Nghiên cứu điều chế xúc tác trên cơ sở ni

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KIM ĐỨC NHƠN NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ Ni/ZrO2 CHO PHẢN ỨNG METHANE HÓA CO2 Chuyên nghành: Kỹ thuật lọc dầu hóa dầu Mã số: 8520305 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Tháng năm 2022 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH PHÒNG DẦU KHÍ XÚC TÁC, VIỆN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Cán hướng dẫn khoa học :GS.TSKH Lưu Cẩm Lộc Chữ ký: Cán chấm nhận xét : TS.Hoàng Minh Nam Chữ ký Cán chấm nhận xét : TS.Nguyễn Hữu Lương Chữ ký Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 29 tháng năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: PGS.TS Phan Minh Tân Phản biện 1: TS.Hoàng Minh Nam Phản biện 2: TS.Nguyễn Hữu Lương Ủy viên: TS.Lưu Xuân Cường Ủy viên, thư ký: TS.Nguyễn Thành Duy Quang Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HỐ HỌC ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Kim Đức Nhơn MSHV: 2070160 Ngày, tháng, năm sinh: 17/10/1990 Nơi sinh : Vĩnh Long Chuyên ngành: Lọc dầu và hóa dầu Mã số : 8520305 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu điều chế xúc tác sở Ni/ZrO2 cho phản ứng methane hóa CO2 Tiếng Anh : Study on preparation of Ni/ZrO2 based catalysts for the CO2 methanation II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Điều chế chất mang ZrO2 phương pháp thủy nhiệt sol-gel - Điều chế xúc tác Ni/ZrO2 phương pháp tẩm với hàm lượng Ni và điều kiện xử lý xúc tác khác - Khảo sát hoạt tính xúc tác điều chế phản ứng methane hóa CO2 hệ thống dòng vi lượng để xác định xúc tác có thành phần tối ưu - Nghiên cứu tính chất lý-hóa xúc tác điều chế - Phân tích đánh giá, làm sáng tỏ ảnh hưởng thành phần đến tính chất hoạt tính xúc tác Ni/ZrO2 từ đó đưa xúc tác tối ưu - Khảo sát ảnh hưởng CO và phương pháp chế tạo xúc tác đến phản ứng methane hóa CO2 III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày ký định giao đề tài) : 14/02/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 13/06/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS.TSKH Lưu Cẩm Lộc Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO GS.TSKH Lưu Cẩm Lộc TS.Phạm Hồ Mỹ Phương TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến gia đình người thân quan tâm, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt trình học tập Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy/Cô Khoa Kỹ Thuật Hóa Học, Trường Đại Học Bách Khoa- Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt thời gian thực luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến GS.TSKH Lưu Cẩm Lộc và TS Nguyễn Trí tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, định hướng tác giả đến với đề tài và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt trình học tập và hoàn thành luận văn Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn đến anh chị nghiên cứu viên, học viên và bạn sinh viên Phịng Xúc Tác Dầu Khí, Viện Cơng Nghệ Hóa học, Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam, giúp đỡ tác giả thời gian thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Tháng năm 2022 Tác giả Kim Đức Nhơn iv TÓM TẮT Chất mang ZrO2 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt sol-gel, sau tâm hoạt động nickel (Ni) đưa lên chất mang phương pháp tẩm để tạo hệ xúc tác sở Ni/ZrO2 Sử dụng hệ thống dòng vi lượng để thực phản ứng methane hóa CO2 Dựa vào độ hoạt hóa (độ chuyển hóa CO2 và độ chọn lọc CH4) thì phương pháp sol-gel cho độ hoạt hóa tốt nên chọn để khảo sát điều kiện nung, điều kiện khử xúc tác, ảnh hưởng hàm lượng Ni, ảnh hưởng tỷ lệ H2/CO2 ảnh hưởng CO phản ứng methane hóa CO2 Từ rút xúc tác có hàm lượng và điều kiện xử lý tối ưu Sử dụng phương pháp phân tích: nhiễu xạ tia X (XRD); kính hiển vi điện tử quét (SEM); kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM); diện