Trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học đó chính là thực hành. Có thực hành thì người học mới có thể tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc với lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang bị như hiện nay, người học đặc biệt là sinh viên ít có điều kiện thực hành. Đặc biệt là với các thiết bị đắt tiền như Router, Switch chuyên dụng
20 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 20, No.K1- 2017 Nghiên cứu sử dụng ống than nano biến tính nitơ làm chất mang cho xúc tác phản ứng hydro hóa chọn lọc cinnamaldehyde Trương Hữu Trì, Nguyễn Đình Lâm Tóm tắt— Vật liệu carbon nano ống biến tính nitơ (N-CNTs) nghiên cứu sử dụng nhiều lĩnh vực khác từ hai thập kỷ qua nhờ vào tính chất ưu việt chúng Trong nghiên cứu này, N-CNTs tổng hợp phương pháp lắng đọng hóa học pha ứng dụng làm chất mang cho xúc tác nano paladi (Pd) Chất mang xúc tác đánh giá đặc trưng phương pháp phân tích hóa lý đại phân tích quang phổ Raman, quang điện tử tia X, hấp phụ - giải hấp phụ đẳng nhiệt nitơ xử lý số liệu theo lý thuyết BET, kính hiển vi điện tử quét (SEM) kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Kết ứng dụng xúc tác cho phản ứng hydro hóa cinnamaldehyde thu hydrocinnamaldehyde với độ chọn lọc cao 91% độ chuyển hóa gần 70% Kết thu cho thấy có mặt nguyên tử nitơ mạng lưới cấu trúc nhóm chức oxy vật liệu N-CNTs làm thay đổi tính chất bề mặt vật liệu, làm tăng khả phân tán pha hoạt tính bề mặt chất mang Từ khóa— Hydro hóa CAL; N-CNTs; Pd/N-CNTs GIỚI THIỆU CHUNG ác phản ứng hóa học sử dụng sản xuất công nghiệp thường tiến hành với có mặt chất xúc tác Chất xúc tác chia làm loại: xúc tác đồng thể, xúc tác dị thể xúc tác sinh học enzymes, xúc tác dị thể trạng thái rắn loại sử dụng chủ yếu, chiếm đến 80-85% số lượng phản ứng theo tác giả Schüth cộng [1] Một C Bài nhận ngày 28 tháng năm 2017, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 15 tháng 06 năm 2017 Trương Hữu Trì, Nguyễn Đình Lâm - Trường Đại học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng ưu điểm quan trọng xúc tác rắn so với loại khác khả tách riêng xúc tác khỏi hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng Về bản, chất xúc tác rắn bao gồm hai phần chính, (i) pha hoạt tính kim loại hay oxide kim loại (ii) chất mang vật liệu có bề mặt riêng lớn với nhiệm vụ phân tán đồng giữ pha hoạt tính bề mặt Đối với phản ứng, sử dụng pha hoạt tính chất mang khác hoạt tính xúc tác độ chọn lọc sản phẩm thu khác [2,3], thấy chất mang xúc tác giữ vai trò quan trọng hiệu xúc tác phản ứng hóa học nghiên cứu Trong thực tế có nhiều loại vật liệu khác sử dụng làm chất mang cho xúc tác, vật liệu truyền thống Al2O3, SiO2, than hoạt tính thập niên qua vật liệu sở vật liệu carbon có cấu trúc nano sợi than nano (CNFs), ống than nano (CNTs) graphene đã phát hiện, nghiên cứu ứng dụng nhiều lĩnh vực khác có chất mang cho xúc tác [4-7] Các kết nghiên cứu công bố cho thấy vật liệu carbon có cấu trúc nano có đặc tính trơ mặt hóa học sử dụng mơi trường acid kiềm, chịu nhiệt độ cao điều kiện oxy vật