การศึกษาวัสดุดูดซับเพื่อกำจัดสารอินทรีย์ระเหยง่ายด้วยวิธีทางเคมีคำนวณ

งานวิจัยนี้เราศึกษาการดูดซับสารอินทรีย์ระเหยง่ายบนพื้นผิวกราฟีนแบบช่องว่างเดี่ยว (single vacancy graphene) ที่เจือด้วยโลหะทรานซิชัยที่แตกต่างกัน 4 ชนิด ได้แก่ แพลเลเดียม (Pd), แพลทินัม (Pt), ทองคำ (Au) และเงิน (Ag) โดยใช้ทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่น (Density Functional Theory) ซึ่งโลหะแต่ละชนิดถูกเจือลงบนกราฟีนชนิดช่องว่างเดี่ยวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของตัวดูดซับให้สามารถดูดซับได้ดีที่อุณหภูมิห้อง โดยโครงสร้างตัวดูดซับที่ได้นั้นจะถูกนำไปดูดซับสารอินทรีย์ระเหยง่ายกลุ่ม organosulfer (thiophene), organonitrigen (pyrrole, pyridine), organooxygen (furan) และ benzene จากผลการคำนวณพบว่า Pd, Pt, Au และ Ag มีความเหมาะสมสำหรับใช้ในการเจือบนพื้นผิวกราฟีนชนิดช่องว่างเดี่ยว นอกจากนั้นยังพบว่ากราฟีนชนิดช่องว่างเดี่ยวที่เจือด้วยกลุ่มอะตอมขนาด 4 อะตอมของโลหะทรานซิชัน (tetrahedral and square planar) สามารถดูดซับสารอินทรีย์ระเหยง่ายชนิด pyridine ได้ดีที่สุดบนพื้นผิวตัวดูดซับ ลำดับพลังงานการดูดซับของ pyridine บนพื้นผิวตัวดูดซับเป็นดังนี้ Pt4 (-2.11 eV) > Pd4 (-2.05 eV) > Ag4 (-1.53 eV) > Au4 (-1.87 eV) งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่ากราฟีนแบบช่องว่างเดี่ยวที่ถูกเจือด้วยกลุ่มอะตอมขนาด 4 อะตอมของโลหะทรานซิชันสามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นวัสดุดูดซับที่ดีในการกำจัดสารอินทรีย์ระเหยง่าย