tích bề mặt riêng, đường kính thể tích lỗ xốp phương pháp hấp phụ BET; tính oxi hóa khử phương pháp khử H2 theo chương trình nhiệt độ (H2-TPR); tính chất hấp phụ CO2 phương pháp giải hấp CO2 theo chương trình nhiệt độ (CO2-TPD); thành phần vật chất phổ tán sắc tia X (EDS) để nghiên cứu tính chất hóa lý xúc tác từ đó làm rõ đặc điểm tác dụng xúc tác Ni/ZrO2 cho phản ứng methane hóa CO2 Xúc tác có thành phần và điều kiện xử lý phù hợp sử dụng để đánh giá ảnh hưởng CO, độ bền 100 phản ứng sự tạo cốc v ABSTRACT The zirconia (ZrO2) supporter was synthesized by hydrothermal and sol-gel method, then the nickel (Ni) active site was impregnated to ZrO2 to create a Ni/ZrO2 based catalyst Perform the CO2 methanation reaction on a micro-flow system Based on the catalystic performance (CO2 conversion and CH4 selectivity), the sol-gel method show the better catalystic performance Therefore, sol-gel method is chosen the preparate method to investigate the calcination condition, the catalyst reduction condition, the influence of Ni content, ratio of H2/CO2 and CO content in the CO2 methanation From here, the catalyst with optimal concentration and processing conditions can be obtained Apply analytical methods: X-ray diffraction (XRD); scanning electron microscope (SEM); transmission electron microscopy (TEM); specific surface area, diameter and pore volume by BET adsorption; redox properties by reducing H2 according to temperature program (H2-TPR); CO2 adsorption properties by CO2 desorption method according to temperature program (CO2-TPD); and material composition by X-ray dispersive spectroscopy (EDS) to study the physicochemical properties of the catalyst, thereby clarifying the performance characteristics of the Ni/ZrO2 catalyst for the CO2 methanation reaction Catalysts with the optimal composition and treatment conditions were used to evaluate the effect of CO, the stability in 100 reaction hours and coke deposition in the CO2 methanation vi LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu cá nhân tác giả và thực sự hướng dẫn GS.TSKH Lưu Cẩm Lộc Phịng Xúc Tác Dầu Khí, Viện Công Nghệ Hóa Học, Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam Số liệu, kết và kết luận nghiên cứu luận văn này hoàn toàn trung thực TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Tác giả Kim Đức Nhơn vii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi LỜI CAM ĐOAN vii MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH .xi DANH MỤC BẢNG xiv CHỮ VIẾT TẮT xv KÝ HIỆU xvi MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung thực PHẢN ỨNG METHANE HÓA CO2 2.1 Giới thiệu phản ứng methane hóa CO2 2.2 Nhiệt động học phản ứng 2.3 Cơ chế phản ứng 11 2.4 Xúc tác trình methane hóa CO2 14 2.4.1 Khái quát xúc tác sử dụng cho phản ứng methane hóa CO2 14 2.4.2 Xúc tác sở Ni 15 2.4.3 Chất mang ZrO2 17 2.5 Động học phản ứng 18 2.6 Thách thức trình 19 2.6.1 Độ bền CO2 19 2.6.2 Sự mất hoạt tính xúc tác 19 THỰC NGHIỆM 22 3.1 Điều chế tổng hợp xúc tác 22 3.1.1 Hóa chất sử dụng: 22 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị 22 viii 3.1.3 Điều chế chất mang 22 3.1.3.1 Điều chế chất mang phương pháp thủy nhiệt 22 3.1.3.2 Điều chế chất mang phương pháp sol-gel: 23 3.1.4 Đưa pha hoạt động (nickel) lên chất mang phương pháp tẩm 24 3.2 Kỹ thuật nghiên cứu tính chất lý-hóa xúc tác 27 3.