liệu có bề mặt riêng lớn, đặc tính cần thiết sử dụng chúng làm chất mang cho xúc tác [8] Ngoài ra, chúng vật liệu khơng có vi mao quản nên trình khuếch tán chất phản ứng sản phẩm xảy dễ dàng tránh phản ứng chuyển hóa sâu tạo sản phẩm khơng mong muốn Đối với vật liệu carbon có cấu trúc nano, khơng có khuyết tật (structural defects) cấu trúc mạng lưới tinh thể bề mặt chúng nhẵn hợp chất không phân cực, đặc điểm TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ K1-2017 không thuận lợi cho việc phân tán liên kết tốt pha hoạt tính lên bề mặt Trong trường hợp đó, pha hoạt tính kim loại q lực liên kết chúng với chất mang không lớn, trình làm việc tâm hoạt tính bị rửa trơi kết tụ làm giảm hoạt tính độ ổn định xúc tác [9] Để khắc phục nhược điểm này, nhà khoa học đã tiến hành biến tính vật liệu carbon Q trình biến tính thực cách gắn nhóm chức lên bề mặt vật liệu [10] đưa thêm nguyên tố khác (nitơ, boron) vào cấu trúc mạng lưới tinh thể vật liệu carbon [11,12] Trong thực tế, trình biến tính CNTs nitơ đã quan tâm đặc biệt đưa nguyên tử nitơ vào mạng lưới cấu trúc CNTs vi cấu trúc sản phẩm thu thay đổi so với vật liệu CNTs khơng biến tính, từ ống thẳng có bề mặt nhẵn thành ống dạng khúc đốt tre trình bày hình 3, nhờ vào dạng vi cấu trúc mà mức độ khuyết tật cấu trúc độ gồ ghề bề mặt đã tăng lên, đặc điểm đã làm tăng khả phân tán bám dính pha hoạt tính lên bề mặt chất mang Ngoài ra, nghiên cứu M Holzinger cộng [13] đã nitơ xuất bề mặt ống nano có vai trị nhóm chức, chúng tạo cho N-CNTs có hoạt tính hóa học lớn so với hoạt tính hóa học CNTs Như vậy, q trình đưa nitơ vào mạng lưới cấu trúc CNTs đã tạo hợp chất cải thiện tính chất bề mặt hóa học, nhờ mà N-CNTs có khả ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt chất mang xúc tác [14] Các kết công bố cho thấy N-CNTs đã sử dụng làm chất mang cho xúc tác nhiều phản ứng khác [9,15-18] Nhóm nghiên cứu Amadou cộng [15] đã nghiên cứu trình hydro hóa chọn lọc cinnamaldehyde với pha hoạt tính paladi (Pd) chất mang CNTs N-CNTs, kết cho thấy chất mang có chứa nitơ cho hoạt tính độ chọn lọc sản phẩm cao chất mang carbon khơng chứa nitơ García cộng [16] đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng chất mang xúc tác trình phân hủy ammonia với pha hoạt tính rutheni (Ru), kết nghiên cứu cho thấy, khoảng nhiệt độ nghiên cứu từ 620-720 K, với chất mang có chứa nguyên tử chất nitơ mạng lưới cấu trúc cho độ chuyển hóa cao nhiều lần so với chất mang cịn lại carbon vơ định hình, carbon nano sợi carbon nano ống Phản ứng hydro hóa khơng hồn tồn cinnamaldehyde (CAL) quan tâm nghiên cứu 21 nhiều nhóm khoa học khác sản phẩm q trình thu rượu cinnamyl (cinnamyl alcohol: COL), hydrocinnamadehyde (HCAL) những hợp chất trung gian sử dụng lĩnh vực hương liệu dược phẩm [2], đặc biệt HCAL hợp chất trung gian sử dụng sản xuất thuốc chữa bệnh HIV [17] Sơ đồ đơn giản mô tả giai đoạn tạo sản phẩm q trình hydro hóa CAL biểu diễn hình Qua sơ đồ cho thấy q trình hydro hóa CAL thường tạo đồng thời nhiều hợp chất khác nhau, việc lựa chọn xúc tác điều kiện tiến hành phản