Chế tạo hệ xúc tác oxy hóa sâu trên cơ sở co3o4 ceo2 có hình thái khác nhau để xử lý benzene toluene ethyl benzene và xylene btex trong pha khí

UBND TP HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ BÁO CÁO CUỐI KỲ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chương trình Vườn ươm Sáng tạo Khoa học Công nghệ trẻ Tên đề tài KHCN: CHẾ TẠO HỆ XÚC TÁC OXY HÓA SÂU TRÊN CƠ SỞ Co3O4/CeO2 CĨ HÌNH THÁI KHÁC NHAU ĐỂ XỬ LÝ BENZENE, TOLUENE, ETHYL BENZENE VÀ XYLENE (BTEX) TRONG PHA KHÍ Chủ nhiệm đề tài: TS ĐẶNG BẢO TRUNG Cơ quan chủ trì: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ TP.HCM, 01/2021 UBND TP HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ BÁO CÁO CUỐI KỲ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chương trình Vườn ươm Sáng tạo Khoa học Công nghệ trẻ Tên đề tài KHCN: CHẾ TẠO HỆ XÚC TÁC OXY HÓA SÂU TRÊN CƠ SỞ Co3O4/CeO2 CĨ HÌNH THÁI KHÁC NHAU ĐỂ XỬ LÝ BENZENE, TOLUENE, ETHYL BENZENE VÀ XYLENE (BTEX) TRONG PHA KHÍ (Đã chỉnh sửa theo kết luận Hội đồng nghiệm thu ngày 17/01/2021) Chủ tịch hội đồng Chủ nhiệm nhiệm vụ: PGS TS Nguyễn Thị Phương Phong Đặng Bảo Trung Cơ quan chủ trì nhiệm vụ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTEX: Benzene, toluene, ethylbenzene, xylene VOCs: Volatile Organic Compounds – hợp chất hữu dễ bay XRD: X-Ray Diffraction – nhiễu xạ tia X BET: Brunauer – Emmett – Teller SEM : Kính hiển vi điện tử trường điện từ HR-TEM: Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao H2-TPR: Temperature Programmed Reduction – khử chương trình nhiệt độ FT-IR: Fourrier Transformation InfraRed – Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FID: Flame ionization detector – đầu dị ion hóa lửa %kl: Phần trăm khối lượng i DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Hình dạng CeO2 phụ thuộc nồng độ NaOH 12 Bảng 3.1 Diện tích bề mặt riêng đường kính lỗ xốp xúc tác 23 Bảng 3.2 Diện tích bề mặt riêng đường kính lỗ xốp xúc tác 26 Bảng 3.3 Diện tích bề mặt riêng đường kính lỗ xốp xúc tác 29 Bảng 3.4 Diện tích bề mặt riêng đường kính lỗ xốp xúc tác 32 ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Quy trình tổng hợp chất mang CeO2 với hình dạng khác 13 Hình 2.2 Quy trình điều chế xúc tác Co3O4/r-CeO2 với hàm lượng khác phương pháp tẩm 14 Hình 2.3 Quy trình điều chế xúc tác Co3O4/p-CeO2 với hàm lượng khác phương pháp tẩm 15 Hình 2.4 Quy trình điều chế xúc tác Co3O4/c-CeO2 với hàm lượng khác phương phá tẩm 16 Hình 2.5 Quy trình điều chế xúc tác Co3O4 biến tính Pd mang CeO2 phương pháp tẩm 17 Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống phản ứng 19 Hình 2.7 Máy GC Agilent Technologies 6890 Plus 20 Hình 3.1 Giản đồ XRD chất mang CeO2 điều chế phương pháp thủy nhiệt 21 Hình 3.2 Ảnh SEM chất mang CeO2 điều chế phương pháp thủy nhiệt 22 Hình 3.3 Ảnh H2-TPR chất mang CeO2 điều chế phương pháp thủy nhiệt 23 Hình 3.4 Giản đồ XRD xúc tác a) rCe; b) 5Co(N)-rCe; c) 5Co(A)-rCe; d) 7.5Co(A)-rCe; and e) 10Co(A)-rCe 24 Hình 3.5 Ảnh TEM xúc tác a) rCe; b) 5Co(N)-rCe; c) 5Co(A)-rCe; d) 