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 27 3.2.2 Xác định bề mặt riêng phương pháp hấp phụ đẳng nghiệt BET 28 3.2.3 Khử theo chương trình nhiệt độ (TPR) 29 3.2.4 Phương pháp giải hấp CO2 theo chương trình nhiệt độ (CO2-TPD) 31 3.2.5 Phổ tán sắc lượng tia X (EDS) 32 3.2.6 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 32 3.2.7 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 33 3.3 Đánh giá hoạt tính xúc tác 34 3.3.1 Thiết bị: 34 3.3.2 Thông số phản ứng 35 3.3.3 Quy trình thực 35 3.3.3.1 Quy trình hoạt hóa xúc tác 35 3.3.3.2 Quy trình thực phản ứng 36 3.3.3.3 Phân tích hỗn hợp khí 36 TÍNH CHẤT LÝ- HÓA CỦA CÁC XÚC TÁC 38 4.1 Nhiễu xạ tia X (XRD) 38 4.1.1 Kết quả XRD xúc tác Ni/ZrO2 với ZrO2 được tổng hợp phương pháp điều kiện nung khác 38 4.1.2 Kết XRD xúc tác Ni/ZrO2 với ZrO2 được tổng hợp phương pháp solgel có hàm lượng Ni thay đổi 40 4.1.3 Kết quả XRD xúc tác Ni/ZrO2 với ZrO2 tổng hợp phương pháp solgel có điều kiện khử khác 42 4.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) 45 4.3 Khử hydro theo chương trình nhiệt độ ( H2-TPR) 49 4.4 Giải hấp CO2 theo chương trình nhiệt độ (CO2-TPD) 53 4.5 Diện tích bề mặt riêng (BET) 54 ix 4.6 Ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 55 4.7 Phổ tán sắc lượng tia X (EDS) 56 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH XÚC TÁC 58 5.1 Ảnh hưởng phương pháp tổng hợp xúc tác: 58 5.2 Ảnh hưởng điều kiện nung chất mang ZrO2 tổng hợp phương pháp sol-gel 62 5.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung 62 5.2.2 Ảnh hưởng thời gian nung 63 5.3 Ảnh hưởng hàm lượng Ni 65 5.4 Ảnh hưởng điều kiện khử xúc tác Ni/ZrO2 với chất mang ZrO2 tổng hợp phương pháp sol-gel 67 5.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ khử xúc tác 67 5.4.2 Ảnh hưởng thời gian khử 70 5.5 Ảnh hưởng tỷ lệ dòng nhập liệu 72 5.6 Ảnh hưởng CO đến quá trình methane hóa CO2 75 5.7 Đánh giá độ bền: 76 5.7.1 Khảo sát độ bền xúc tác 76 5.7.2 Khảo sát lượng cốc lắng đọng 79 5.8 So sánh hoạt tính Ni/ZrO2 với số xúc tác khác 80 5.9 Nhận xét kết 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 6.1 Kết luận 83 6.2 Kiến nghị 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 x Luận văn thạc sĩ - HVTH: Kim Đức Nhơn Tổng hợp ZrO2 theo quy trình 3.1.3.2 nung nhiệt độ 6000C và thời gian nung - Tẩm Ni lên ZrO2 với hàm lượng 10%kl theo quy trình mục 3.1.4 - Hoạt hóa dòng H2 (99.9%) mục 3.3.3.1 4500C 2h - Thực khảo sát phản ứng methane hóa CO2 theo bước mục 3.3.3.2 thông số phản ứng Bảng 3.1 Thực phản ứng 4000C 100h - Đánh giá độ chuyển hóa CO2 và độ chọn lọc CH4 xúc tác theo thời gian phản ứng Hình 5.9 Đồ thị độ chuyển hóa CO2 và độ chọn lọc CH4 theo thời gian xúc tác 10NiZr2S600-2R450 phản ứng methane hóa CO2 4000C 77 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn Hình 5.10 Phổ XRD mẫu xúc tác 10NiZr2S600-2R450 trước sau thực phản ứng methane hóa 100 phản ứng Kết từ Hình 5.9 ta thấy độ chọn lọc xúc tác đạt 100% thực phản ứng methane hóa CO2 4000C, 100 Cịn độ chuyển hóa dao động từ 62.0-67.8% không thay đổi suốt 100 phản ứng Thêm nữa, từ kết phổ XRD mẫu xúc tác 10NiZr2S600-2R450 trước sau khảo sát độ bền (Hình 5.10), nhận thấy phổ XRD hai có vị trí peak nhiễu xạ tương đồng kể vị trí và cường độ tín hiệu Từ những kết thấy xúc tác 10NiZr2S600-2R450 có độ bền cao cho phản ứng methane hóa CO2 4000C 78 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn 5.7.2 Khảo sát lượng cốc lắng đọng Hình 5.11 Biểu đồ TGA xúc tác 10NiZr2S600-2R450 sau 100 phản ứng Bảng 5.3 Kết TGA xúc tác 10NiZr2S600-2R450 sau 100 phản ứng T(0C) 0-350 350-500 500-800 % Δm 1.758 0.283 2.847 Phương pháp phân tích nhiệt trọng trường sử dụng để xác định hàm lượng lắng cốc q trình methane hóa CO2 xúc 10NiZrO22S600-2R450 sau 100 phản ứng nhiệt độ 4000C Theo [66-68] giảm khối lượng biểu đồ TGA tương ứng với lượng lắng cốc xúc tác [69] Theo [66-69] sự giảm khối lượng sự mát hợp chất carbon hình thành xúc tác diễn khoảng nhiệt độ 350-8500C Từ kết Biểu đồ TGA Hình 5.11 khoảng từ 350-8000C phần trăm khối lượng 3.125% , là phần cốc hình thành xúc tác Như vậy, với lượng cốc tích tụ đạt cao, 3.125%, hoạt độ xúc tác không đổi Kết cho thấy độ kháng cốc xúc tác cao 79 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn 5.8 So sánh hoạt tính Ni/ZrO2 với số xúc tác