Chemistry Commons^™

Real-Time Spectroscopic Ellipsometry For Flux Calibrations In Multi-Source Co-Evaporation Of Thin Films: Application To Rate Variations In Cuinse₂ Deposition, Dhurba R. Sapkota, Balaji Ramanujam, Puja Pradhan, Mohammed A. Razooqi Alaani, Ambalanath Shan, Michael J. Heben, Sylvain Marsillac, Nikolas J. Podraza, Robert W. Collins

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

Flux calibrations in multi-source thermal co-evaporation of thin films have been developed based on real-time spectroscopic ellipsometry (RTSE) measurements. This methodology has been applied to fabricate CuInSe₂ (CIS) thin film photovoltaic (PV) absorbers, as an illustrative example, and their properties as functions of deposition rate have been studied. In this example, multiple Cu layers are deposited step-wise onto the same Si wafer substrate at different Cu evaporation source temperatures (TCu). Multiple In₂Se₃ layers are deposited similarly at different In source temperatures (TIn). Using RTSE, the Cu and In₂Se₃ deposition rates are determined as …

Harnessing Oxidizing Potential Of Nickel For Sustainable Hydrocarbon Functionalization, Thomas M. Khazanov, Anusree Mukherjee

Research, Publications & Creative Work

While the oxidative chemistry of transition metals such as iron and copper is a highly developed area of investigation, the study of similar chemistry with nickel is much younger. However, nickel offers rich coordination chemistry with oxygen and other oxidants and is a promising avenue of research for applications such as sustainable hydrocarbon functionalization. Herein, we summarize the progress made recently in nickel coordination chemistry relevant to hydrocarbon functionalization and offer our perspectives on open questions in the field.

Chirality Determination Using Three-Wave Mixing Microwave Spectroscopy, Nicole Taylor Moon

Doctoral Dissertations

"Rotational spectroscopy has established itself as a reliable gas-phase spectroscopic technique for the structural determination of molecules. This reliability has stemmed from both advancements in microwave technology and a willingness from the community to push the boundaries of the field. In this dissertation, the boundaries are tested in both how well the technique can determine the structure of molecules exhibiting large amplitude motion and through chirality determination. The first half of this dissertation explores the use of deep averaging to determine the structure of silicon containing molecules in collaboration with Dr. Guirgis from the College of Charleston. For each of …

Understanding Catalyst Design Principles In Transition Metal Mixed Anionic Chalcogenides For Electrocatalytic Energy Conversion, Ibrahim Abdullahi

Doctoral Dissertations

"This research focused on the synthetic design of transition metal mixed anionic chalcogenide catalysts containing various ligand types around the central metal atom (chalcogen anion and chalcogen-based organic ligand) generating diverse crystal structure types applied for water splitting and carbon dioxide reduction reactions (CO₂RR).

A series of catalysts were synthesized starting with isolated metal complexes (ME_n) with a central metal core (M = Co, Ni, Cu, and Cr) through molecular clusters, to bulk nanostructured solids of similar M-E coordination. Bis(dichalcogenoimidodiphosphinato) were employed as ligands in the metal complexes, and anionic chalcogen (E = S, Se, and …

Highly Dipole-Parallel Aligned Nonlinear Optical Organic Molecular Crystalline Materials: Rational Design, Experimental And Theoretical Studies Of Supramolecular Structures And Non-Covalent Interactions, Harmeet Singh Bhoday

Doctoral Dissertations

Highly dipole-parallel aligned donor-acceptor substituted organic molecules are attractive for a wide array of applications, including nonlinear optics. However, only a limited number of crystals are known to adopt polar non-centrosymmetric space groups. The concepts guiding the fabrication of these polar materials have been described. The study focused on unsymmetrical donor-acceptor substituted azines and butadiene's. An improved design over (MeO, Y)-azines led to the realization of three crystals perfectly aligned in dipole parallel orientation for (PhO, Y)-azines with Y = Cl, Br, I, and one nearly perfectly aligned crystal for Y = F (Paper I). The unique bonding properties associated …

Extraction Of Capsaicin Using The Polyol Induced Extraction (Pie) Method, Orlando Herrera

All Student Theses and Dissertations

Polyol-induced extraction (PIE) is an extraction technique for separating organic solvents from water, using glycerol and polyol as separating agents. Glycerol binds water releasing the organic solvent as a separate liquid phase. this thesis, investigates how the PIE process may be used to separate caffeine and capsaicin. When acetonitrile and water are used as a 1:1 solvent mixture, two immiscible phases are created upon addition of the polyol, glycerol. Initially, for purposes of training on the PIE method, the studies primarly began with the extraction of pure caffeine. Using a 1:1 mixture of acetonitrile and water, 20 m/v % glycerol, …