ứng nhằm thu sản phẩm mong muốn COL HCAL với độ chọn lọc cao vấn đề quan tâm nhiều nhóm nghiên cứu Hình Sơ đồ giai đoạn hình thành sản phẩm phản ứng hydro hóa CAL Qua phân tích cho thấy ống than nano biến tính nitơ có ưu điểm sử dụng làm chất mang cho xúc tác làm tăng hoạt tính xúc tác độ chọn lọc sản phẩm Vì vậy, nghiên cứu trình bày kết sử dụng N-CNTs làm chất mang cho xúc tác phản ứng hydro hóa chọn lọc CAL nhằm tạo HCAL có hiệu suất cao sử dụng hạt nano paladi làm pha hoạt tính THỰC NGHIỆM 2.1 Ống than nano biến tính nitơ Ở nghiên cứu này, N-CNTs đã tổng hợp phương pháp lắng đọng hóa học (Chemical Vapor Deposition: CVD) từ nguồn nguyên liệu ethane (C2H6) (Air Liquide) amoniac (NH3) (Air Liquide) dịng khí hydro (Air Liquide), xúc tác sử dụng cho trình tổng hợp Fe/γ-Al2O3 (20% khối lượng) phân tán bề mặt thuyền từ vật liệu sứ đặt vào ống phản ứng thạch anh (quartz) có đường kính 42 mm chiều dài 1600 mm đã đặt lị gia nhiệt Q trình tiến hành 750 oC với tỷ lệ khí sau H2:C2H6:NH3 100:50:50 (ml/phút) Việc loại bỏ chất mang xúc tác trình tổng hợp vật 22 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 20, No.K1- 2017 liệu N-CNTs tiến hành theo hai giai đoạn, loại bỏ chất mang γ-Al2O3 dung dịch NaOH sau q trình loại bỏ Fe dung dịch nước cường thủy Chi tiết trình tổng hợp làm sản phẩm trình bày cơng bố trước nhóm tác giả [18] 2.2 Tổng hợp xúc tác Pd/N-CNTs Tiền chất pha hoạt tính sử dụng muối paladi nitrate (Pd(NO3)2.6H2O) (Strem Chemicals, độ tinh khiết 99,9%), xúc tác Pd/NCNTs tổng hợp phương pháp tẩm ướt hàm lượng pha hoạt tính cố định 5% khối lượng Cụ thể trình tổng hợp xúc tác tiến hành theo bốn giai đoạn sau: - Đưa pha tiền chất chứa Pd lên bề mặt chất mang: trước hết muối paladi nitrate hịa tan dung mơi (nước), sau dùng pipet để đưa dung dịch muối tẩm lên bề mặt chất mang, chất mang đã tẩm dung dịch muối sấy khô Quá trình lặp lại vài lần để bảo đảm toàn bề mặt chất mang phủ tiền chất pha hoạt tính; - Sấy khơ: sau tẩm xong, chất mang đã tẩm muối ổn định khơng khí trước đưa vào sấy khô 110 °C giờ; - Nung: trình thực 250 °C trong khơng khí nhằm chuyển muối sang dạng oxide tương ứng; - Khử: trình thực 300 °C trong dịng khí H2 để khử paladi oxide thành paladi kim loại 2.3 Phương pháp đánh giá đặc tính sản phẩm Chất mang N-CNTs xúc tác Pd/NCNTs tổng hợp đã đánh giá đặc trưng số phương pháp phân tích hóa lý đại nhằm hiểu rõ thành phần nguyên tố, chất liên kết chất mang phân tán kích thước hạt nano Pd Cụ thể bề mặt riêng xác định phương pháp hấp phụ - giải hấp phụ đẳng nhiệt nitơ máy Tristar 3000 xử lý số liệu lý thuyết Brunauer-Emmett-Teller (BET), thành phần nguyên tố bề mặt sản phẩm xác định phổ quang điện tử tia X (XPS) thiết bị Multilab 2000 (Thermo Electron), mức độ khuyết tật cấu trúc NCNTs phân tích quang phổ Raman máy RENISHAW sở tỷ số ID/IG, với ID IG cường độ pic đỉnh D đỉnh G vật liệu Hình thái bề mặt xúc tác chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) máy JEOL 6700-FEG, vi cấu trúc N-CNTs kích thước tâm xúc tác đã nghiên cứu ảnh