การเตรียมตัวตรวจวัดแก๊ส NO2 โดยใช้ท่อนาโนคาร์บอนเจือไนโตรเจนและ ท่อนาโนคาร์บอนเจือโบรอนและไนโตรเจนสังเคราะห์จากสารตั้งต้นชนิดของแข็ง - Niamsang, Arngsupha (Naresuan University Journal: Science and Technology (NUJST); Vol 26 No 1 (2018): January - March 2018, 2018)
ท่อนาโนคาร์บอนเจือไนโตรเจน (CN-NTs) และท่อนาโนคาร์บอนเจือโบรอนและไนโตรเจน (BCN-NTs) สำหรับประยุกต์ใช้เป็นเซ็นเซอร์ตรวจวัดแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO 2 ) ถูกสังเคราะห์ด้วยเทคนิคการตกเคลือบด้วยไอระเหยทางเคมีโดยการผสมสารตั้งต้นที่ประกอบด้วย อิมิดาโซล เฟอร์โรซีน และกรดบอริก ที่อุณหภูมิในการสังเคราะห์ 900 ๐ C จากการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) พบว่าเกิดความบกพร่องขึ้นบริเวณโครงสร้างท่อและภายในท่อแสดงโครงสร้างคล้ายปล้องไผ่ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของ CN-NTs และ BCN-NTs อยู่ในช่วง 145.9±11.5 นาโนเมตร และ 67.9±7.5 นาโนเมตร ตามลำดับ จากการตรวจสอบความบกพร่องในท่อนาโนคาร์บอนด้วยรามานสเปกตรัมโดยใช้อัตราส่วน I D /I G ซึ่งผลแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วน I D /I G ของ CN-NTs และ BCN-NTs มีค่าเท่ากับ 1.10 และ 1.57 ตามลำดับ ผลการวิเคราะห์ธาตุภายในท่อนาโนคาร์บอนจากเอกซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปี (XPS) สามารถยืนยันได้ว่า CN-NTs และ BCN-NTs มีอะตอมไนโตรเจนและ/หรืออะตอมโบรอนอยู่ จากผล XPS ของ CN-NTs แสดง 2 ชนิดความแตกต่างของไนโตรเจนที่รวมอยู่ภายในโครงสร้างของท่อคือ Quaternary nitrogen และ Graphitic-N-O ขณะที่ BCN-NTs มีปริมาณของโบรอนในปริมาณที่ต่ำและมีรูปแบบการรวมตัวของไนโตรเจนภายในท่อได้หลายชนิด ผลการตรวจวัดแก๊ส NO 2 พบว่า CN-NTs มีการตอบสนองที่รวดเร็วและมีการคืนตัวที่สมบูรณ์ เป็นไปได้ว่าความบกพร่องในโครงสร้างของท่อจากการเจืออะตอมไนโตรเจนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับแก๊ส NO 2 ในอีกด้านหนึ่ง BCN-NTs มีการตอบสนองต่อแก๊ส NO 2 ที่ช้าและมีการคืนตัวที่ไม่สมบูรณ์เนื่องจากอะตอมโบรอนที่ถูกเจือมีการยึดเกาะที่แข็งแรงกับโมเลกุลของแก๊ส NO 2 ดังนั้นการสังเคราะห์ BCN-NTs ยังคงจำเป็นต้องศึกษาเพื่อเพิ่มปริมาณการยึดเกาะของอะตอมโบรอนที่เจือและควบคุมองค์ประกอบของธาตุให้มีอัตราส่วนที่เหมาะสมของงานวิจัยในอนาคต      Nitrogen doped carbon nanotubes (CN-NTs) and boron and nitrogen doped carbon nanotubes (BCN-NTs) were obtained for applied to nitrogen dioxide (NO 2 ) gas sensing. The CN-NTs and BCN-NTs in this research were synthesized by the chemical vapor deposition method at 900 ๐ C using a mixture of imidazole/ferrocene/boric acid as a precursor. Our results showed that defect in tube structure and the tubes exhibited Bamboo-like structure from transmission electron microscopy (TEM) analysis. The average diameter of CN-NTs and BCN-NTs was in the range of 145.9±11.5 nm and 67.9±7.5 nm, respectively. Investigation of the defect in carbon nanotubes was determined from Raman spectrum by using the I D /I G ratio. It presented that the I D /I G ratio of CN-NTs and BCN-NTs were 1.10 and 1.57, respectively. The elemental analysis of the carbon nanotubes were performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for confirming that CN-NTs and BCN-NTs contained nitrogen and/or boron atoms. The CN-NTs from XPS results presented two different types of nitrogen incorporation in the nanotubes structure as Quaternary nitrogen and Graphitic-N-O, while the BCN-NTs exhibited low boron content and having many types of nitrogen incorporation in nanotubes. The NO 2 gas detection on CN-NTs showed faster response time and the complete recovery. The defect structure of nanotubes from nitrogen atoms doped in carbon nanotubes may response for the improved NO 2 adsorption on CN-NTs. On the other hand, BCN-NTs showed long response time to NO 2 and incomplete recovery because boron atoms dopant has strong binding to NO 2 molecules. Therefore, the synthesis of BCN-NTs is still needed to study for increased quantity of boron atoms and controlled compositions of element in appropriate ratio in the future work.