พอลิอะคริลาไมด์/เจลาตินอิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งคอมพอสิตสำหรับแบตเตอรี่สังกะสีไอออน, กัญญนันทน์ บุญส่งประเสริฐ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนับเป็นเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เนื่องจากมีความหนาแน่นพลังงานสูงและประสิทธิภาพในการชาร์จ-คายประจุที่ดี อย่างไรก็ตาม ยังประสบข้อจำกัดหลายประการ อาทิ ความไม่ปลอดภัยจากการใช้สารอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ ต้นทุนการผลิตที่สูง และข้อจำกัดด้านทรัพยากรลิเธียมในธรรมชาติ ส่งผลให้เกิดความสนใจในการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ทางเลือกที่มีความยั่งยืนมากยิ่งขึ้น หนึ่งในระบบที่ได้รับความสนใจคือแบตเตอรี่สังกะสีชนิดชาร์จซ้ำได้ซึ่งมีจุดเด่นด้านความปลอดภัยที่สูง ต้นทุนต่ำ ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และการเข้าถึงทรัพยากรสังกะสีที่สะดวก อย่างไรก็ดี แอโนดสังกะสีในระบบอิเล็กโทรไลต์น้ำยังเผชิญกับอุปสรรคสำคัญหลายประการ เช่น การเกิดเดนไดรต์ การปลดปล่อยแก๊สไฮโดรเจน การก่อตัวของชั้นซิงก์ออกไซด์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี และการกัดกร่อนของแอโนด ซึ่งล้วนเป็นปัจจัยที่ลดทอนเสถียรภาพและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โดยรวม ด้วยเหตุนี้ งานวิจัยฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาอิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็ง บนพื้นฐานของพอลิอะคริลาไมด์ ร่วมกับเจลาตินในอัตราส่วนร้อยละ 3, 5 และ 7 โดยน้ำหนักของอะคริลาไมด์ เพื่อยกระดับความเสถียรทางเคมีไฟฟ้าและสมรรถนะของขั้วแอโนดสังกะสี ผลการทดลองพบว่าเซลล์สังกะสีแบบสมมาตรที่ใช้อิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งฐานพอลิอะคริลาไมด์ที่เติมเจลาตินร้อยละ 5 แสดงค่าความต่างศักย์เกิน ระหว่างกระบวนการพอกพูนและละลายของสังกะสีได้อย่างมีเสถียรภาพสูงสุด พื้นผิวของขั้วแอโนดภายหลังการทดสอบยังคงความเรียบเนียน ไม่พบการเกิดเดนไดรต์ และแสดงร่องรอยการกัดกร่อนน้อยที่สุด นอกจากนี้ ยังให้ศักย์ไฟฟ้าสำหรับการเกิดปฏิกิริยาปลดปล่อยแก๊สไฮโดรเจนสูงที่สุด (-0.158 มิลลิโวลต์) และค่ากระแสต่ำที่สุดจากปฏิกิริยาดังกล่าว (-15 มิลลิแอมแปร์) สะท้อนถึงประสิทธิภาพในการยับยั้งปฏิกิริยาดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังแสดงค่าการนำไฟฟ้าไอออนสูงถึง 0.966 มิลลิซีเมนส์ต่อเซนติเมตร สำหรับระบบแบตเตอรี่สังกะสี-แมงกานีสไดออกไซด์ พบว่าอิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งฐานพอลิอะคริลาไมด์ที่มีเจลาตินร้อยละ 5 ให้ค่ากระแสพีคจากการวัดไซคลิกโวลแทมเมทรีสูงที่สุด และมีพื้นที่ใต้กราฟมากที่สุด บ่งชี้ถึงกระบวนการสอดแทรกและละลายของไอออนสังกะสีที่เกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้สามารถให้ค่าความจุจำเพาะสูงสุดที่ 242 มิลลิแอมแปร์ชั่วโมงต่อกรัม ที่กระแส 0.025 แอมแปร์ต่อกรัม และแสดงเสถียรภาพต่อการชาร์จ-คายประจุในระยะยาวได้อย่างน่าพึงพอใจ

Development Of Dihydropyridine Fluorescent Probe For Caspase Detection, Kittiporn Nakprasit

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research aims to expand the application of DHP in biological systems by employing it as a biosensor for detecting caspases, a family of protease enzymes linked to diseases like cancer and neurodegenerative disorders. In this study, DHP derivatives—BZD, Fmoc-Asp-NH-DHP, and zWEHD-NH-DHP—were synthesized and tested for their potential as protease sensors. Initial screening of BZD and Fmoc-Asp-NH-DHP with common proteases, including papain and bromelain, revealed no enzymatic activity. To facilitate in vitro analysis, caspase-1 enzyme was successfully purified using an E. coli BL21(DE3)pLysS expression system. Kinetic evaluation of zWEHD-NH-DHP demonstrated a Km value of 24 µM, confirming its potential as …

Magnetic Particles With Molecularly Imprinted Polymer For Aflatoxin Adsorption In Food, Wanrasa Bilhod