khác Hình 5.12 Biểu đồ độ biến thiên độ chuyển hóa CO2 (A) và độ chọn lọc CH4 (B) theo nhiệt độ xúc tác 10Ni/ZrO2, 5NiO/LaNiO3 15Ni/CeO2 80 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn Bảng 5.4 Độ chuyển hóa CO2 và độ chọn lọc CH4 theo nhiệt độ xúc tác 10Ni/ZrO2, 5NiO/LaNiO3 15Ni/CeO2 T (0C) 250 275 300 325 350 375 400 5NiO/LaNiO3 XCO2 SCH4 19.5 63.8 32.2 100.0 58.4 100.0 62.8 100.0 67.0 100.0 64.5 100.0 66.5 100.0 10Ni/ZrO2 XCO2 SCH4 7.6 24.9 15.8 54.6 29.0 99.5 44.7 100.0 61.0 100.0 69.2 100.0 70.0 100.0 15Ni/CeO2 XCO2 SCH4 10.8 100.0 25.6 100.0 60.7 100.0 79.2 100.0 82.1 100.0 81.0 100.0 79.1 100.0 Hình 5.12 Bảng 5.4 mơ tả độ chuyển hóa và độ chọn lọc xúc tác 10Ni/ZrO2, 5NiO/LaNiO3 15Ni/CeO2 xúc tác này điều tổng hợp thực khảo sát hoạt tính cùng điều kiện phản ứng thiết bị Phòng Dầu khí Xúc tác Viện Cơng nghệ Hóa học, Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam Từ kết Hình 5.12A độ chuyển hóa CO2 theo nhiệt độ xúc tác 10Ni/ZrO2, 5NiO/LaNiO3 15Ni/CeO2 thấy rằng: - Nhiệt độ phản ứng 250-2750C thì độ chuyển hóa CO2 xúc tác xếp theo dãy sau 10Ni/ZrO2 < 15Ni/CeO2 < 5NiO/LaNiO3 - Nhiệt độ phản ứng 300-3500C thì độ chuyển hóa CO2 xúc tác xếp theo dãy sau 10Ni/ZrO2 < 5NiO/LaNiO3 < 15Ni/CeO2 - Nhiệt độ phản ứng 375-4000C thì độ chuyển hóa CO2 xúc tác xếp theo dãy sau 5NiO/LaNiO3 < 10Ni/ZrO2 < 15Ni/CeO2 - Độ chuyển hóa cao xúc tác 10Ni/ZrO2, 5NiO/LaNiO3 15Ni/CeO2 là 70.0, 67.0 và 82.1% tương ứng với 4000C, 3500C 3500C Còn kết từ Hình 5.12B độ chọn lọc CH4 xúc tác 10Ni/ZrO2, 5NiO/LaNiO3 15Ni/CeO2 xếp theo dãy sau: 10Ni/ZrO2 < 5NiO/LaNiO3 < 15Ni/CeO2 Và xúc tác có độ chọn lọc CH4 tốt 15Ni/CeO2 đạt 100% từ 250-4000C 81 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn Như vậy, xúc tác có hoạt tính tốt từ xúc tác 10Ni/ZrO2, 05NiO/LaNiO3 15Ni/CeO2 cho phản ứng methane hóa CO2 xúc tác 10Ni/CeO2 Hoạt hóa xúc tác 15Ni/CeO2 cho q trình methane hóa CO2 cao (đạt độ chuyển hóa CO2 82.1% và độ chọn lọc CH4 100% 3500C) 5.9 Nhận xét kết Từ kết khảo sát thì xúc tác cho độ chuyển hóa CO2 và độ chọn lọc tốt Ni/ZrO2 có hàm lượng 10%kl Ni tẩm chất mang ZrO2 tổng hợp phương pháp sol-gel thực quy trình mục 3.1.3.2 nhiệt độ nung thời gian nung 6000C giờ; chất mang tẩm theo quy trình mục 3.1.4 điều kiện khử tối ưu là khử 4500C Xúc tác 10NiZr2S600-2R450 cho độ chuyển hóa CO2 đạt 70.0% và độ chọn lọc đạt 100% 4000C So sánh hoạt hóa xúc tác Ni/ZrO2 cho phản ứng methan hóa CO2 ZrO2 tổng hợp hai phương pháp sol-gel thủy nhiệt (theo quy trình tổng hợp tài liệu này) kết hoạt hóa phương pháp sol-gel cho kết tốt Kết khảo sát xúc tác Ni/ZrO2 với ZrO2 tổng hợp phương pháp solgel, nhận định hoạt tính xúc tác chịu ảnh hưởng đáng kể từ điều kiện nung, điều kiện khử, hàm lượng pha hoạt động tỷ lệ H2/CO2 dịng nhập liệu Hàm lượng CO có dịng nhập liệu ảnh hưởng đáng kể đến hiệu q trình methane hóa CO2 Xúc tác Ni/ZrO2 có độ bền và độ kháng cốc cao thực phản ứng methane hóa 100 phản ứng 4000C 82 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Từ những kết đạt kết luận sau: - Điều chế thành công chất mang nano ZrO2 phương pháp thủy nhiệt solgel với kích thước hạt nano, thành phần tinh khiết không lẫn tạp chất khác - Bằng phương pháp tẩm điều chế hệ xúc tác nano Ni/ZrO2 có hàm lượng Ni khác Xúc tác Ni/ZrO2 mang chất mang ZrO2 tổng hợp phương pháp sol-gel cho hoạt độ cao phương pháp thủy nhiệt - Dựa vào hoạt tính cho phản ứng methane hóa xác định thànhh phần qui trình điều chế xúc tác Ni/ZrO2 có hoạt tính cao cho phản ứng methane hóa CO2 sau: + Chất mang ZrO2 tổng hợp phương pháp sol-gel và nung 6000C + Hàm lượng tâm hoạt động Ni là 10%kl, đưa lên chất mang phương pháp tẩm + Điều kiện xử lý xúc tác: Xúc tác khử dòng hydro có lưu lượng l/h 4500C Xúc tác Ni/ZrO2 cho phản ứng methane hóa CO2 chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố như: phương pháp chế