การสังเคราะห์คาร์บอนดอทจากแป้งสับปะรดด้วยวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยใช้ไมโครเวฟเพื่อการตรวจวัดเหล็ก
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสังเคราะห์คาร์บอนดอท (Carbon Dots; CDs) จากแป้งสับปะรดซึ่งเป็นชีวมวลทางการเกษตร โดยใช้เทคนิคการสังเคราะห์ด้วยไมโครเวฟที่มีความรวดเร็วและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และศึกษาศักยภาพของคาร์บอนดอทที่ได้สำหรับการประยุกต์ใช้ในการตรวจวัดไอออนเหล็ก (Fe2+) ด้วยวิธีฟลูออเรสเซนซ์ ผลการศึกษาพบว่าคาร์บอนดอทที่สังเคราะห์ได้มีลักษณะเป็นอนุภาคทรงกลมกึ่งสมบูรณ์ในระดับนาโนเมตร มีการกระจายตัวของขนาดที่สม่ำเสมอ และมีหมู่ฟังก์ชันที่มีสมบัติชอบน้ำบนพื้นผิว ซึ่งช่วยให้สามารถกระจายตัวในน้ำได้ดี นอกจากนี้ คาร์บอนดอทยังแสดงสมบัติการเรืองแสงที่เด่นชัด โดยมีพีคการดูดกลืนแสงที่ประมาณ 280 นาโนเมตร และมีพีคการเปล่งแสงที่ 440 นาโนเมตร เมื่อกระตุ้นด้วยความยาวคลื่น 360 นาโนเมตร คาร์บอนดอทที่สังเคราะห์ได้ถูกนำมาพัฒนาเป็นโพรบฟลูออเรสเซนซ์ร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (CDs/H2O2) สำหรับการตรวจวัด Fe2+ โดยอาศัยกลไกการดับการเรืองแสงที่เกิดจากปฏิกิริยาเฟนตัน (Fenton reaction) ซึ่งก่อให้เกิดอนุมูลไฮดรอกซิล (•OH) ที่สามารถออกซิไดซ์พื้นผิวของคาร์บอนดอท ผลการทดลองพบว่าความเข้มฟลูออเรสเซนซ์ของระบบลดลงตามการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้น Fe2+ โดยมีช่วงความเป็นเส้นตรงที่ดี 2 ช่วง คือ 0.0186-0.186 ส่วนในล้านส่วน และ 0.186-1.86 ส่วนในล้านส่วนขีดจำกัดการตรวจวัดเท่ากับ 0.0045 ส่วนในล้านส่วน และแสดงความจำเพาะที่ดีต่อ Fe2+ เมื่อเปรียบเทียบกับไอออนโลหะชนิดอื่น นอกจากนี้ ระบบโพรบที่พัฒนาขึ้นยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการตรวจวัด Fe2+ ในตัวอย่างน้ำจริงได้ โดยให้ร้อยละการคืนกลับอยู่ในช่วง 87–98 และมีร้อยละความเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์ต่ำกว่า 5 ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการใช้แป้งสับปะรดซึ่งเป็นชีวมวลจากของเหลือทางการเกษตรสามารถนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตคาร์บอนดอทที่มีสมบัติเรืองแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังเป็นแนวทางที่ช่วยเพิ่มมูลค่าทรัพยากรชีวภาพและสอดคล้องกับแนวคิดเคมีสีเขียวและการพัฒนาเทคโนโลยีตรวจวัดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
วารสารวิทยาศาสตร์และวิทยาศาสตร์ศึกษา (JSSE) เป็นผู้ถือลิสิทธิ์บทความทุกบทความที่เผยแพร่ใน JSSE นี้ ทั้งนี้ ผู้เขียนจะต้องส่งแบบโอนลิขสิทธิ์บทความฉบับที่มีรายมือชื่อของผู้เขียนหลักหรือผู้ที่ได้รับมอบอำนาจแทนผู้เขียนทุกนให้กับ JSSE ก่อนที่บทความจะมีการเผยแพร่ผ่านเว็บไซต์ของวารสาร
แบบโอนลิขสิทธิ์บทความ (Copyright Transfer Form)
ทางวารสาร JSSE ได้กำหนดให้มีการกรอกแบบโอนลิขสิทธิ์บทความให้ครบถ้วนและส่งมายังกองบรรณาธิการในข้อมูลเสริม (supplementary data) พร้อมกับนิพนธ์ต้นฉบับ (manuscript) ที่ส่งมาขอรับการตีพิมพ์ ทั้งนี้ ผู้เขียนหลัก (corresponding authors) หรือผู้รับมอบอำนาจ (ในฐานะตัวแทนของผู้เขียนทุกคน) สามารถดำเนินการโอนลิขสิทธิ์บทความแทนผู้เขียนทั้งหมดได้ ซึ่งสามารถอัพโหลดไฟล์บทความต้นฉบับ (Manuscript) และไฟล์แบบโอนลิขสิทธิ์บทความ (Copyright Transfer Form) ในเมนู “Upload Submission” ดังนี้
1. อัพโหลดไฟล์บทความต้นฉบับ (Manuscript) ในเมนูย่อย Article Component > Article Text
2. อัพโหลดไฟล์แบบโอนลิขสิทธิ์บทความ (Copyright Transfer Form) ในเมนูย่อย Article Component > Other
ดาวน์โหลด ไฟล์แบบโอนลิขสิทธิ์บทความ (Copyright Transfer Form)
เอกสารอ้างอิง
Aka, M. A., Meledje, J. C., Koutouan, M. L., Irie, W. I. B., Pomi, N. B. B., Koffi, S. K. K. and Konan, S. K. (2024). Designing a sensor based on carbon quantum dots for the detection of iron ions. International Journal of Biological and Chemical Sciences, 18(4), 1606–1614.