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Aflatoxins (AF) are harmful carcinogens found in feeds and foods. Aflatoxin B1, the most known natural carcinogen, was classified as a Group I carcinogen by the International Agency for Research on Cancer (IARC). To respond to this problem, molecularly imprinted polymers coated on Fe3O4 nanoparticles (Fe3O4@MIP) were synthesized by polymerization method using 5,7-dimethoxycoumarin (DMC) as the template and methacrylic acid (MAA) as the functional monomer. Fe3O4 magnetic nanoparticles were used as a core structure to enhance recycling performance. After the removal of the template, Fe3O4@MIP composites were characterized using x-ray powder diffraction spectroscopy (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), vibrating …

การผลิตไฮโดรเจนจากแกซิฟิเคชันด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ของไบโอชาร์โดยใช้แคลเซียมคาร์บอเนตร่วมกับปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิฟต์เชิงเร่งปฏิกิริยา, บรรณรัตน์ เจริญดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาการผลิตไฮโดรเจนจากแกซิฟิเคชันด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) โดยใช้ถ่านชีวภาพจากไม้ไผ่และกะลาปาล์ม ร่วมกับปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิฟต์เชิงเร่งปฏิกิริยา โดยทำการทดลองในเตาปฏิกรณ์แบบเบดนิ่งแบบสองขั้นตอน ประกอบด้วยส่วนแกซิฟิเคชันที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียสและส่วนของปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิฟต์ที่มีการศึกษาที่ 300 500 และ 700 องศาเซลเซียส ตามลำดับ แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ถูกใช้เป็นแหล่งของคาร์บอนไดออกไซด์สำหรับแกซิฟิเคชัน ในการทดลองจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา NiCu/Al2O3 ร่วมกับตัวดูดซับแคลเซียมออกไซด์ (CaO) เพื่อทำปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิฟต์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า การใช้ตัวดูดซับแคลเซียมออกไซด์ร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส ให้ผลได้ไฮโดรเจนและความเข้มข้นของไฮโดรเจนสูงสุด เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือตัวดูดซับเพียงอย่างเดียว บ่งชี้ถึงการทำงานร่วมกันระหว่างตัวดูดซับที่ทำหน้าที่ดักจับคาร์บอนไดออกไซด์และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ช่วยกระตุ้นปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิฟต์ นอกจากนี้ พบว่าผลิตภัณฑ์แก๊สจากการใช้ถ่านชีวภาพจากชีวมวลที่แตกต่างกันไม่ได้แสดงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากชีวมวลทั้งสองชนิดมีปริมาณคาร์บอนและองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกัน นอกจากนี้ การเพิ่มปริมาณของแคลเซียมคาร์บอเนตหรือตัวดูดซับแคลเซียมออกไซด์ ยังนำไปสู่การเพิ่มผลได้และความเข้มข้นของไฮโดรเจน

3d-Printed Flexible Polyacrylamide/Alginate Gel Polymer Electrolyte For Zinc Ion Baterry, Napassorn Wongduangpa

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Flexible and wearable electronic devices are gaining widespread popularity due to their portability and user-friendly design. These devices include electrical sensors, flexible displays, smart clothing, and on-body health monitoring devices. The demand for these devices depends on their ability to maintain flexibility, light weight, bending ability, twisting ability, and ease of portability, such as being foldable under intense usage conditions. These flexible and wearable electronics require a suitable power source, typically batteries. Zinc-ion batteries (ZIBs) are widely used due to their safety, cost-effectiveness, and environmental friendliness. However, ZIBs still face limitations in terms of flexible and durable electrolytes, which pose …

การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยานจากเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันบนตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคู่ฐานนิกเกิลบนซีโอไลต์ชนิดเบตาที่ผ่านการดัดแปรในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่, นรธัช ฤทัยสิริโรจน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบัน การบริโภคเชื้อเพลิงฟอสซิลสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในมีแนวโน้มลดลง เนื่องจากการเข้ามาแทนที่ของยานพาหนะไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดอุปทานส่วนเกินของไบโอดีเซลในอนาคต เพื่อรักษาสมดุลของตลาดน้ำมันปาล์ม ไบโอดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันปาล์มจึงถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยาน ตามนโยบายขององค์การการบินพลเรือนระหว่างประเทศที่สนับสนุนการใช้เชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืน ในงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นไปที่กระบวนการไฮโดรคอนเวอร์ชันของเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันที่ผลิตจากน้ำมันปาล์มไปเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยานสำหรับเครื่องบินโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่ เนื่องจากข้อจำกัดของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล ซึ่งมีแนวโน้มเกิดการเกาะกลุ่ม การเกิดไฮโดรจิโนไลซิสอย่างรุนแรง และการสะสมโค้กระหว่างกระบวนการ งานวิจัยนี้จึงได้ศึกษาการเติมแกลเลียม ในตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคู่ บนตัวรองรับซีโอไลต์ชนิดเบตาที่ผ่านการปรับปรุงด้วยการชะด้วยกรด (beta-HF) โดยใช้สารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก/แอมโมเนียมฟลูออไรด์ นอกจากนี้ ยังได้ศึกษาผลของการเติมซีเรียม เพื่อใช้เป็นตัวสนับสนุนลงในตัวเร่งปฏิกิริยา NiGa/beta-HF เพื่อเพิ่มสมรรถนะของตัวเร่งปฏิกิริยา โดยทำการศึกษาที่อุณหภูมิ 360 องศาเซลเซียส ภายใต้ความดันแก๊สไฮโดรเจน 30 บาร์ ค่า WHSV 2.45 ชั่วโมง-1 และใช้อัตราการไหลของไฮโดรเจน 60 มิลลิลิตร/นาที จากการศึกษาพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา 5Ni5Ga-5Ce/beta-HF ให้สมรรถนะการเร่งปฏิกิริยาดีที่สุด โดยให้การเลือกเกิดเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยานสูงถึง 41.6% มีอัตราส่วนไอโซ-/นอมัล-อัลเคนที่ 0.90 และปริมาณสารประกอบออกซิเจนต่ำสุดที่ 14.3% ส่งผลให้เชื้อเพลิงชีวภาพที่ได้มีค่าความร้อนสูงสุดที่ 37.4 เมกะจูล/กิโลกรัม ซึ่งสามารถนำไปผสมกับน้ำมันอากาศยานเจ็ท A-1 ในสัดส่วน 10/90% โดยปริมาตรได้ โดยไม่ทำให้คุณภาพของน้ำมันอากาศยานเจ็ท A-1 ลดลง งานวิจัยนี้จึงถือเป็นแนวคิดที่มีศักยภาพสำคัญในการผลิตเชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืนเพื่อลดการพึ่งพาน้ำมันอากาศยานเจ็ท A-1

การศึกษาความเป็นไปได้ในการประยุกต์ใช้น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดในกระบวนการอบยาง, สิรวิชญ์ โพธิ์ระหง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

บริษัท สยามมิชลิน จำกัด (โรงงานพระประแดง) จังหวัดสมุทรปราการ มุ่งมั่นในการจัดการทรัพยากรน้ำอย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืนในกระบวนการผลิตยางรถยนต์ การผลิตยางรถยนต์และยางรถจักรยานยนต์มีการใช้น้ำจำนวนมากในกระบวนการผลิต จึงเป็นเหตุให้เกิดน้ำเสียจำนวนมากตามมาเช่นกัน น้ำเสียเหล่านี้จะถูกส่งเข้าระบบบำบัดน้ำเสียแบบเลี้ยงตะกอนเร่งเพื่อบำบัดและมีสมบัติได้ตามมาตรฐานน้ำทิ้ง แนวทางในการลดการปล่อยน้ำเสียหลังการบำบัดแล้วสู่สาธารณะ คือ การนำน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดเหล่านี้กลับมาใช้เพื่อสามารถหมุนเวียนทรัพยากรให้กลับมาใช้ใหม่อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด และยังสอดคล้องกับแผนการบริหารด้านความยั่งยืนในการจัดการสิ่งแวดล้อมของบริษัทอีกทางหนึ่งด้วย ในงานวิจัยนี้จึงศึกษาความเป็นไปได้ในการนำน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการอบยาง โดยศึกษาและปรับปรุงประสิทธิภาพอัตราการไฟล (%Recovery) ของระบบรีไซเคิลรีเวอร์สออสโมซิสแบบขั้นตอนเดียวด้วยสารกรองแก้ว (AFM®ng) พบว่ามีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นจากเป็นร้อยละ 64 จากนั้นศึกษาเปรียบเทียบความเป็นไปได้ของโครงการระหว่างระบบรีไซเคิลแบบสองขั้นตอน (Double-pass RO) มีร้อยละผลตอบแทนของโครงการ (%ROI) และระยะเวลาคืนทุน (Payback period) เท่ากับ ร้อยละ 242, 1.22 ปีและระบบรีไซเคิลแบบสองขั้นตอนร่วมกับระบบการกรองระดับอัลตร้า (UF-RO/RO) เท่ากับร้อยละ 189, 1.97 ปีตามลำดับ แสดงให้เห็นว่าระบบรีไซเคิลแบบสองขั้นตอน (Double-pass RO) มีผลตอบแทนด้านการลงทุน (ROI) ที่ดีที่สุด และระยเวลาการคืนทุนที่เร็วกว่า แม้ว่าระบบรีไซเคิลแบบสองขั้นตอนร่วมกับระบบการกรองระดับอัลตร้า (UF-RO/RO) จะมีคุณภาพน้ำดีกว่า แต่เมื่อพิจารณาต้นทุนแล้ว พบว่าไม่แตกต่างกันมากนัก เนื่องจากระบบรีไซเคิลแบบสองขั้นตอน (Double-pass RO)มีร้อยละผลตอบแทนการลงทุนที่ดีที่สุด และระยะเวลาคืนทุนเร็วกว่า บริษัทฯ จึงเลือกใช้ระบบนี้ในการผลิตน้ำป้อนเข้าสู่หม้อต้มไอน้ำ ส่งผลให้สัดส่วนการใช้น้ำประปาในการอบยางลดลงร้อยละ 26 สัดส่วนการใช้น้ำรีไซเคิลเพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 42 และลดการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดดอกไซด์ได้ 111.63 ตันคาร์บอนไดออกไซด์ต่อปี

