Đang tải... (xem toàn văn)
Đối với các xúc tác thuộc họ siliconaluminophotphat như SAPO34 thì chất định hướng cấu trúc (CĐHCT) đóng vai trò rất quan trọng do nó là tác nhân chính giúp hình thành cấu trúc, bù trừ điện tích và lấp đầy các khoảng trống trong cấu trúc 7. Do đó, CĐHCT có ảnh hướng lớn đến tính chất hoá lý của xúc tác. Bên cạnh đó, kim loại là tâm hoạt động chính xúc tác cho quá trình SCR nên hàm lượng kim loại sẽ ảnh hưởng lớn tới hoạt tính xúc tác.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC - o0o Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng xúc tác Fe/SAPO-34: Ảnh hưởng chất định hướng cấu trúc hàm lượng kim loại Giáo viên hướng dẫn PGS TS Phạm Thanh Huyền Sinh viên: Khang Nguyễn Ngọc TS Phan Thị Tố Nga Số hiệu sinh viên: 20142261 Lớp: Kỹ thuật hố học 03 Khóa: 59 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU TỐT NGHIỆP Hà Nội, tháng năm 2019 i Đồ án tốt nghiệp TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Viện Kỹ thuật Hóa học o0o - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Khang Số hiệu sinh viên: 20142261 Lớp: Kỹ thuật hoá học 03 Khóa: 59 Chun ngành: Kỹ thuật hố học Chun sâu: Cơng nghệ Hữu – Hố dầu Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Phạm Thanh Huyền, TS Phan Thị Tố Nga Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng xúc tác Fe/SAPO-34: Ảnh hưởng chất định hướng cấu trúc hàm lượng kim loại Các số liệu ban đầu: Các tiền chất đề tổng hợp xúc tác Fe/SAPO-34 Nội dung nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu ảnh hưởng chất định hướng cấu trúc tới chất mang SAPO-34 - Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng Fe tới xúc tác Fe/SAPO-34 Nội dung phần thuyết minh: - Chương 1: Tổng quan xúc tác Fe/SAPO-34 - Chương 2: Thực nghiệm - Chương 3: Kết thảo luận Ngày giao nhiệm vụ: 01/2019 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 06/2019 Ngày tháng năm 2019 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG BỘ MÔN ii Đồ án tốt nghiệp TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Viện Kỹ thuật Hóa học -o0o - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT Họ tên SV: Nguyễn Ngọc Khang SHSV: 20142261 Lớp: Kỹ thuật hố học 03 Khóa: 59 Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng xúc tác Fe/SAPO-34: Ảnh hưởng chất định hướng cấu trúc hàm lượng Fe NỘI DUNG NHẬN XÉT: Về nội dung đồ án: iii Đồ án tốt nghiệp Về hình thức đồ án : Những nhận xét khác: ĐÁNH GIÁ VÀ CHO ĐIỂM: Ngày tháng năm 2019 GIÁO VIÊN DUYỆT iv Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT vii DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC BẢNG ix LỜI CẢM ƠN x LỜI NÓI ĐẦU xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC Fe/SAPO-34 1.1 Tổng quan trình khử chọn lọc NOx NH3 có sử dụng xúc tác 1.1.1 Quá trình khử chọn lọc NOx amoniac có sử dụng xúc tác 1.1.2 Xúc tác cho trình 1.2 Tổng quan xúc tác Fe/SAPO-34 1.2.1 Họ vật liệu Siliconaluminophotphat 1.2.2 Vật liệu SAPO-34 11 1.2.3 Xúc tác Fe/SAPO-34 12 1.3 Chất định hướng cấu trúc 14 1.3.1 Vai trò ảnh hưởng chất định hướng cấu trúc 14 1.3.2 Tính chất chất định hướng cấu trúc .15 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình định hướng cấu trúc 17 1.3.4 Các chất định hướng cấu trúc dùng cho SAPO-34 18 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 20 2.1 Tổng hợp xúc tác Fe/SAPO-34 .20 2.1.1 Hoá chất thiết bị 20 2.1.2 Tổng hợp chất mang SAPO-34 20 2.1.3 Tổng hợp xúc tác Fe/SAPO-34 22 2.2 Phân tích đặc trưng xúc tác .23 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 23 2.2.2 Phương pháp phổ hồng ngoại dao động Fourier (FT-IR) 24 2.2.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM) 25 2.2.4 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 26 2.2.5 Phương pháp nhả hấp phụ theo chương trình nhiệt độ với amoniac (TPDNH3) 27 v Đồ án tốt nghiệp 2.2.6 Phương pháp hấp phụ - nhả hấp phụ đẳng nhiệt .27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .30 3.1 Ảnh hưởng CĐHCT tới tính chất chất mang SAPO-34 .30 3.1.1 Ảnh hưởng CĐHCT tới cấu trúc độ kết tinh 30 3.1.2 Ảnh hưởng CĐHCT tới hình thái kích thước tinh thể .32 3.1.3 Ảnh hưởng CĐHCT tới khả Si vào mạng tinh thể .35 3.1.4 Ảnh hưởng CĐHCT tới tính chất axit vật liệu .37 3.1.5 Ảnh hưởng CĐHCT tới diện tích bề mặt vật liệu 40 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng Fe tới tính chất xúc tác Fe/SAPO-34 .43 3.2.1 Đánh giá hiệu phương pháp trao đổi ion .43 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng Fe tới cấu trúc vật liệu 43 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng Fe tới hình thái tinh thể 45 3.2.4 Ảnh hưởng hàm lượng Fe tới diện tích bề mặt xúc tác 45 3.2.5 Ảnh hưởng hàm lượng Fe tới tính chất axit xúc tác 47 KẾT LUẬN .