Ali, M. M., Hashim, N., Abd Aziz, S. and Lasekan, O. (2020). Pineapple (Ananas comosus): A comprehensive review of nutritional values, volatile compounds, health benefits, and potential food products. Food Research International, 137, 109675.
Banerjee, S., Ranganathan, V., Patti, A. and Arora, A. (2018). Valorisation of pineapple wastes for food and therapeutic applications. Trends in Food Science & Technology, 82, 60–70.
Chen, D., Gao, H., Chen, X., Fang, G., Yuan, S. and Yuan, Y. (2017). Excitation-independent dual-color carbon dots: Surface-state controlling and solid-state lighting. ACS Applied Materials & Interfaces, 9, 2352–2358.
Chopra, T. and Parkesh, R. (2024). Microwave-assisted synthesis of functionalized carbon nanospheres using banana peels: pH-dependent synthesis, characterization, and selective sensing applications. ACS Omega, 9(4), 4555–4571.
Dou, X., Zhang, Q., Shah, S. N. A., Khan, M., Uchiyama, K. and Lin, J. M. (2019). MoS₂-quantum dot triggered reactive oxygen species generation and depletion: Responsible for enhanced chemiluminescence. Chemical Science, 10(2), 497–500.
Hamed, M., Chinnam, S., Bedair, A., Emara, S. and Mansour, F. R. (2024). Carbon quantum dots from natural sources as sustainable probes for metal ion sensing: Preparation, characterizations and applications. Talanta Open, 10, 100348.Jiao, X. Y., Li, L. S., Qin, S., Zhang, Y., Huang, K. and Xu, L. (2019). The synthesis of fluorescent carbon dots from mango peel and their multiple applications. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 577, 306–314.
Jorns, M. and Pappas, D. (2021). A review of fluorescent carbon dots, their synthesis, physical and chemical characteristics, and applications. Nanomaterials, 11(6), 1448.
Kuchaiyaphum, P., Amornsakchai, T., Chotichayapong, C., Saengsuwan, N., Yordsri, V., Thanachayanont, C., Batpo, P. and Sotawong, P. (2024). Pineapple stem starch-based films incorporated with pineapple leaf carbon dots as functional filler for active food packaging applications. International Journal of Biological Macromolecules, 282(Pt 1), 137224.Kumar, H. S., Shamsudin, S. A. and Azian, M. N. A. (2024). Optimized nitrogen-doping of carbon quantum dots from banana peel waste: A highly selective Fe²⁺ sensor probe. Diamond and Related Materials, 148, 111351.
Mathew, S. A., Praveena, P., Dhanavel, S., Manikandan, R., Senthilkumar, S. and Stephen, A. (2020). Luminescent chitosan/carbon dots as an effective nano-drug carrier for neurodegenerative diseases. RSC Advances, 10(41), 24386–24396.
Roda, A. and Lambri, M. (2019). Food uses of pineapple waste and by-products: A review. International Journal of Food Science and Technology, 54(4), 1009–1017.Shah, S. N. A., Dou, X., Khan, M., Uchiyama, K. and Lin, J. M. (2019). N-doped carbon dots/H₂O₂ chemiluminescence system for selective detection of Fe²⁺ ion in environmental samples. Talanta, 196, 370–375.Tadesse, A., Hagos, M., RamaDevi, D., Basavaiah, K. and Belachew, N. (2020). Fluorescent nitrogen-doped carbon quantum dots derived from citrus lemon juice: Green synthesis, mercury(II) ion sensing, and live cell imaging. ACS Omega, 5(8), 3889–3898.
Tian, M., Wang, D., Liu, Q., Wang, L., Tao, Y., Wang, J., Zou, Y., Yang, Y., Zhou, Q., Li, L., Wang, M., Li, X. and Gao, D. (2024). Deep eutectic solvent assisted synthesis of N,Cl co-doped carbon dots using longan shell waste: Applications in antioxidant, anti-inflammatory and Fe²⁺ detection. Journal of Molecular Liquids, 397, 124131.
Usman, M. and Cheng, S. (2024). Recent trends and advancements in green synthesis of biomass derived carbon dots. Eng, 5(3), 2223–2263.
Zhang, Y., Li, Z., Sheng, L. and Meng, A. (2023). Lemon juice-derived nitrogen-doped carbon quantum dots for highly sensitive and selective determination of ferrous ions and cell imaging. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 657, 130580.