7.5Co(A); and e) 10Co(A)-rCe 25 Hình 3.6 Ảnh H2-TPR xúc tác điều chế phương pháp thủy nhiệt 26 Hình 3.7 Giản đồ XRD xúc tác a) pCe; b) 2.5Co-Ce; c) 5.0Co-Ce; and d) 7.5Co-Ce 27 Hình 3.8 Ảnh SEM xúc tác; a) Ce, b) 2.5Co-Ce, c) 5.0Co-Ce, d) 7.5Co-Ce 28 Hình 3.9 Ảnh HR-TEM 5.0Co-Ce 29 Hình 3.10 Ảnh H2-TPR xúc tác điều chế phương pháp thủy nhiệt 30 Hình 3.11 Giản đồ XRD xúc tác a) pCe; b) 2.5Co-Ce; c) 5.0Co-Ce; and d) 7.5Co-Ce 31 Hình 3.12 Ảnh SEM xúc tác; a) Ce, b) 2.5Co-Ce, c) 5.0Co-Ce 31 Hình 3.13 Ảnh TEM xúc tác 2.5Co-Ce 32 Hình 3.14 Ảnh H2-TPR xúc tác điều chế phương pháp thủy nhiệt 33 Hình 3.15 Giản đồ XRD xúc tác biến tính Pd 34 Hình 3.16 Ảnh SEM xúc tác 34 Hình 3.17 Phổ H2-TPR xúc tác 35 iii Hình 3.18 Ảnh hưởng tiền chất cobalt (a) hàm lượng Co3O4 (b) đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene 36 Hình 3.19 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa pxylene 37 Hình 3.20 Ảnh hưởng thời gian nung đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa pxylene 37 Hình 3.21 Ảnh hưởng hàm lượng Co3O4 đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa pxylene 38 Hình 3.22 Ảnh hưởng hàm lượng Co3O4 đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa pxylene 39 Hình 3.23 Hoạt tính xúc tác biến tính Pd phản ứng oxy hóa p-xylene 39 Hình 3.24 Hoạt tính xúc tác 7.5Co-rCe phản ứng oxy hóa BTEX 40 Hình 3.25 Hoạt tính xúc tác 5Co-pCe phản ứng oxy hóa BTEX 41 Hình 3.26 Hoạt tính xúc tác 0.1Pd7.5Co-rCe phản ứng oxy hóa BTEX 41 Hình 3.27 Hoạt tính xúc tác 0.1Pd5.0Co-pCe phản ứng oxy hóa BTEX 42 iv MỤC LỤC PHẦN I NỘI DUNG CÔNG VIỆC VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN I.1 Nội dung thực I.2 Các sản phẩm tạo DANH SÁCH CÁ NHÂN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI PHẦN II: KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Xúc tác cho q trình oxy hóa 1.2 Tình hình nghiên cứu xúc tác xử lý BTEX nước nước 10 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Điều chế xúc tác 12 2.1.1 Điều chế chất mang CeO2 có hình thái khác nhau: nanorods (r-CeO2, nanoparticles (p-CeO2 nanocubes (c-CeO2) phương pháp thủy nhiệt 12 2.1.2 Điều chế hệ xúc tác Co3O4/r-CeO2 phương pháp tẩm 13 2.1.3 Điều chế hệ xúc tác Co3O4/p-CeO2 phương pháp tẩm 14 2.1.4 Điều chế hệ xúc tác Co3O4/c-CeO2 15 2.1.4 Điều chế xúc tác Co3O4 biến tính Pd mang CeO2 16 2.2 Phân tích tính chất lý hóa xúc tác chất mang 17 2.3 Khảo sát hoạt tính xúc tác q trình phân hủy BTEX 18 2.3.1 Sơ đồ hệ thống phản ứng 18 2.3.1 Quy trình khảo sát phản ứng 18 2.3.1 Phân tích hỗn hợp phản ứng 19 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20 3.1 Các tính chất lý hóa chất mang xúc tác 20 3.2 Hoạt tính xúc tác trình phân hủy p-xylene 35 KẾT LUẬN 43 CƠNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐỀ TÀI 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 v PHẦN I NỘI DUNG CÔNG VIỆC VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN I.1 Nội dung thực TT Các nội dung, công việc chủ yếu cần thực (theo thuyết minh phê duyệt) Nội