Molecular Dynamics Simulation Of Phosphonium-Based Ionic Liquids For Natural Gas Sweetening, Umar Muhammad Yahaya

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Sour natural gas (SNG) contains significant amounts of H2S, CO2, and other sulfur-containing components which need to be reduced to the required level suitable for safe transportation and usage. In this work, we conducted molecular dynamics simulations of five Phosphonium-based Ionic Liquids (PILs) with a formulated gas mixture containing 80% CH4, 10% CO2, 5% H2S, and 5% N2, reflecting a typical composition of SNG. The simulation was performed at 300 K and 50 bar for 100 ns and five PILs studied were tetrabutylphosphonium acetate ([P4444][ACE]), tetrabutylphosphonium formate ([P4444][FOR]), tetrabutylphosphonium methyl carbonate ([P4444][MTC]), tetrabutylphosphonium dimethylphosphate ([P4444][DMP]), and tetrabutylphosphonium diethylphosphate ([P4444][DEP]). Analysis …

การจำลองอุทกพลศาสตร์ของหอฟื้นฟูสภาพตัวดูดซับสำหรับกระบวนการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยตัวดูดซับโพแทสเซียมคาร์บอนเนตบนตัวรองรับอลูมินาในเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดหมุนเวียน, ณัฐธิดา ภักดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและปรากฏการณ์โลกร้อนจากการปล่อยแก๊สเรือนกระจก โดยเฉพาะแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลได้ทวีความรุนแรงขึ้น ส่งผลให้เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอน (Carbon Capture and Storage, CCS) ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเพื่อลดการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ โดยเฉพาะกระบวนการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์หลังการเผาไหม้ (Post-combustion capture) งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและพัฒนาแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ของหอฟื้นฟูสภาพตัวดูดซับในระบบฟลูอิไดซ์เบดหมุนเวียน และวิเคราะห์ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพในการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และการฟื้นฟูตัวดูดซับ ขั้นตอนการวิจัยประกอบด้วยการจำลองกระบวนการด้วยแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics, CFD) โดยแบ่งการจำลองออกเป็นสองส่วน ได้แก่ การจำลองแบบไม่มีปฏิกิริยาเคมีเพื่อหาการเลือกแบบจำลอง Drag model ที่เหมาะสมสำหรับการจำลองอุทกพลศาสตร์ในไรเซอร์และดาวเนอร์ และการจำลองแบบมีปฏิกิริยาเคมีเพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพในการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และการฟื้นฟูตัวดูดซับ รวมถึงการศึกษาผลของตัวแปรกระบวนการที่สำคัญ เช่น อุณหภูมิผนังดาวเนอร์ ความดันขาออกของดาวเนอร์ ปริมาณเบดเริ่มต้น และอัตราการไหลของตัวดูดซับ ผลการทดลองพบว่า การใช้แบบจำลอง Gidaspow ในไรเซอร์และดาวเนอร์ให้ผลการจำลองการไหลในระบบฟลูอิไดซ์เบดหมุนเวียนที่สอดคล้องกับข้อมูลเชิงทดลอง การปรับอุณหภูมิผนังดาวเนอร์จาก 473 เคลวินเป็น 573 เคลวิน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการฟื้นฟูตัวดูดซับจาก 24.36% เป็น 31.02% แต่ลดประสิทธิภาพการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จาก 80.93% เป็น 78.11% นอกจากนี้ การลดความดันขาออกจาก 0 ปาสคาลเป็น -2000 ปาสคาล และการเพิ่มอัตราการป้อนกลับตัวดูดซับช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบอย่างมีนัยสำคัญ จากการศึกษาผลร่วมของตัวแปรกระบวนการ พบว่าปัจจัยที่สำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และการฟื้นฟูตัวดูดซับ ได้แก่ อุณหภูมิผนังดาวเนอร์ ความดันขาออกของดาวเนอร์ ปริมาณเบดเริ่มต้น และอัตราการไหลของตัวดูดซับ การปรับค่าดังกล่าวในช่วงที่เหมาะสมสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และการฟื้นฟูตัวดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Evaluating The Binding Modes Of Hepatitis B E-Antigen Inhibitor By In Silico Method, Wigrom Yogboworn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Hepatitis B, caused by the hepatitis B virus (HBV), is a significant global health concern, primarily affecting the liver and leading to severe complications, including drug resistance and chronic infection. Numerous studies have linked these conditions to the presence of hepatitis B core antigen (HBcAg) and hepatitis B e antigen (HBeAg). HBeAg, in particular, is known to have the innate immune response, resulting in diminished immunity and delayed disease diagnosis and treatment. Despite this, the molecular structure and interactions between inhibitors and HBeAg remain poorly understood, posing a significant challenge to the development of effective treatments. This work employs molecular …