tạo, điều kiện - Xúc tác Ni/ZrO2 có độ bền kháng cốc cao Tác động CO ảnh hưởng đến hoạt hóa phản ứng methane hóa CO2, làm giảm độ chuyển hóa CO2 và độ chọn lọc CH4 83 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn 6.2 Kiến nghị Do hạn chế về thời gian thiết bị, nội dung luận văn khảo sát kỹ phần xúc tác Ni/ZrO2 với ZrO2 tổng hợp phương pháp sol-gel Chưa đánh giá tổng thể chất mang ZrO2 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt, với xúc tác tối ưu phương pháp sol-gel cho kết độ chọn lọc CH4 cao độ chuyển hóa CO2 chưa đạt mong đợi Do đó, tác giả đưa số kiến nghị sau: - Tiếp tục nghiên cứu sâu về phương pháp tổng hợp ZrO2 phương pháp thủy nhiệt với điều kiện tổng hợp khác ( thay đổi nồng độ NaOH, nhiệt độ thủy nhiệt, thời gian thủy nhiệt,…) - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác Ni/ZrO2 phương pháp khác - Nghiên cứu thêm chất phụ gia để cải thiện hoạt hóa xúc tác Ni/ZrO2 84 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R Lindsey, “Climate Change: Atmospheric Carbon Dioxide” Internet: https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-changeatmospheric-carbon-dioxide, Aug 14, 2020 [2] K Lê, “Việt Nam cam kết giảm phát thải COP26” Internet: https://tuoitre.vn/viet-nam-cam-ket-giam-phat-thai-tai-cop2620211102070105729.htm, Nov 02, 2021 [3] C Wulf, J Linßen, and P Zapp, “Review of power-to-gas projects in Europe,” Energy Procedia, vol 155, pp 367–378, Nov 2018 [4] C L Loc, and H P Phan, “Progress in catalysts of reforming methane process-A potential solution for effective use of CO2-rich natural gas sources,” Petrovietnam Journal, vol 10, pp 21-23, Oct 2019 [5] M A A Aziz et al., “CO2 methanation over heterogeneous catalysts: recent progress and future prospects,” Green Chemistry, vol 17, no 5, pp 2647-2663, Mar 2015 [6] C Vogt et al., “The renaissance of the Sabatier reaction and its applications on Earth and in space,” Nature catalysis, vol 2, no 3, pp 188-197, Mar 2019 [7] J Ashok et al., “A review of recent catalyst advances in CO2 methanation processes,” Catalysis Today, vol 356, pp 471-489, Oct 2020 [8] M Younas et al., “Recent advancements, fundamental challenges, and opportunities in catalytic methanation of CO2,” Energy & Fuels, vol 30, no 11, pp 8815-8831, Oct 2016 [9] M Cai et al., “Methanation of carbon dioxide on Ni/ZrO2-Al2O3 catalysts: Effects of ZrO2 promoter and preparation method of novel ZrO2-Al2O3 carrier,” Journal of Natural Gas Chemistry, vol 20, no 3, pp 318-324, May 2011 [10] S Rönsch et al., “Review on methanation–From fundamentals to current projects,” Fuel, vol 166, pp 276-296, Feb 2016 [11] C Mebrahtu et al., “CO2 methanation: principles and challenges,” in Studies in surface science and catalysis, vol 178, E A Quadrelli, Ed Cambride, MA: Elsevier, 2019, pp 85-103 [12] F Zhang, and P Sun, “CO2 methanation on Na‐promoted Ni/ZrO2 catalysts: Experimental characterization and kinetic studies,” International Journal of Chemical Kinetics, vol 53, no 8, pp 946-953, Apr 2021 85 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn [13] B C Brodie, “II Note on the synthesis of marsh-gas and formic acid, and on the electric decomposition of carbonic oxide,” Proceedings of the Royal Society of London, vol 21, no 139-147, pp 245-247, Jan 1873 [14] J Gao et al., “A thermodynamic analysis of methanation reactions of carbon oxides for the production of synthetic natural gas,” RSC advances, vol 2, no 6, pp 2358-2368, Jan 2012 [15] W Wei, and G Jinlong, “Methanation of carbon dioxide: an overview,” Frontiers of Chemical Science and Engineering, vol 5, no 1, pp 2-10, Mar 2011 [16] E Baraj et al., “Reaction mechanisms of carbon dioxide methanation,” Chemical Papers, vol 70, no 4, pp 395-403, Jan 2016 [17] K P Brooks et al., “Methanation of carbon dioxide by hydrogen reduction using the Sabatier