dung 1: Chế tạo chất mang CeO2 có hình thái khác nhau: nanorods (r-CeO2, nanoparticles (p-CeO2 nanocubes (c-CeO2) phương pháp thủy nhiệt nghiên cứu tính chất chất mang Nội dung 2: Chế tạo nghiên cứu tính chất hoạt tính hệ xúc tác Co3O4/r-CeO2 với tiền chất, hàm lượng Co3O4 điều kiện nung khác phản ứng oxy hóa pxylene Nội dung 3: Chế tạo nghiên cứu tính chất hoạt tính hệ xúc tác Co3O4/p-CeO2 với hàm lượng Co3O4 khác phản ứng oxy hóa p-xylene Kết cần đạt (theo thuyết minh phê duyệt) Tiến độ thực hiện, kết đạt Chế tạo CeO2 với - Đã hồn thành 100% 03 hình thái p-CeO2, rCeO2 c-CeO2 có kích - Đã đưa quy trình tổng hợp CeO2 với hình thái thước 90% nhiệt độ 350 oC tốc độ hỗn hợp khí >24.000 ml.g-1.h-1 - Các tính chất lý hóa xúc tác Co3O4/pCeO2 với hàm lượng khác - Kết hoạt tính oxy hóa sâu benzene nhiệt độ khác hệ xúc tác Co3O4/p- - Đã hoàn thành 100% - Đã đưa hàm lượng Co3O4 phù hợp; - Đã đưa nhiệt độ thời gian nung phù hợp; - Đã đưa bảng kết đầy đủ hoạt tính xúc tác vùng nhiệt độ phản ứng 225 – 300 o C tính chất lý hóa xúc tác - Xúc tác tốt có độ chuyển hóa 100% xylene 300 oC - Đã hoàn thành 100% - Đã đưa hàm lượng Co3O4 phù hợp; - Đã đưa bảng kết đầy đủ hoạt tính xúc tác vùng nhiệt TT Các nội dung, công việc chủ yếu cần thực (theo thuyết minh phê duyệt) Nội dung 4: Chế tạo nghiên cứu tính chất hoạt tính hệ xúc tác Co3O4/c-CeO2 với hàm lượng Co3O4 khác phản ứng oxy hóa p-xylene Nội dung 5: Chế tạo nghiên cứu tính chất hoạt tính xúc tác Co3O4 biến tính lượng nhỏ Pd (0,1%kl) mang 03 dạng chất mang CeO2 phản ứng oxy hóa p-xylene Nội dung 6: Khảo sát hoạt tính 06 xúc tác có thành phần tốt (thu từ nội dung 2, 3, 5) phản ứng Kết cần đạt (theo thuyết minh phê duyệt) Tiến độ thực hiện, kết đạt CeO2 - Xúc tác Co3O4/p-CeO2 có thành phần tốt có độ chuyển hóa pxylene đạt đạt >90% nhiệt độ 350 oC tốc độ hỗn hợp khí >24.000 ml.g-1.h-1 - Các tính chất lý hóa xúc tác Co3O4/cCeO2 với hàm lượng khác - Kết hoạt tính oxy hóa sâu p-xylene nhiệt độ khác hệ xúc tác Co3O4/cCeO2 - Xúc tác Co3O4/c-CeO2 có thành phần tốt có độ chuyển hóa pxylene đạt đạt >90% nhiệt độ 350 oC tốc độ hỗn hợp khí >24.000 ml.g-1.h-1 - Các tính chất lý hóa hoạt tính oxy hóa sâu benzene nhiệt độ khác xúc tác Co3O4 biến tính Pd mang 03 dạng chất mang CeO2 - Làm sáng tỏ ảnh hưởng phụ gia Pd đến tính chất hoạt tính xúc tác Co3O4 mang 03 dạng chất mang CeO2 - Kết hoạt tính 06 xúc tác có thành phần tốt phản ứng oxy hóa BTEX - Làm sáng tỏ mối quan độ phản ứng 225 – 300 o C tính chất lý hóa xúc tác - Xúc tác tốt có độ chuyển hóa 100% xylene 300 oC - Đã hồn thành 100% - Đã đưa hàm lượng Co3O4 phù hợp; - Đã đưa bảng kết đầy đủ hoạt tính xúc tác vùng nhiệt độ phản ứng 225 – 300 o C tính chất lý hóa xúc tác - Đã hồn thành 100% - Đã đưa bảng kết đầy đủ hoạt tính xúc tác vùng nhiệt độ phản ứng 225 – 300 o C tính chất lý hóa xúc tác - Xúc tác tốt có độ chuyển hóa 100% xylene 250 oC - Đã hoàn thành 100% - Đã đưa bảng kết đầy đủ hoạt tính TT Các nội dung, công Kết cần đạt (theo việc chủ yếu cần thuyết minh thực (theo