Synthesis of carbon nanoparticles using pyrolysis of ferrocene-naphthalene mixture - Pramote Puengjinda (Chulalongkorn University, 2004)
การไพโรไลซิสร่วมของของผสมระหว่างเฟอโรซีนและแนฟทาลีน สามารถสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนในระดับนาโนเมตรที่มีโลหะเหล็ก เป็นองค์ประกอบภายในชั้นของแกรไฟต์ โดยอนุภาคที่สังเคราะห์ได้นั้นประกอบด้วยอนุภาคสองประเภทใหญ่ๆ คือ ท่อนาโนคาร์บอน และคาร์บอนนาโนแคปซูล จุดเด่นของงานวิจัยนี้คือ การใช้แนฟทาลีนเป็นแหล่งคาร์บอนเพิ่มเติมในการสังเคราะห์ เพื่อลดปริมาณการใช้เฟอโรซีนลง ซึ่งนับว่าเป็นวิธีการลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนได้อีกวิธีหนึ่ง ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาอิทธิพลอุณหภูมิที่ใช้ในการไพโรไลซิส อัตราส่วนผสมของของผสม อัตราการไหลและชนิดของแก๊สต่อลักษณะของอนุภาคที่สังเคราะห์ได้ ซึ่งจากผลการทดลองพบว่าอุณหภูมิในช่วง 800-1050 ํC นั้นมีอิทธิพลอย่างมากต่อการเกิดอนุภาคเหล่านี้ โดยที่อุณหภูมิสูงอนุภาคของเหล็กจะมีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาสูง ทำให้สามารถเกิดเป็นคาร์บอนนาโนแคปซูลได้รวดเร็ว อีกทั้งที่อุณหภูมิสูงจะเกิดการรวบตัวของอนุภาคเหล็กทำให้อนุภาคที่ได้มีขนาดใหญ่ ในทางกลับกันที่อุณหภูมิต่ำคาร์บอนอิสระจะเรียงตัวต่อกันอย่างเป็นระเบียบ เนื่องจากอัตราการแพร่ของคาร์บอนอิสระเป็นตัวควบคุมการเกิดปฏิกิริยา ทำให้เกิดเป็นท่อนาโนคาร์บอนที่เรียงตัวเป็นระเบียบได้ การเพิ่มปริมาณคาร์บอนของอิสระขึ้น จะทำให้ได้สัดส่วนของคาร์บอนอิสระต่อตัวเร่งปฏิกิริยาสูงขึ้น โดยอนุภาคที่สังเคราะห์ได้มีลักษณะเป็นท่อนาโนคาร์บอนมากกว่าคาร์บอนนาโนแคปซูล ส่วนชนิดของแก๊สที่ใช้ในกระบวนการนั้นจะส่งผลต่ออนุภาคที่สังเคราะห์ได้ โดยเมื่อสังเคราะห์ภายใต้บรรยากาศของไนโตรเจนนั้น อนุภาคที่ได้นั้นจะมีสัดส่วนปริมาณคาร์บอนอสัณฐาน (amorphous carbon) สูงกว่าอนุภาคทั้งสองแบบนี้แต่เมื่อเปลี่ยนเป็นบรรยากาศของอาร์กอน จะช่วยลดสัดส่วนของคาร์บอนอสัณฐานลง โดยบทบาทของแก๊สอาร์กอนนั้นช่วยทำให้ลดการเกิดออกซิเดชัน ของอนุภาคเหล็กที่เกิดขึ้นและช่วยเสริมการฟอร์มชั้นแกรไฟต์ ของคาร์บอนได้ดีกว่าแก๊สไนโตรเจน