process in microchannel reactor,” Chemical Engineering Science, vol 62, no 4, pp 1161-1170, Feb 2007 [18] W K Fan, and M Tahir, “Recent trends in developments of active metals and heterogenous materials for catalytic CO2 hydrogenation to renewable methane: A review,” Journal of Environmental Chemical Engineering, vol 9, no 4, pp 105460, Aug 2021 [19] K Ghaib, K Nitz, and F Z Ben‐Fares, “Chemical methanation of CO2: A review,” ChemBioEng Reviews, vol 3, no 6, pp 266-275, Nov 2016 [20] W J Lee et al., “Recent trend in thermal catalytic low temperature CO2 methanation: A critical review,” Catalysis Today, vol 368, pp 2-19, May 2021 [21] K Stangeland et al., “CO2 methanation: the effect of catalysts and reaction conditions,” Energy Procedia, vol 105, pp 2022-2027, May 2017 [22] J N Park, and E W McFarland, “A highly dispersed Pd–Mg/SiO2 catalyst active for methanation of CO2,” Journal of Catalysis, vol 266, no 1, pp 92-97, Aug 2009 [23] P Strucks, L Failing, and S Kaluza, “A Short Review on Ni‐Catalyzed Methanation of CO2: Reaction Mechanism, Catalyst Deactivation, Dynamic Operation,” Chemie Ingenieur Technik, vol 93, no 10, pp 1526-1536, Aug 2021 [24] P Frontera et al., “Supported catalysts for CO2 methanation: A review,” Catalysts, vol 7, no 2, pp 59, Feb 2017 [25] J Ren et al., “Insights into the mechanisms of CO2 methanation on Ni (111) surfaces by density functional theory,” Applied Surface Science, vol 351, pp 504516, Oct 2015 86 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn [26] X Jia et al., “Structural effect of Ni/ZrO2 catalyst on CO2 methanation with enhanced activity,” Applied Catalysis B: Environmental, vol 244, pp 159-169, May 2019 [27] C Wang et al., “Product selectivity controlled by nanoporous environments in zeolite crystals enveloping rhodium nanoparticle catalysts for CO2 hydrogenation,” Journal of the American Chemical Society, vol 141, no 21, pp 8482-8488, May 2019 [28] P Riani et al., “Unsupported versus alumina-supported Ni nanoparticles as catalysts for steam/ethanol conversion and CO2 methanation,” Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, vol 383, pp 10-16, Mar 2014 [29] T Franken, and A Heel, “Are Fe based catalysts an upcoming alternative to Ni in CO2 methanation at elevated pressure ?,” Journal of CO2 Utilization, vol 39, pp 101175, Jul 2020 [30] R Dębek et al., “A review on plasma-catalytic methanation of carbon dioxide– Looking for an efficient catalyst,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 116, pp 109427, Dec 2019 [31] Y Guo et al., “Significantly enhanced and precisely modeled thermal conductivity in polyimide nanocomposites with chemically modified graphene via in situ polymerization and electrospinning-hot press technology,” Journal of Materials Chemistry C, vol 6, no 12, pp 3004-3015, Feb 2018 [32] T Kouyama et al., “Topographical and local time dependence of large stationary gravity waves observed at the cloud top of Venus,” Geophysical Research Letters, vol 44, no 24, pp 12-098, Dec 2017 [33] G Zhouet et al., “Role of surface Ni and Ce species of Ni/CeO2 catalyst in CO2 methanation,” Applied Surface Science, vol 383, pp 248-252, Oct 2016 [34] M V Konishcheva et al., “On the mechanism of CO and CO2 methanation over Ni/CeO2 catalysts,” Topics in Catalysis, vol 59, no 15, pp 1424-1430, Jul 2016 [35] C K Vance, and C H Bartholomew, “Hydrogenation of carbon dioxide on group viii metals: III, Effects of support on activity/selectivity and adsorption properties of nickel,” Applied Catalysis, vol 7, no 2, pp 169-177, Aug 1983 [36] S Tada et al., “Ni/CeO2 catalysts with high CO2 methanation activity and high CH4 selectivity at low temperatures,” International Journal of Hydrogen Energy, vol 37, no 7, pp 5527-5531, Apr 2012 87 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn [37] E M Köck et al., “In situ FT-IR spectroscopic study of CO2 and CO adsorption on Y2O3, ZrO2, and yttria-stabilized ZrO2,” The Journal of Physical Chemistry C, vol 117, no 34, pp 17666-17673, Aug 2013 [38] K Pokrovski, K T Jung, and A T Bell, “Investigation of CO and CO2 adsorption on tetragonal and monoclinic zirconia,” Langmuir, vol 17, no 14, pp 4297-4303, Jun 2001 [39] B Bachiller-Baeza,, I Rodriguez-Ramos, and A Guerrero-Ruiz, “Interaction of carbon dioxide with the surface of zirconia polymorphs,” Langmuir, vol 14, no 13, pp 3556-3564, May 1998 [40] B Tyagi et al., “Synthesis of nanocrystalline zirconia using sol-gel and precipitation techniques,” Industrial & engineering chemistry research, vol 45, no 25, pp 8643-8650, Nov 2006 [41] M Yamasaki et al., “Effect of tetragonal ZrO2 on the catalytic activity of Ni/ZrO2 catalyst prepared from amorphous Ni–Zr alloys,” Catalysis Communications, vol 7, no 1, pp 24-28, Jan 2006 [42] W Li et al., “ZrO2 support imparts superior activity and stability of Co catalysts for CO2 methanation,” Applied Catalysis B: Environmental, vol 220, pp 397408, Jan 2018 [43] J H Chiang, and J R Hopper, “Kinetics of the hydrogenation of carbon dioxide over supported nickel,” Industrial & Engineering Chemistry Product Research and Development, vol 22, no 2, pp 225-228, Jun 1983 [44] J N Bhakta et al., “Carbon dioxide sequestration in wastewater by a consortium of elevated carbon dioxide-tolerant microalgae,” Journal of CO2 utilization, vol 10, pp 105-112, Jun 2015 [45] P J Lunde, and F L Kester, “Carbon dioxide methanation on a ruthenium catalyst,” Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, vol 13, no 1, pp 27-33, Jan 1974 [46] K P Brooks et al., “Methanation of carbon dioxide by hydrogen reduction using the Sabatier process in microchannel reactors,” Chemical Engineering Science, vol 62, no 4, pp 1161-1170, Feb 2007 [47] L C Loc et al., “Effect of CeO2 morphology on performance of NiO/CeO2 catalyst in combined steam and CO2 reforming of CH4,” International Journal of Nanotechnology, vol 15, no 11-12, pp 968-982, 2018 88 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn [48] B Tyagi et al., “Synthesis of nanocrystalline zirconia using sol-gel and precipitation techniques,” Industrial & engineering chemistry research, vol 45, no 25, pp 8643-8650, Nov 2006 [49] J C Riviere, and S Myhra, Handbook of surface and interface analysis: methods for problem-solving Boca Raton: CRC press, 2009 [50] K Zhao, W Wang, and Z Li, “Highly efficient Ni/ZrO2 catalysts prepared via combustion method for CO2 methanation,” Journal of CO2 Utilization, vol 16, pp 236-244, Dec 2016 [51] A L Kustov et al., “CO methanation over supported bimetallic Ni–Fe catalysts: From computational studies towards catalyst optimization,” Applied Catalysis A: General, vol 320, pp 98-104, Mar 2007 [52] J Ren et al., “Methanation of carbon dioxide over Ni–M/ZrO2 (M= Fe, Co, Cu) catalysts: Effect of addition of a second metal,” Fuel Processing Technology, vol 137, pp 204-211, Sep 2015 [53] A Vita et al., “Activity and stability of powder and monolith-coated Ni/GDC catalysts for CO2 methanation,” Applied Catalysis B: Environmental, vol 226, pp 384-395, Jun 2018 [54] C Mebrahtu et al., “CO2 methanation over Ni catalysts based on ternary and quaternary mixed oxide: A comparison and analysis of the structure-activity relationships,” Catalysis Today, vol 304, pp 181-189, Apr 2018 [55] L Xu et al., “CO2 methanation over Ca doped ordered mesoporous Ni-Al composite oxide catalysts: The promoting effect of basic modifier,” Journal of CO2 Utilization, vol 21, pp 200-210, Oct 2017 [56] C Liang et al., “Methanation of CO2 over nickel catalysts: Impacts of acidic/basic sites on formation of the reaction intermediates,” Fuel, vol 262, pp 116521, Feb 2020 [57] V