phê duyệt) thuyết minh phê duyệt) oxy hóa hợp chất hệ hình thái chất BTEX pha khí mang chất tác chất hợp chất BTEX đến hiệu xử lý chúng hệ xúc tác Co3O4/CeO2 Nội dung 7: Báo cáo - Đầy đủ kết nghiên khoa học tổng kết đề tài cứu với độ tin cậy cao - Được hội đồng nghiệm thu đánh giá “Đạt” Tiến độ thực hiện, kết đạt xúc tác vùng nhiệt độ phản ứng 200 – 300 o C - Xúc tác tốt có độ chuyển hóa 100% BTEX 250 oC - Đã hoàn thành 100% - Sản phẩm: 01 báo SCI đăng tạp chí Materials Transactions Ảnh SEM xúc tác biến tính Pd trình bày hình 3.16 Rõ ràng, kích thước hạt xúc tác giảm thiểu đáng kể cách bổ sung Pd 0,1%kl Trong đó, mẫu chất mang ceria nanorod có kích thước hạt nhỏ c) Phổ H2-TPR Hình 3.17 Phổ H2-TPR xúc tác Phổ H2-TPR xúc tác trình bày hình 3.14 Tương tự phổ H2-TPR mẫu Co3O4 mang ceria nanorod, phổ phổ H2-TPR Co3O4 biến tính Pd mang ceria với hình dạng khác xuất vùng khử đặc trưng tương ứng So với xúc tác khơng biến tính Pd, rõ ràng đỉnh khử xúc tác biến tính có vùng nhiệt độ khử thấp Trong mẫu, mẫu 0.1Pd7.5Co-rCe có vùng nhiệt độ khử thấp có diện tích đỉnh khử cao 3.2 Hoạt tính xúc tác trình phân hủy p-xylene (Nội dung 2, 3, 4, 5) 3.2.1 Hoạt tính xúc tác xúc tác Co3O4/r-CeO2 (Nội dung 2) a) Ảnh hưởng hàm lượng CoO4 35 Hình 3.18 Ảnh hưởng tiền chất cobalt (a) hàm lượng Co3O4 (b) đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene Hoạt tính xúc tác q trình oxy hóa p-xylen thể Hình 3.18 Kết phân tích hỗn hợp khí đầu cho thấy diện CO2, H2O, N2, O2 p-xylen Điều chứng minh p-xylen bị oxy hóa sâu thành CO2 H2O tất chất xúc tác khảo sát Ảnh hưởng tiền chất coban đến hoạt tính xúc tác thể hình 3.18a Kết cho thấy xúc tác điều chế từ tiền chất khác có hoạt tính cao q trình oxy hóa p-xylen Sự chuyển hóa hồn tồn p-xylen thu mức 300 oC hai chất xúc tác Trong đó, rõ ràng, mẫu 5Co(A)-rCe có hoạt tính xúc tác tốt mẫu 5Co(N)-rCe nhiệt độ khoảng 225-275 oC Điều cho 5Co(A)-rCe có diện tích bề mặt tốt với kích thước tinh thể nhỏ dễ khử Vì vậy, coban axetat làm tiền chất coban thích hợp để tổng hợp xúc tác Co3O4/CeO2 nhằm thực khảo sát Ảnh hưởng hàm lượng Co3O4 đến hoạt tính xúc tác thể hình 3.18b Khi mang Co3O4, xúc tác thể hoạt tính cao nhiều so với chất mang CeO2 nanorod (rCe) đơn Độ chuyển hóa p-xylene đạt 68% 300oC rCe, chúng đạt 85% xúc tác Co3O4/CeO2 điều kiện nhiệt độ Trong xúc tác Co3O4/CeO2, 7,5%kl Co3O4 mang CeO2 nanorod (7.5Co(A)-rCe) có hoạt tính cao chuyển hóa hồn tồn p-xylene 300 oC b) Ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian nung 36 Hình 3.19 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hoạt tính xúc tác trình bày hình 3.19 3.20 Kết cho thấy, nhiệt độ nung 350 1h, xúc tác thể hoạt tính oxy hóa p-xylene cao nhất, chuyển hóa gần hồn tồn p-xylene 275 oC Hình 3.20 Ảnh hưởng thời gian nung đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene 37 3.2.2 Hoạt tính xúc tác xúc tác Co3O4/p-CeO2 (Nội dung 3) Hình 3.21 Ảnh hưởng hàm lượng Co3O4 đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene Ảnh hưởng hàm lượng Co3O4 chất