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 vi Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Từ viết tắt SAPO AlPO SCR EPI XRD EDX Tiếng Anh Silicoaluminophosphate Aluminophosphate Selective Catalytic Reduction Environmental Performace Index X-ray Diffraction Energy-dispersive X-ray spectroscopy TPD Temperature programmed desorption SEM CHA CĐHCT Scanning electron microscopy Chabazite Template/structure-directing agent Field Emission Scanning electron nhiệt độ Kính hiển vi điện từ quét Cấu trúc chabazit Chất định hướng cấu trúc Kính hiển vi điện từ quét phát microscopy Fourier-transform infrared xạ trường Phổ hồng ngoại FE-SEM FT-IR vii Tiếng Việt Silicoaluminophotphat Aluminophotphat Khử chọn lọc sử dụng xúc tác Chỉ số thành tích môi trường Nhiễu xạ tia X Phổ tán sắc lượng tia X Giải hấp phụ theo chương trình Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu tạo hệ thống xử lý khí thải điển hình cho động diesel Hình 1.2 Cơ chế phản ứng SCR-NH3 Hình 1.3 Một số cấu trúc vật liệu họ AlPO4-n Hình 1.4 Cấu trúc AlPO4 (đã bỏ qua nguyên tử oxy) Hình 1.5 Sự thay P nguyên tử Si hình thành nên tâm axit .9 Hình 1.6 Cấu trúc SAPO (đã bỏ qua nguyên tử oxy) 10 Hình 1.7 Cấu trúc chabazit vật liệu SAPO-34 11 Hình 1.8 Quá trình trao đổi ion Fe lên mạng SAPO-34 13 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp chất mang SAPO-34 21 Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp xúc tác Fe/SAPO-34 23 Hình 2.3 Sự tán xạ tia X theo định luật Bragg 24 Hình 2.4 Ngun lý phép phân tích EDX 26 Hình 2.5 Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ 28 Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn biến thiên P/[V(P0 – P)] theo P/P0 29 Hình 3.1 Giản đồ XRD mẫu tổng hợp .30 Hình 3.2 Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường 33 Hình 3.3 Phổ FT-IR mẫu tổng hợp 38 Hình 3.4 Khối vịng cạnh vị trí cấu trúc SAPO-34 38 Hình 3.5 Phổ TPD-NH3 mẫu tổng hợp 39 Hình 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ (kí hiệu đặc) - nhả hấp phụ (kí hiệu rỗng) mẫu 41 Hình 3.8 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Fe/SAPO-34 44 Hình 3.9 Ảnh chụp FE-SEM mẫu Fe/SAPO-34 45 Hình 3.10 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ N2 46 Hình 3.11 Phổ TPD-NH3 mẫu Fe/SAPO-34 .47 Hình 3.12 Vị trí ion Fe đưa lên bề mặt SAPO-34 48 viii Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh loại xúc tác cho trình SCR Bảng 1.2 Phân loại vật liệu rây phân tử Bảng 1.3 Các chất định hướng cấu trúc dùng cho SAPO-34 .18 Bảng 2.1 Chất định hướng cấu trúc dùng tổng hợp mẫu SAPO-34 21 Bảng 3.1 Thành phần nguyên tố mẫu 36 Bảng 3.2 Chỉ số log Kow CĐHCT 37 Bảng 3.3 Lượng NH3 tiêu thụ q trình phân tích TPD-NH3 40 Bảng 3.4 Bảng kết đo diện tích bề mặt mẫu 42 Bảng 3.5 Kết phân tích EDX mẫu Fe/SAPO-34 43 Bảng 3.6 Kết đo diện tích bề mặt xúc tác 46 Bảng 3.7 Hàm lượng NH3 tiêu thụ trình 48 ix Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trong quãng thời gian học tập Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, thầy cô giáo Viện Kỹ Thuật Hóa Học Bộ mơn Cơng nghệ Hữu – Hóa dầu truyền đạt bồi dưỡng cho em kiến thức, phương pháp học tập nghiên cứu chun mơn q báu Chính tận tụy lịng nhiệt huyết q thầy nguồn động lực giúp em cố gắng trau dồi thêm kiến thức vượt qua khó khăn trình học tập, nghiên cứu Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Phạm Thanh Huyền TS Phan Thị Tố Nga trực tiếp hướng dẫn bảo nhiệt tình cho em suốt thời gian nghiên cứu khoa học thực đồ án Đồng thời xin cảm ơn tất bạn bè, anh chị gắn bó với em học tập trình thực đồ án tốt nghiệp Trong trình thực đồ án, cố gắng không tránh khỏi sai sót Kính mong thầy góp ý để em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Ngọc Khang CHƯƠNG 1: x