าความเป็นกรด - ด่างของสารละลายในสภาวะเริ่มต้น โดยพบว่าเมื่อใช้กรดไฮโดรคลอริคผสมกับโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ค่าความเป็นกรด-ด่างน้อยกว่า 2.41 คาร์บอนที่ได้จะมีค่าพื้นที่ผิวและขนาดรูพรุนสูงกว่าที่ช่วงค่าความเป็นกรด-ด่างมีค่าสูง ซึ่งสอดคล้องกับปริมาณเมทิลีนและเมทิลีนอีเทอร์ที่คำนวณได้จากการวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชันโดยใช้เทคนิคการกระตุ้นสารด้วยพลังงานแสงช่วงแสงอินฟราเรด

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The mesoporous carbon particles were prepared by spray drying of solutions containing resorcinol–formaldehyde (RF) as carbon precursors and surfactant triblock copolymer (Pluronic F127) as porous template by using HCl, Na₂CO₃ and NaOH as catalyst. The spray dried particles were carbonized at 800 ℃ in an inert atmosphere to obtain structured carbon materials. When using HCl as a catalyst, we found that at the inlet temperature for spray drier at 180 ℃, mesoporous carbon particles exhibited high surface area and narrow pore size distribution than that the inlet temperature for spray drier at 160 ℃ but the particles was agglomerated. When using Na₂CO₃ and NaOH as a catalyst, the particles were microporous and non porous carbon. The effect of pH of RF solution before spray drying on the pore texture and the specific surface area of the carbon after pyrolysis as well as the morphology of the particle was studied. Results show that it is possible to tailor the morphology of these materials by varying the initial pH of the precursors solution. When using HCl mixed with NaOH as a catalyst at low pH of less than 2.41, the obtained carbon had specific surface areas and pore size higher than at higher pH range, which is consistent with the FTIR signals ratio of methylene and methylene ether bridge.

Link to Full Text

Share

COinS