mang p-CeO2 đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene trình bày hình Tương tự xúc tác Co3O4 chất mang CeO2 nanorod, xúc tác Co3O4 mang CeO2 nanoparticle thể hoạt tính cao với gia tăng nhiệt độ So với CeO2 nanorod, CeO2 nanoparticle thể hoạt tính thấp hơn, điều hồn tồn phù hợp với kết phân tích lý-hóa các chất mang cho thấy CeO2 nanorod thể ưu điểm vượt trội Trong đó, xúc tác thể hoạt tính cao nhiều so với chất mang CeO2 nanoparticle (pCe) đơn tẩm thêm Co3O4 Trong mẫu xúc tác chất mang CeO2 nanoparticle, mẫu 5.0Co-Ce có hoạt tính tốt 3.2.3 Hoạt tính xúc tác xúc tác Co3O4/c-CeO2 (Nội dung 4) Ảnh hưởng hàm lượng Co3O4 chất mang c-CeO2 đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene trình bày hình 3.22 Tương tự chất mang pCe rCe, hoạt tính xúc tác tăng mạnh với xuất Co3O4 chất mang cCe Trong mẫu xúc tác, mẫu 2.5Co-cCe mẫu có hoạt tính cao chuyển hóa 85% p-xylene nhiệt độ 275 oC Trên xúc tác tốt chất mang khác nhau, mẫu 7,5%kl Co3O4 mang CeO2 nanorod (7.5Co(A)-rCe) có hoạt tính cao chuyển hóa hồn tồn p-xylene 275 oC Điều hoàn toàn phù hợp với kết phân tích lý hóa xúc tác 38 Hình 3.22 Ảnh hưởng hàm lượng Co3O4 đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene BTEX conversion, % 3.2.4 Hoạt tính xúc tác xúc tác Co3O4/CeO2 biến tính Pd (Nội dung 5) Hình 3.23 Hoạt tính xúc tác biến tính Pd phản ứng oxy hóa p-xylene 39 Hoạt tính xúc tác biến tính Pd phản ứng oxy hóa p-xylene trình bày hình 3.23 Rõ ràng việc biến tính Pd với 0,1%kl mang lại hiệu ứng tích cực việc tăng cường hoạt tính chất xúc tác Các xúc tác biến tính Pd có hoạt tính cao nhiều so với xúc tác khơng biến tính tốt chất mang khác nhau, xúc tác 0.1Pd7.5Co/rCe có hoạt tính cao chuyển hóa hồn tồn p-xylene nhiệt độ 250 oC 3.2.4 Hoạt tính xúc tác tốt phản ứng oxy hóa BTEX (Nội dung 6) Hình 3.24 Hoạt tính xúc tác 7.5Co-rCe phản ứng oxy hóa BTEX 40 BTEX conversion, % BTEX conversion, % Hình 3.25 Hoạt tính xúc tác 5Co-pCe phản ứng oxy hóa BTEX Hình 3.26 Hoạt tính xúc tác 0.1Pd7.5Co-rCe phản ứng oxy hóa BTEX 41 BTEX conversion, % Hình 3.27 Hoạt tính xúc tác 0.1Pd5.0Co-pCe phản ứng oxy hóa BTEX Các xúc tác tốt thu từ nội dung 2, 3, khảo sát hoạt tình phản ứng oxy hóa hợp chất hữu khác BTEX Xúc tác 7.5Co-rCe thể hoạt tính cao phản ứng oxy hóa BTEX (hình 3.24), thứ tự giản dần hoạt tính thể sau: Ethybenzene > Xylene > Toluene > Benzene Trong đó, xúc tác 5Co-pCe: Toluene > Ethybenzene > Xylene > Benzene (hình 3.25) Rõ ràng xúc tác 7.5Co-rCe thể hoạt tính cao vượt trội so với 5Co-pCe chuyển hóa BTEX Kết hoạt tính xúc tác 0.1Pd7.5Co-rCe phản ứng oxy hóa BTEX cho thấy xúc tác chuyển hóa gần hồn toàn BTEX nhiệt độ 250 oC với thứ tự giảm dần xếp sau: Toluene > Benzene > Xylene > Ethybenzene (hình 3.26) Tương tự 0.1Pd7.5Co-rCe, xúc tác 0.1Pd5.0Co-pCe chuyển hóa gần hồn tồn BTEX nhiệt độ 250 oC với xếp tương tự (hình 3.27) Rõ ràng, mẫu xúc tác có hoạt tính cao phản ứng BTEX Điều mang lại tiềm ứng dụng xúc tác tương lai 42 KẾT LUẬN Đề tài chế tạo hệ xúc tác oxy hóa sâu sở Co3O4/CeO2 