Metallopolymers For Photocatalytic Reduction Of Carbon Dioxide, Wissuta Boonta

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

CdS quantum dots (CdS QDs), acting as photosensitizers, or sometimes solo photocatalysts in CO2 reduction, have offered a myriad of advantages including quantum confinement effect, tunable redox potential, and photoreduction selectivity. However, CdS QDs are frequently compromised by thermal and oxidative instability, as well as photocorrosion, which restricts their practical applications. In this research, an effective method endowing CdS QDs by assembling with amphiphilic metallopolymer was developed to enhance their stability and synergistic activity. The thioglycolic acid-capped cadmium sulfide quantum dots (CdS) were successfully prepared using a simple reflux method. The amphiphilic metallopolymers were successfully synthesized via precise radical polymerization …

การประเมินคาร์บอนฟุตพริ้นท์องค์กรและการลดก๊าซเรือนกระจกภายใต้โครงการสนับสนุนกิจกรรมลดก๊าซเรือนกระจก: กรณีศึกษาโรงงานผลิตยางคอมพาวด์, ปภาวรินท์ ทรงพัฒนาศิลป์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในปัจจุบันเกิดจากการเพิ่มขึ้นของปริมาณก๊าซเรือนกระจก ซึ่งมีความรุนแรงและมีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบที่เพิ่มมากขึ้น ประเทศต่าง ๆ และองค์กรทั่วโลกได้กำหนดเป้าหมายในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จึงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องตระหนักถึงและแก้ไขผลกระทบที่เห็นได้ชัดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เพื่อส่งเสริมความร่วมมือในการบรรเทาปัญหาอย่างมีประสิทธิภาพ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินปริมาณคาร์บอนฟุตพริ้นท์องค์กรของโรงงานผลิตยางคอมพาวด์ และประเมินปริมาณการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากกิจกรรมในองค์กร ภายใต้โครงการสนับสนุนกิจกรรมลดก๊าซเรือนกระจก (Low Emission Support Scheme: LESS) ขององค์การบริหารจัดการก๊าซเรือนกระจก (องค์การมหาชน) ในปี พ.ศ. 2565 และ 2566 ผลการศึกษาพบว่าปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดมีแนวโน้มลดลงจาก 41,675.07 ตันคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าต่อปี ในปี พ.ศ. 2565 สู่ 38,043.30 ตันคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าต่อปีในปี พ.ศ. 2566 โดยขอบเขตที่ 3 การปล่อยก๊าซเรือนกระจกทางอ้อมอื่นๆ มีสัดส่วนที่สูงที่สุด คิดเป็นร้อยละ 78.55 และ 79.81 ตามลำดับ รองลงมา คือ ขอบเขตที่ 2 การปล่อยจากการใช้พลังงาน มีสัดส่วนคิดเป็นร้อยละ 20.05 และ 18.40 และขอบเขตที่ 1 การปล่อยทางตรงขององค์กร มีสัดส่วนต่ำที่สุด คิดเป็นร้อยละ 1.39 และ 1.80 เมื่อวิเคราะห์ต่อยอดการผลิต พบว่า ปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประเภทที่ 1 และ 2 ต่อยอดผลิตในปี พ.ศ. 2565 และ 2566 เท่ากับ 0.1717 และ 0.1699 ตามลำดับ ขณะที่ปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกขอบเขตที่ 1 2 และ 3 ต่อยอดผลิต เท่ากับ 0.8005 และ 0.8413 ตันคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าต่อตัน ผลการศึกษาในการลดก๊าซเรือนกระจกจากการดำเนินกิจกรรมภายในองค์กรสามารถลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปี พ.ศ. 2565 และ 2566 เท่ากับ 2,255.29 ตันคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่า โดยการติดตั้งระบบพลังงานหมุนเวียนจากแสงอาทิตย์ (Solar Rooftop) สามารถลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกได้ในปี พ.ศ. 2565 …

Benzoquinone Ligand-Enabled Ruthenium-Catalyzed Deaminative Coupling Of 2-Aminoaryl Aldehydes And Ketones With Branched Amines For Regioselective Synthesis Of Quinoline Derivatives, Krishna Prasad Gnyawali, Aldiyar Shakenov, Pandula T. Kirinde Arachchige, Chae S. Yi

Chemistry Faculty Research and Publications

The catalytic system generated in situ from the cationic Ru–H complex [(C₆H₆)(PCy₃)(CO)RuH]⁺BF₄– (1) with 2,3,4,5-tetrachloro-1,2-benzoquinone (L1) was found to be highly effective for promoting the deaminative coupling reaction of 2-aminoaryl aldehydes with branched amines to form 2-substituted quinoline products. The analogous deaminative coupling reaction of 2-aminoaryl ketones with branched amines led to the regioselective formation of 2,4-disubstituted quinoline products. A number of biologically active quinoline derivatives including graveolinine and a triplex DNA intercalator have been synthesized by using the catalytic method.

