Synthesis of magnetic carbon nanotubes via Co-pyrolysis of eucalyptus oil with bimetallic Ni-Fe catalyst

Tanapat Rodruangnon

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/80814

Title:	Synthesis of magnetic carbon nanotubes via Co-pyrolysis of eucalyptus oil with bimetallic Ni-Fe catalyst
Other Titles:	การสังเคราะห์ท่อนาโนคาร์บอนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กด้วยวิธีโคไพโรไลซิสของน้ำมันยูคาลิปตัสและตัวเร่งปฏิกิริยาไบเมทัลลิกของนิกเกิลและเหล็ก
Authors:	Tanapat Rodruangnon
Advisors:	Tawatchai Charinpanitkul Kritapas Laohhasurayotin
Other author:	Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
Issue Date:	2021
Publisher:	Chulalongkorn University
Abstract:	Magnetic carbon nanotubes (MCNTs) have been specified one of the most promising nanomaterials. They have been applied in many applications due to special electrical, mechanical, and chemical properties. Additionally, magnetic carbon nanotubes could be easily handled by using magnetic field. There are many production developments for increasing in yield and quality of MCNTs. In this thesis, bimetallic Ni-Fe catalyst was investigated for its possibility to improve MCNT synthesis. Nickel content was impregnated on the surface of ferrocene which is the source of Fe content. The catalyst is called ‘ferrocene impregnated with nickel nitrate’. Eucalyptus oil, which mainly contains eucalyptol, was used as carbon precursor for MCNT synthesis. Experimental investigation on influence of catalyst types, synthesis temperature, and molar ratio of eucalyptus oil to catalyst demonstrated was conducted. It was found that MCNT synthesis with the highest total mass yield of 17.1% and the highest crystallinity (ID/IG ratio) of 0.82 could be achieved under the condition of 4:1 ferrocene impregnated with nickel nitrate, synthesis temperature of 800 °C and 5:1 molar ratio of eucalyptus oil to catalyst. Additionally, the CNTs had ferromagnetic properties as VSM results. From experimental, ferrocene impregnated with nickel nitrate could provide higher crystallinity degree of MCNTs than use of ferrocene from 1.19 to 0.82. Thermal stability also increased from oxidation temperature of 515 °C to 559 °C. Moreover, the new catalyst also achieved higher yield than using nickel nitrate from 7.7% to 17.1%. Ni-Fe bimetallic particles in MCNT products were also observed by XRD results.
Other Abstract:	อนุภาคท่อนาโนคาร์บอนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กเป็นวัสดุนาโนชนิดหนึ่งที่นิยมนำไปประยุกต์ใช้ในงานต่าง ๆ อย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษหลายประการ เช่น คุณสมบัติการนำไฟฟ้า คุณสมบัติเชิงกล และความเสถียรทางเคมี นอกจากนี้อนุภาคท่อนาโนคาร์บอนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กยังสามารถควบคุมการใช้งานได้ง่ายด้วยสนามแม่เหล็ก จึงมีการพัฒนากระบวนการผลิตอนุภาคเพื่อให้ได้ร้อยละผลได้และคุณภาพของอนุภาคนาโนคาร์บอนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กที่สูงขึ้น โดยงานนี้ได้ศึกษาการปรับปรุงการสังเคราะห์อนุภาคท่อนาโนคาร์บอนดังกล่าวโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาไบเมทัลลิกของนิกเกิลและเหล็ก โดยองค์ประกอบของนิกเกิลจากนิกเกิลไนเตรตจะถูกฝังเปียกลงบนผิวของเฟอร์โรซีนซึ่งเป็นแหล่งของเหล็ก โดยตัวเร่งปฏิกิริยาแบบใหม่นี้เรียกว่าเฟอร์โรซีนที่ฝังเปียกด้วยนิกเกิลไนเตรต (ferrocene impregnated with nickel nitrate) การสังเคราะห์อนุภาคท่อนาโนคาร์บอนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กใช้น้ำมันยูคาลิปตัสซึ่งมียูคาลิปตอลเป็นองค์ประกอบหลักเป็นสารตั้งต้นคาร์บอน จากการศึกษาผลกระทบของตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิการสังเคราะห์และสัดส่วนเชิงโมลของยูคาลิปตอลต่อตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดต่อการสังเคราะห์ท่อนาโนคาร์บอนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กคือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเฟอร์โรซีนที่ฝังเปียกด้วยนิกเกิลไนเตรตที่เตรียมจากการใช้สัดส่วนเชิงโมลของเหล็กต่อนิกเกิลที่สัดส่วนเชิงโมล 4:1 อุณหภูมิสังเคราะห์ 800 °C และใช้สัดส่วนเชิงโมลน้ำมันยูคาลิปตัสต่อตัวเร่งปฏิกิริยาที่ 5:1 สภาวะนี้ให้ร้อยละผลได้โดยน้ำหนักของผลิตภัณฑ์สูงสุดอยู่ที่ 17.1 % และความเป็นผลึกของคาร์บอน (สัดส่วน ID/IG) สูงสุดอยู่ที่ 0.82 และ นอกจากนั้นจากผลของ VSM ยืนยันได้ว่าอนุภาคท่อนาโนของคาร์บอนมีคุณสมบัติแม่เหล็กแบบเฟอร์โร และพบว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถเพิ่มความเป็นผลึกของคาร์บอนเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้เฟอร์โรซีนจาก 1.19 เป็น 0.82 อีกทั้งมีความเสถียรทางความร้อนของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นจากอุณหภูมิออกซิเดชันจาก 519 °C เป็น 559 °C อีกทั้งยังให้ร้อยละผลได้ของผลิตภัณฑ์ที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้นิกเกิลไนเตรตเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจาก 7.7% เป็น 17.1% และจากผล XRD ยืนยันได้ว่าอนุภาคของตัวเร่งปฏิกิริยาในผลิตภัณฑ์อนุภาคท่อนาโนคาร์บอนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กเป็นแบบไบเมทัลลิกของนิกเกิลและเหล็ก
Description:	Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2021
Degree Name:	Master of Engineering
Degree Level:	Master's Degree
Degree Discipline:	Chemical Engineering
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/80814
URI:	http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2021.56
metadata.dc.identifier.DOI:	10.58837/CHULA.THE.2021.56
Type:	Thesis
Appears in Collections:	Eng - Theses

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
6270107421.pdf		6.4 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record