có hình thái khác nhau, nghiên cứu tính chất lý – hóa xúc tác đánh giá hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene, ethyl benzene xylene (BTEX) Từ kết đạt được, số kết luận đưa sau: + Các chất mang CeO2 với hình thái khác tổng hợp thành công phương pháp thủy nhiệt, chất mang có diện tích bề mặt lớn với kích thước nano Điều chế thành công hệ xúc tác Co3O4 chất mang khác phương pháp tẩm Các xúc tác đạt kích thước hạt nano có độ đồng cao (20 – 30 nm) + Việc sử dụng CeO2 với hình thái khác giúp phân tán tốt pha hoạt động, có khả dự trữ oxy, kích hoạt phản ứng oxy hóa sâu BTEX CeO2 chất mang phù hợp cho xúc tác oxy hóa sở oxit kim loại chuyển tiếp Co3O4 + Các xúc tác có hoạt tính cao phản ứng oxy hóa sâu p-xylene Trong đó, 7,5%kl Co3O4 từ tiền chất axetat mang CeO2 nanorod (7.5Co(A)-rCe) có hoạt tính cao chuyển hóa hồn toàn p-xylene 275 oC Đối với chất mang ceria nanoparticle, 5.0Co-pCe có hoạt tính tốt chuyển hóa hồn tồn p-xylene 300 oC Với chất mang CeO2 nanocube, 2.5Co-cCe mẫu có hoạt tính cao chuyển hóa 85% p-xylene nhiệt độ 275 oC + Việc biến tính Pd với 0,1%kl mang lại hiệu ứng tích cực việc tăng cường hoạt tính chất xúc tác Các xúc tác biến tính có hoạt tính cao nhiều so với khơng biến tính, xúc tác 0.1Pd7.5Co/rCe có hoạt tính cao chuyển hóa hồn tồn p-xylene nhiệt độ 250 oC + Các xúc tác tốt thể hoạt tính cao q trình oxy hóa BTEX, 0.1Pd7.5Co-rCe 0.1Pd5Co-pCe xúc tác có hoạt tính cao phản ứng oxy hóa BTEX, chuyển hóa gần hồn tồn BTEX nhiệt độ 250 oC + Thông qua việc nghiên cứu đề tài cho thấy Co3O4 mang CeO2 với hình dạng khác hệ hệ xúc tác có tiềm q trình oxy hóa sâu BTEX vùng nhiệt độ phản ứng thấp 300 oC 43 + Nội dung liên quan đến đề tài đăng 01 báo tạp chí Materials Transactions (SCIE) 01 SCIE (Q1) chờ phản biện 44 CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐỀ TÀI Trung Dang-Bao, Nguyen P Anh, Phan H Phuong, Nguyen T T Van, Tran N N D Nghia, Huynh V Tien, Nguyen Tri, Fabrication of Cobalt-Doped Ceria Nanorods for p-Xylene Deep Oxidation: Effects of Cobalt Precursor and Loading, Materials Transactions, 61, pp 1294-1300, 2020 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] M Han, X Wang, Y Shen, C Tang, G Li, and J Richard L Smith, "Preparation of highly active, low Au-loaded, Au/CeO2 nanoparticle catalysts that promote CO oxidation at ambient temperatures," J Phys Chem C, vol 114, pp 793-798, 2010 M Haruta, "Nanoparticulate gold catalysts for low-temperature CO oxidation," Journal of New Materials for Electrochemical Systems, vol 7, pp 163-172, 2004 D Widmann, R Leppelt, and R J Behm, "Activation of a Au/CeO2 catalyst for the CO oxidation reaction by surface oxygen removal/oxygen vacancy formation," Journal of Catalysis, vol 251, pp 437–442, 2007 C Xu, X Xu, J Su, and Y Ding, "Research on unsupported nanoporous gold catalyst for CO oxidation," Journal of Catalysis, vol 252, pp 243–248, 2007 Q Ye, J Zhao, F Huo, D Wang, S Cheng, T Kang, et al., "Nanosized Au supported on three-dimensionally ordered