Anticancer Drugs Of Lysine Specific Histone Demethylase-1 (Lsd1) Display Variable Inhibition On Nucleosome Substrates, Dulmi Senanayaka, Danyun Zeng, Emre Deniz, Indunil K. Priyankara, Joceline Helmbreck, Owen Schneider, Aashay Mardikar, Aykut Uren, Nicholas J. Reiter

Chemistry Faculty Research and Publications

Lysine specific demethylase-1 (LSD1) serves as a regulator of transcription and represents a promising epigenetic target for anticancer treatment. LSD1 inhibitors are in clinical trials for the treatment of Ewing’s sarcoma (EWS), acute myeloid leukemia, and small cell lung cancer, and the development of robust inhibitors requires accurate methods for probing demethylation, potency, and selectivity. Here, the inhibition kinetics on the H3K4me2 peptide and nucleosome substrates was examined, comparing the rates of demethylation in the presence of reversible [CC-90011 (PD) and SP-2577 (SD)] and irreversible [ORY-1001 (ID) and tranylcypromine (TCP)] inhibitors. Inhibitors were also subject to viability studies in three …

Structural And Magnetic Properties Of Molecular Beam Epitaxy (Mnsb2te4)X(Sb2te3)1−X Topological Materials With Exceedingly High Curie Temperature, Candice R. Forrester, Christophe Testelin, Kaushini Wickramasinghe, Ido Levy, Dominique Demaille, David Hrabovsky, Xiaxin Ding, Lisa Krusin-Elbaum, Gustavo Lopez, Maria C. Tamargo

Publications and Research

Tuning the properties of magnetic topological materials is of interest to realize exotic physical phenomena, new quantum phases and quasiparticles, and topological spintronic devices. However, current topological materials exhibit Curie temperature (T_C) values far below those needed for practical applications. In recent years, significant progress has been made to control and optimize T_C, particularly through defect-engineering of these structures. Most recently, we reported T_C values up to 80 K for (MnSb₂Te₄)_x(Sb₂Te₃)_1−x when 0.7 ≤ x ≤ 0.85 by controlling the composition x and the …

Measuring The Properties Of Rod-Shaped Bacteria By Single-Entity Electrochemistry, Ashley Tubbs

Theses and Dissertations

Antibiotic-resistant bacteria pose a significant and escalating threat to hospitals around the world, necessitating the development of rapid and sensitive detection methods. Single-entity electrochemistry has emerged as a promising approach for detecting and identifying such bacteria, and monitoring the efficacy of antibiotics in real-time. Herein, we employ the translational diffusion equation for circular cylinders to predict the collision frequency of rod-shaped bacteria, informing our experimental setup. Our work demonstrates that lab-fabricated Pt ultramicroelectrodes can sensitively detect bacteria at femtomolar concentrations under migration-controlled conditions. Further, we present a method implemented in MatLab to automate the analysis of step-like signals observed in …

Asymmetric Cuh-Catalyzed Reductive Coupling Of Allenamides With Carbonyl And Imine Electrophiles, Stephen Collins

Theses and Dissertations

The carbon scaffold of many drugs and natural products contain multiple stereogenic centers bearing heteroatoms. As a result of this, chemists have long sought methods to efficiently install these multi-heteroatom functionalities. Reductive coupling reactions have been extensively studied over the past decades, and the allylation of carbonyls via the reductive coupling approach has been a key method for generating chiral allylic alcohols. This work utilizes inexpensive Cu for the asymmetric reductive coupling of allenamides with carbonyls or imines to simultaneously install two heteroatoms (either oxygen and nitrogen or nitrogen and nitrogen, respectively) onto the product. These molecules have a polarity …

Effect Of Annealing On Photoluminescence From Defects In Gan, Oleksandr Andrieiev

Theses and Dissertations

Annealing is a critical process in modern GaN technology, essential for achieving p-type conductivity by activating the Mg_Ga acceptor, as first demonstrated by Shuji Nakamura in the early 1990s. Despite the omnipresence of hydrogen as an impurity in GaN crystals, the precise mechanisms governing hydrogen diffusion and acceptor passivation remain only partially understood. The presented research investigates the effects of annealing-induced activation and hydrogen passivation on C and Be acceptors in GaN grown by MOCVD, HVPE, and MBE methods. We explored these effects by using several annealing techniques, gas compositions, and thermal regimes. A transient behavior between the C …

Mechanism Of Action Of Kl-50, A Candidate Imidazotetrazine For The Treatment Of Drug-Resistant Brain Cancers, Eric D. Huseman, Anna Lo, Olga Fedorova, James L. Elia, Susan E. Gueble, Kingson Lin, Ranjini K. Sundaram, Jooneseok Oh, Jinchan Liu, Fabian Menges, Matthew G. Rees, Melissa M. Ronan, Jennifer A. Roth, Victor S. Batista, Jason M. Crawford, Anna M. Pyle, Ranjit S. Bindra, Seth B. Herzon