chụp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) máy TOPCON 022-B UHR với độ phân giải cao 2.4 Hydro hóa chọn lọc cinnamaldehyde Thiết bị phản ứng sử dụng cho q trình hydro hóa CAL nghiên cứu bình cầu cổ tích 250 ml, cổ sử dụng để sục khí hydro vào mơi trường phản ứng, cổ thứ hai cho phép khí hydro khơng tham gia phản ứng ngồi, cổ thứ ba sử dụng lấy mẫu để phân tích thành phần chất hỗn hợp Thiết bị phản ứng gắn với hệ thống điều khiển nhằm kiểm sốt lưu lượng khí hydro đưa vào mơi trường phản ứng Ngoài hệ thống phản ứng sử dụng thêm hệ thống khuấy từ nhằm mục đích khuấy trộn làm tăng khả khuếch tán khí hydro vào mơi trường phản ứng Ở thí nghiệm, 100 ml dioxane (SigmaAldrich, độ tinh khiết 99%) cho bình cổ sau cho thêm ml CAL (Sigma-Aldrich, độ tinh khiết 95%) (tương đương với nồng độ 0,378 mmol/lít), cuối 50 mg xúc tác đưa vào bình Lắp bình thiết bị phản ứng vào hệ thống, tiến hành gia nhiệt khuấy trộn với tốc độ khuấy trộn trì 400 vịng/phút, đạt đến nhiệt độ mong muốn 80 oC tiến hành sục khí hydro vào với lưu lượng 60 ml/phút Để xác định thay đổi nồng độ chất hỗn hợp phản ứng theo thời gian, mẫu lấy định kỳ Lượng mẫu lấy cho lần phân tích 0,1ml pha loãng ml dioxane sau sử dụng micro pipet để lấy µl nạp vào máy phân tích sắc ký khí (loại Varian 3800) có trang bị hệ thống detector ion hóa lửa Độ chuyển hóa xác định dựa vào kết phân tích nồng độ CAL cịn lại mơi trường phản ứng tính theo cơng thức sau: CALo CAL 100 (1) Conv CAL % CALo Trong đó: ConvCAL: độ chuyển hóa CAL (%); [CAL]o: nồng độ CAL ban đầu (mmol/lít); [CAL]: nồng độ CAL mơi trường phản ứng (mmol/lít) Độ chọn lọc loại sản phẩm định nghĩa theo công thức sau: X Sel X % 100 (2) HCAL COL HCOL Trong đó: Selx: độ chọn lọc loại sản phẩm tạo thành (% mol) TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ K1-2017 23 [X]: nồng độ sản phẩm [HCAL], [COL], [HCOL] tạo thành (mmol) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc trưng chất mang và xúc tác Sau trình tổng hợp làm sạch, N-CNTs phân tích quang phổ Raman Các nghiên cứu đã đỉnh D (ở số sóng 1353 cm-1) đặc trưng cho mức độ khuyết tật cấu trúc mạng lưới tinh thể, đỉnh G (ở số sóng 1591 cm-1) đặc trưng cho cấu trúc mạng lưới tinh thể [19] Bảng Đặc trưng pic phổ Raman Kiểu pic Chiều Đỉnh Vị trí Diện tích rộng nửa cực đại đỉnh pic pic (%) pic Đỉnh D Lorentz 121,1 643 1353 60,7 Đỉnh G Lorentz 84,6 579,3 1591 39,3 Phổ Raman thu vật liệu N-CNTs tiến hành tách pic công cụ Origine Kết tách pic trình bày hình cho thấy pic phổ Raman tuân theo phân bố Lorentz với đặc trưng trình bày bảng Hình Quang phổ Raman N-CNTs (cm-1) Từ kết thu cho phép xác định tỷ số ID/IG = 643/579,3 = 1,11, giá trị lớn, điều chứng tỏ N-CNTs có nhiều khuyết tật cấu trúc mạng lưới tinh thể Tiến hành phân tích thành phần nguyên tố sản phẩm thu phổ XPS, kết trình bày hình Từ giản đồ thu cho thấy thành công việc đưa nguyên tử nitơ vào cấu trúc sản phẩm Hình Quang phổ XPS N-CNTs Tính tốn thành phần ngun tố sản phẩm, kết trình bày bảng Các giá trị bảng cho thấy thành phần carbon hàm lượng oxy chiếm phần đáng kể nitơ chiếm phần nhỏ Bảng