K Dıez, C R Apesteguıa, and J I D Cosimo, “Acid–base properties and active site requirements for elimination reactions on alkali-promoted MgO catalysts,” Catalysis Today, vol 63, no 1, pp 53-62, Dec 2000 [58] Z Liu et al., “Effect of basic properties of MgO on the heterogeneous synthesis of flavanone,” Applied Catalysis A: General, vol 302, no 2, pp 232-236, Apr 2006 [59] C Vogt et al., “Unravelling structure sensitivity in CO2 hydrogenation over nickel,” Nature Catalysis, vol 1, no 2, pp 127-134, Jan 2018 89 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn [60] G Zhou et al., “Methanation of carbon dioxide over Ni/CeO2 catalysts: Effects of support CeO2 structure,” International Journal of Hydrogen Energy, vol 42, no 25, pp 16108-16117, Jun 2017 [61] S Rahmani, M Rezaei, and F Meshkani, “Preparation of highly active nickel catalysts supported on mesoporous nanocrystalline γ-Al2O3 for CO2 methanation,” Journal of Industrial and Engineering Chemistry, vol 20, no 4, pp 1346-1352, Jul 2014 [62] M C Bacariza et al., “CO2 hydrogenation over Ni-based zeolites: effect of catalysts preparation and pre-reduction conditions on methanation performance,” Topics in Catalysis, vol 59, no 2, pp 314-325, Feb 2016 [63] M H Nguyễn, C L Lưu, and K D Nguyễn, “Ảnh hưởng canxi đến phản ứng metan hóa CO hệ xúc tác NiO/Al2O3,” Vietnam Journal of Chemistry, vol 45, no 2, pp 169-169, Sep 2014 [64] K V Manukyan et al., “Nickel oxide reduction by hydrogen: kinetics and structural transformations,” The Journal of Physical Chemistry C, vol 119, no 28, pp 16131-16138, Jun 2015 [65] T Hidayat et al., “On the relationships between the kinetics and mechanisms of gaseous hydrogen reduction of solid nickel oxide.” Metallurgical and Materials Transactions B, vol 40, no 4, pp 474-489, Aug 2009 [66] Z Zhao et al., “Effect of mineralizers for preparing ZrO2 support on the supported Ni catalyst for steam-CO2 bi-reforming of methane,” International Journal of Hydrogen Energy, vol 42, no 10, pp 6598-6609, Mar 2017 [67] S Sangsong et al., “Effect of CeO2 loading of the Ce-Al mixed oxide on ultrahigh temperature water-gas shift performance over Ce-Al mixed oxide supported Ni catalysts,” Fuel, vol 252, pp 488-495, Sep 2019 [68] L Chen et al., “Catalytic hydrogen production from methane: A review on recent progress and prospect,” Catalysts, vol 10, no 8, pp 858, Aug 2020 [69] W Sumarasingha , S Supasitmongkol, and M Phongaksorn, “The Effect of ZrO2 as Different Components of Ni-Based Catalysts for CO2 Reforming of Methane and Combined Steam and CO2 Reforming of Methane on Catalytic Performance with Coke Formation,” Catalysts, vol 11, no 8, pp 984, Aug 2021 90 Luận văn thạc sĩ HVTH: Kim Đức Nhơn PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: KIM ĐỨC NHƠN Ngày, tháng, năm sinh: 17/10/1990 Nơi sinh: Vĩnh Long Địa liên lạc: 4/32 Đường Ngô Quyền, tổ 9, Khóm 5, P.Cái Vồn, TX.Bình Minh, Tỉnh Vĩnh Long QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Bậc đào tạo Thời gian Nơi đào tạo Chuyên ngành Tên luận văn tốt nghiệp Đại học 09/2008- Trường Đại Học Công 09/2012 Nghiệp TP.Hồ Chí Minh Cơng nghệ hố dầu Thiết kế thiệt bị làm khí phương pháp hấp thụ Cao học 09/2020- Trường Đại Học Bách Khoa-ĐHQG TP.Hồ Chí Minh Kỹ thuật lọc dầu hoá dầu Nghiên cứu điều chế xúc tác sở Ni/ZrO2 cho phản ứng methane hóa CO2 Q TRÌNH CƠNG TÁC Thời gian Nơi cơng tác Chức vụ 09/201206/2013 Cơng ty TNHH Bao Bì Nhựa Thành Phú; Địa chỉ: 652 Hồ Học Lãm, P.Bình Trị Đơng B, Quận Bình Tân, TP.Hồ Chí Minh Nhân viên vận hành 06/201309/2015 Công ty TNHH Nuplex Resins Việt Nam; Địa chỉ: 01 Đường 9A, Khu Công Nghiệp Biên Hoà II, Nhân viên vận hành TP.Biên Hoà, Tỉnh Đồng Nai 10/2015-nay Công ty CPTM Xăng Dầu Tân Sơn Nhất, Khu A75 Sân bay Quốc tế Tân Sơn Nhất, Phường 2, Quận Tân Bình, TP.Hồ Chí Minh 91 Nhân viên Hoá nghiệm