Chemistry Faculty Research and Publications

Aberrant DNA repair is a hallmark of cancer, and many tumors display reduced DNA repair capacities that sensitize them to genotoxins. Here, we demonstrate that the differential DNA repair capacities of healthy and transformed tissue may be exploited to obtain highly selective chemotherapies. We show that the novel N3-(2-fluoroethyl)imidazotetrazine “KL-50” is a selective toxin toward tumors that lack the DNA repair protein O⁶-methylguanine-DNA-methyltransferase (MGMT), which reverses the formation of O⁶-alkylguanine lesions. We establish that KL-50 generates DNA interstrand cross-links (ICLs) by a multistep process comprising DNA alkylation to generate an O⁶-(2-fluoroethyl)guanine (O⁶FEtG) …

Terra-Lsd1 Phase Separation Promotes R-Loop Formation For Telomere Maintenance In Alt Cancer Cells, Nicholas J. Reiter

Chemistry Faculty Research and Publications

The telomere repeat-containing RNA (TERRA) forms R-loops to promote homology-directed DNA synthesis in the alternative lengthening of telomere (ALT) pathway. Here we report that TERRA contributes to ALT via interacting with the lysine-specific demethylase 1A (LSD1 or KDM1A). We show that LSD1 localizes to ALT telomeres in a TERRA dependent manner and LSD1 function in ALT is largely independent of its demethylase activity. Instead, LSD1 promotes TERRA recruitment to ALT telomeres via RNA binding. In addition, LSD1 and TERRA undergo phase separation, driven by interactions between the RNA binding properties of LSD1 and the G-quadruplex structure of TERRA. Importantly, the …

Electrospun Pt-Tio₂ Nanofibers Doped With Hpa For Catalytic Hydrodeoxygenation, Amos Taiswa, Randy L. Maglinao, Jessica M. Andriolo, Sandeep Kumar, Jack L. Skinner

Civil & Environmental Engineering Faculty Publications

Electrospinning is utilized to fabricate catalytic nanofiber scaffold for biocrude upgrading in hydrodeoxygenation (HDO) following computational studies suggesting the need for nano-catalysts for efficient HDO conversion and selectivity. Here, Pt-TiO₂ nanofibers are fabricated through electrospinning, followed by wet impregnation with a heteropoly acid (HPA), tungstosilicic acid. Intensive heat treatments were incorporated during and after processes to obtain a HPA doped Pt-TiO₂ nano-catalyst. Catalytic HDO was performed in a batch reactor with phenol as the raw biocrude dissolved in hexadecane. The HPA doped Pt-TiO₂ catalyst demonstrated promising HDO performance of 37.2% conversion and a 78.9% selectivity to oxygen …

Unexpected Ring Opening Reactions, Solid-State Structures, And A Chemiluminescent Reaction, L Hiscock

Theses and Dissertations (Comprehensive)

Functional π-materials involve the use of an aromatic π-system to carry out a function such as electron transport (organic electronics), absorbing and emitting photons (dyes, fluorescent materials), self-assembly (discotic liquid crystals), or sensors for various analytes. Our lab has recently published the syntheses of heteroaromatic derivatives of tetrafluoroterephthalonitrile (TFTP, 2.24) synthesised via nucleophilic aromatic substitution chemistry. The prepared derivatives have displayed fluorescent (e.g. 2.2)1 and liquid crystalline (1.0)2 properties, as well as displaying close π-π interactions in the solid state (2.8).3 As the materials we are synthesising all belong to the class of aromatic compounds, an introduction to aromaticity and …

Geochemistry Of Rare Earth Elements In Simulated Natural Waters: Experiments And Modelling Of Precipitation, Complexation, And Bioavailability., Samantha Zulian

Theses and Dissertations (Comprehensive)

Rare earth elements (REEs) are an important part of modern technology and used for many applications. Mining, agriculture, improper recycling and medical applications can increase the concentration of these elements in surface waters. Metals in the environment including REEs can be found naturally but understanding the implications increase concentrations from anthropogenic inputs is important. REE mobility, persistence and toxicity is imperative to risk assessment as Canada begins to mine REE. Ultimately, as with other metals, the impacts of REEs in the environment should be dependent on the specific physical and chemical forms of the elements. Fractionation provides a practical method …

Chemical Reduction Of Curved Molecular Nanographenes: Metal Intercalation And Core Transformation, Yikun Zhu

Electronic Theses & Dissertations (2024 - present)

The promising lithium storage capacity and fast charge transport rate make graphene a great candidate for energy storage applications. However, the harsh synthetic conditions lead to uneven size distribution and poor solubility, posing limitations on further applications and modifications of graphene and its derivatives. Molecular nanographenes, as graphene cutouts, possess outstanding chemical and physical properties stemming from their parent graphene but also demonstrate such unique features as controllable synthetic conditions, defined molecular structures, uniform size, and relatively good solubility. The improved solubility enables the use of solution chemistry methods for design modifications of molecular nanographenes and for systematical investigation of …