Thành phần nguyên tố giá trị bề mặt riêng BET N-CNTs Thành phần nguyên tố Bề mặt riêng (% khối lượng) Carbon Oxy Nitơ BET (m2/g) 75,24 22,66 2,1 264 Tiến hành tách pic đỉnh carbon, oxy nitơ để biết dạng liên kết nhóm chức N-CNTs, chi tiết dạng liên kết nhóm chức đã cơng bố nghiên cứu trước nhóm tác giả [18] Giá trị bề mặt riêng BET NCNTs trình bày bảng cho thấy sản phẩm thu có bề mặt riêng lớn Ảnh SEM TEM trình bày hình Quan sát hình thái bên ngồi chất mang NCNTs (hình 4A) cho thấy N-CNTs thu có kích thước đồng đều, Ảnh TEM (hình 4B) cho thấy vi cấu trúc mức độ gồ ghề bề mặt sản phẩm, từ hình ảnh cho thấy N-CNTs tạo thành từ đoạn có hình dáng đốt tre 24 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 20, No.K1- 2017 sản phẩm hydro hóa vào nối đơi C=C tạo HCAL chiếm phần chủ yếu, sản phẩm hydro hóa vào nối đơi C=O tạo sản phẩm COL gần khơng có; sản phẩm hydro hóa hồn tồn hai nối đơi để tạo sản phẩm HCOL có nồng độ nhỏ Hình Ảnh SEM TEM N-CNTs Ảnh TEM xúc tác trình bày hình Quan sát hình ảnh chụp cho thấy hạt nano Pd đã phân bố đồng bề mặt chất mang với kích thước nhỏ, từ 2-4 nm Hình Thay đổi nồng độ chất môi trường phản ứng theo thời gian Dựa vào kết phân tích, độ chọn lọc loại sản phẩm theo độ chuyển hóa tính theo cơng thức Hình trình bày thay đổi độ chọn lọc sản phẩm theo độ chuyển hóa Từ đồ thị cho thấy độ chọn lọc HCAL giảm chậm theo độ chuyển hóa độ chuyển hóa đến 70% độ chọn lọc HCAL thu cịn 91% Hình Ảnh TEM xúc tác Pd/N-CNTs Theo kết đã công bố có mặt ngun tử nitơ cấu trúc mạng lưới tinh thể nhóm chức oxy bề mặt N-CNTs nguyên nhân giúp đạt mức độ phân tán cao hạt nano Pd [9,20,21] Hình Độ chọn lọc chất mơi trường phản ứng theo độ chuyển hóa CAL 3.2 Hydro hóa chọn lọc cinnamaldehyde Q trình hydro hóa CAL thực 80 oC điều kiện khác đã nêu tiêu mục 2.4 Nồng độ cấu tử môi trường phản ứng phân tích, tính tốn kết trình bày hình Từ đồ thị cho thấy thành phần chất phản ứng CAL giảm tuyến tính theo thời gian thời gian phản ứng 14,5 độ chuyển hóa đạt gần 70% Đối với sản phẩm tạo thành hàm lượng chúng tăng dần theo thời gian, Nhóm nghiên cứu Atul cộng [9] đã tiến hành tổng hợp loại xúc tác hàm lượng pha hoạt tính (5%Pd/N-CNTs), kết ảnh chụp kính hiển vi điện tử truyền qua cho thấy kích thước hạt nano Pd nằm khoảng 2-5 nm, sử dụng xúc tác tổng hợp cho phản ứng hydro hóa CAL nhiều loại dung mơi khác nhau, nhóm tác giả thu độ chọn lọc HCAL từ 81,2 đến 93% Ở kết nghiên cứu nhóm Liu cộng [21] tiến hành với Pd phân tán chất mang CNTs đã biến tính bề mặt (gắn thêm nhóm chức lên bề mặt) TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ K1-2017 thu độ chọn lọc cao HCAL vào khoảng 90% phản ứng hydro hóa CAL kích thước trung bình pha hoạt tính 3,49 nm Ngồi ra, ảnh hưởng khả phân tán hay kích thước pha hoạt tính lên độ chọn lọc HCAL khẳng định nghiên cứu thực nghiệm Liu cộng [2] Ở nghiên cứu này, khả phân tán cao Pd chất mang N-CNTs giải thích trước hết mức độ khuyết tật tinh thể bề mặt lớn (như kết phân tích phổ Raman) với việc hình thành nhóm chức bề mặt chất mang xuất nitơ oxy cấu trúc N-CNTs trình bày kết phân tích chất mang XPS Các khuyết tật nhóm chức bề mặt tương tác với tiền chất pha hoạt tính tinh thể Pd q trình tổng hợp xúc tác hạn chế hình thành tâm xúc tác với kích thước lớn 25 Dmitry Yu Murzin, Diek C Koningsberger, Krijn P de Jong, Support effects in the hydrogenation of cinnamaldehyde over carbon nanofiber-supported platinum catalysts: characterization and catalysis, Journal of Catalysis, Vol.226, pp.215-225, 2004 [5] [6] Yan Li, Guo-Hua Lai, Ren-Xian Zhou, Carbon nanotubes supported Pt–Ni catalysts and their properties for the liquid phase hydrogenation of cinnamaldehyde to hydrocinnamaldehyde, Applied Surface Science, Vol.253, pp.4978-4984, 2007 [7] KẾT LUẬN Ở nghiên cứu carbon nano ống biến tính nitơ đã nghiên cứu sử dụng làm chất mang phản ứng hydro hóa CAL với pha hoạt tính hạt nano Pd Kết thu cho thấy xúc tác Pd/N-CNTs cho độ chọn lọc cao, 91% HCAL phản ứng hydro hóa chọn lọc CAL độ chuyển hóa cao đạt đến 70% Từ kết thu nghiên cứu kết công bố số nhóm nghiên cứu khác cho thấy đưa thêm nguyên tử nitơ vào mạng lưới cấu trúc hay gắn nhóm chức bề mặt CNTs đã làm thay đổi tính chất bề mặt vật liệu, làm tăng khả phân tán pha hoạt tính bề mặt chất mang [2] [3] [4] Roberto Rinaldi and Ferdi Schüth, Design of solid catalysts for the conversion of biomass, Energy & Environmental Science, Vol.2, pp.610-626, 2009 Feng Jiang, Jian Cai, Bing Liu, Yuebing Xu and Xiaohao Liu, Particle Size Effects in the Selective Hydrogenation of Cinnamaldehyde over Supported Palladium Catalysts, Royal Society of Chemistry Advances, impress, DOI: 10.1039/C6RA17000E K Joseph Antony Raj, T Elangovan, M G Prakash and B Viswanathan, Selective Hydrogenation of Cinnamaldehyde over Cobalt Supported on Alumina, Silica and Titania, Catalysis Letters, Vol.142, pp.87-94, 2012 Marjolein L Toebes, Yihua Zhang, Jan Hájek, T Alexander Nijhuis, Johannes H Bitter, A Jos van Dillen, Tri Truong Huu, Kambiz Chizai, Izabela Janowska, Simona Moldovan, Olidiu Ersen, Lam D Nguyen, Marc Jacques Ledoux, Cuong Pham-Huu, Dominique Begin, Few-Layer-Graphene supporting Paladi nanoparticles with a full accessible effective surface for liquid-phase hydrogenation reaction Catalysis Today, Vol.189, pp.294-299, 2012 [8] Ying Wan, Haiyan Wang, Qingfei Zhao, Miia Klingstedt, Osamu Terasaki and Dongyuan Zhao, Ordered Mesoporous Pd/Silica-Carbon as a Highly Active Heterogeneous Catalyst for Coupling Reaction of Chlorobenzene in Aqueous Media, Journal of the American Chemical Society, Vol.131, pp.4541-4550, 2009 [9] Atul S Nagpure, Lakshmiprasad Gurrala, Pranjal Gogoi and Satyanarayana V Chilukuri, Hydrogenation of cinnamaldehyde to hydrocinnamaldehyde over Pd nanoparticles deposited on nitrogen-doped mesoporous carbon, Royal Society of Chemistry Advances, Vol.6, pp.44333-44340, 2016 [10] V.Z Radkevich, T.L Senko, K Wilson, L.M Grishenko, A.N Zaderko, V.Y Diyuk, The influence of surface functionalization of activated carbon on paladi dispersion and catalytic activity in hydrogen oxidation, Applied Catalysis A: General, Vol.335, pp.241-251, 2008 [11] O Stephan, P.M Ajayan, C Colliex, R Ph., J.M Lambert, P Bernier, P Lefin, Doping graphitic and carbon nanotube structure with boron and nitrogen, Science, Vol.266, pp.1683-1685, 1994 [12] Qiliang Wei, Xin Tong, Gaixia Zhang, Jinli Qiao, Qiaojuan Gong and Shuhui Sun, Nitrogen-Doped Carbon Nanotube and Graphene Materials for Oxygen Reduction Reactions, Catalysts, Vol.5, pp.1574-1602, 2015 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jieshan Qiu, Hongzhe Zhang, Xiuna Wang, Hongmei Han, Changhai Liang and Can Li, selective hydrogenation of cinnamaldehyde over carbon nanotube supported pd-ru catalyst, Reaction Kinetics and Catalysis Letters, Vol 88, No 2, pp.269-275, 2006 26 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 20, No.K1- 2017 [13] M Holzinger, J Steinmetz, S Roth, M Glerup, R Graupner, Purification and Functionalisation of NitrogenDoped Single-Walled Carbon Nanotubes In Electronic Properties of Novel Materials, American Institute of Physics Conference Proceedings, Vol 786, pp 211-214, 2005 [14] Wang Y, Yao J, Li H, Su D, Antonietti M., Highly selective hydrogenation of phenol and derivatives over a Pd@carbon nitride catalyst in aqueous media, Journal of the American Chemical Society, Vol.133(8), pp.2362-5, 2011 [15] Julien Amadou, Kambiz Chizari, Matthieu Houlle, Izabela Janowska, Ovidiu Ersen, Dominique Begin, Cuong PhamHuu, N-doped carbon nanotubes for liquid-phase C=C bond hydrogenation, Catalysis Today, Vol.138, pp.62-68, 2008 [16] F.R García-García, J Álvarez-Rodríguez, I RodríguezRamos, A Guerrero-Ruiz, The use of carbon nanotubes with and without nitrogen doping as support for ruthenium catalysts in the ammonia decomposition reaction, Carbon, Vol.48, pp.267-276, 2010 [17] T Szumełda, A Drelinkiewicz, R Kosydar, J Gurgul, Hydrogenation of cinnamaldehyde in the presence of PdAu/C catalysts prepared by the reverse “water-in-oil” microemulsion method, Applied Catalysis A: General 487, pp.1-15, 2014 [18] Trương Hữu Trì, Nguyễn Đinh Lâm, Ảnh hưởng điều kiện tổng hợp lên tính chất carbon nano ống biến tính nitơ, Tạp chí Hóa học, Vol.51, pp.410-416, 2013 [19] Xiao chen Dong, Peng Wang, Wenjing Fang, Ching-Yuan Su, Yu-Hsin Chen, Lain-Jong Li, Wei Huang, Peng Chen, Growth of large-sized graphene thin-films by liquid precursor-based chemical vapor deposition under atmospheric pressure, Carbon, Vol.49, pp.3672-3678, 2011 [20] A J Plomp, D S Su, K P de Jong, and J H Bitter, On the Nature of Oxygen-Containing Surface Groups on Carbon Nanofibers and Their Role for Platinum DepositionsAn XPS and Titration Study, The Journal of Physical Chemistry C, Vol.113, pp.9865-9869, 2009 [21] Bao-Hui Zhao, Jian-Gang Chen, Xuan Liu, ZhongWen Liu, Zhengping Hao, Jianliang Xiao, and ZhaoTie Liu, Selective Hydrogenation of Cinnamaldehyde over Pt and Pd Supported on Multiwalled Carbon Nanotubes in a CO2-Expanded Alcoholic Medium, Industrial and Engineering Chemistry Research, Vol.51(34), pp.11112-11121, 2012 Trương Hữu Trì sinh năm 1973 Đồng Nai Việt Nam, Kỹ sư cơng nghệ lọc - hóa dầu năm 1997 trường đại học Bách khoa Hà nội Thạc sỹ chuyên ngành sản phẩm dầu mỏ động đốt viện dầu mỏ Pháp năm 2001, Tiến sỹ chun ngành cơng nghệ hóa học năm 2011 đại học Strasbourg - Cộng Hòa Pháp, năm 2012 hồn thành nghiên cứu sau tiến sỹ phịng thí nghiệm vật liệu, bề mặt q trình xúc tác (LMSPC) đại học Strasbourg - Cộng Hòa Pháp Từ năm 1997 đến nay, Trương Hữu Trì giảng viên khoa Hoa - trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Các hướng nghiên cứu tiến sỹ tập trung vào tính tốn, mơ q trình cơng nghệ hóa học; tổng hợp, đánh giá đặc tính vật liệu carbon có cấu trúc nano xúc tác công nghiệp, đến tiến sỹ đã công bố 07 báo tạp chí quốc tế thuộc hệ thống SCI 10 báo tạp chí nước Nguyễn Đình Lâm sinh năm 1966 Huế Việt Nam, Cử nhân Khoa học chuyên ngành hóa lý năm 1988 trường Đại học Tổng hợp Huế, Thạc sỹ chuyên ngành Lọc dầu, Cơng nghệ Khí viện dầu mỏ Pháp năm 1997, Tiến sỹ chuyên ngành Xúc tác Hóa học bề mặt phân chia pha năm 2003 IRC Lyon, Đại học Claude Bernard Lyon - Cộng Hòa Pháp, năm 2004 hoàn thành nghiên cứu sau tiến sỹ Phịng Thí nghiệm Vật liệu, Bề mặt Q trình xúc tác (LMSPC), Đại học Strasbourg - Cộng Hịa Pháp, năm 2011 cơng nhận chức danh phó giáo sư Từ năm 1988 đến nay, Nguyễn Đình Lâm giảng viên khoa Hoá - trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Các hướng nghiên cứu tập trung vào vật liệu nano từ nguồn nguyên liệu nước; vật liệu xúc tác, xúc tác quang hố; mơ mơ hình hóa cơng nghiệp dầu khí nhiên liệu thay Đồng sở hữu 02 phát minh WIPO, tác giả đồng tác giả 40 báo, báo cáo khoa học tạp chí, kỷ yếu quốc tế 50 báo, báo cáo khoa học nước TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ K1-2017 27 Using nitrogen-doped carbon nanotubes as a catalyst support for selective hydrogenation of cinnamaldehyde Truong Huu Tri *, Nguyen Dinh Lam University of Science and Technology - The University of Danang (DUT) Abstract— Nitrogen-doped carbon nanotubes (N-CNTs) has been applied in different areas for over two last decade thanks to their novel properties In this work, N-CNTs were produced by using chemical vapor deposition method, this material was used as catalyst support for nanoparticles paladi (Pd) catalyst The support and catalyst Pd/N-CNTs were characterized by several techniques including Raman spectrum, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), nitrogen adsorption - desorption isotherms (BET), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) The catalyst was tested for the selective hydrogenation of cinnamaldehyde (CAL), The result of this study shows that the catalyst Pd/N-CNTs exhibits a high selectivity towards the C=C bond, over 91% of hydrocinnamaldehyde (HCAL) obtained at about 70% of CAL conversion The obtained results also show that the present nitrogen atoms in the carbon architecture and functional groups of oxygen in the N-CNTs material have altered the surface properties, as enhancing the dispersion and anchoring active phase on the surface of the support Index Terms— CAL hydrogenation; N-CNTs; Pd/N-CNTs