mesoporous b-MnO2: Highly active catalysts for the low-temperature oxidation of carbon monoxide, benzene, and toluene," Microporous and Mesoporous Materials, vol 172, pp 20-29, 2013 P De´ge´, L Pinard, P Magnoux, and M Guisnet, "Catalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs) Oxidation of o-xylene over Pd and Pt/HFAU catalysts," Surface chemistry and catalysis/chemistry, vol 4, pp 41– 47, 2001 A Bourane and D Bianchi, "Oxidation of CO on a Pt/Al2O3 catalyst: From the surface elementary steps to lighting-off tests III: Experimental and kinetic model for lights-off tests in excess CO," Journal of Catalysis, vol 209, pp 126–134, 2002 S.-H Oh and G B Hoflund, "Chemical State Study of Palladium Powder and Ceria-Supported Palladium during Low-Temperature CO Oxidation," J Phys Chem A, vol 110, pp 7609-7613, 2006 J T Kummer, "Catalysts for automobile emission control," Progr Energy Combust Sri., vol 6, pp 177-199, 1980 Z Zhang, Z Jiang, and W Shangguan, "Low-temperature catalysis for removal in technology and application: A state-of-the-art review," Catalysis Today, vol 264, pp 270-278, 2016 R Prasad and P Singh, "A review on CO oxidation over copper chromite catalyst," Catalysis Reviews, vol 54, pp 224-279, 2012 Y F Y Yao and J T Kummer, "A study of high temperature treated supported metal oxide catalysts," Journal of Catalysis, vol 46, pp 388-401, 1977 H T Cường, "Oxi hóa cacbon monoxit xylen hệ xúc tác CuO/Al2O3 biến tính," Luận án tiến sĩ, Viện Cơng nghệ Hóa học, TP.HCM, 2010 J Jansson, "Low-Temperature CO Oxidation over Co3O4/Al2O3," Journal of Catalysis, vol 194, pp 55-60, 2000 J Mei, S Zhao, H Xu, Z Qu, and N Yan, "The performance and mechanism for the catalytic oxidation of dibromomethane (CH2Br2) over Co3O4/TiO2 catalysts," RSC Advances, vol 6, pp 31181-31190, 2016 46 [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] J Mei, Y Ke, Z Yu, X Hu, Z Qu, and N Yan, "Morphology-dependent properties of Co3O4/CeO2 catalysts for low temperature dibromomethane (CH2Br2) oxidation," Chemical Engineering Journal, vol 320, pp 124-134, 2017 D Mehandjiev, V Georgescu, K Cheshkova, and G Ivanov, "Catalytic activity of mixed alumina-supported Cu-Mn oxides during complete oxidation of toxic organic compounds," in Proceedings of the 9th International Symposium, Varna, Bulgaria, 2000, p 743 M I Vass and V Georgescu, "Complete oxidation of benzene on Cu-Cr and Co-Cr oxide catalysts," Catalysis Today, vol 29(1-4), pp 463-470, 1996 Y.-M Kang and B.-Z Wan, "Effects of acid or base additives on the catalytic combustion activity of chromium and cobalt oxides," Applied Catalysis A: General, vol 114, pp 35-49, 1994 N Watanabe, H Yamashita, H Miyadera, and S.Tominaga, "Removal of unpleasant odor gases using an Ag-Mn catalyst," Applied Catalysis B: Environmental, vol 8, pp 405-415, 1996 D Klissurski and E Uzunova, "Alumina-supported zinc-cobalt spinel oxide catalyst for combustion of acetone, toluene and styrene " Applied Catalysis A: General, vol 93, pp 103-115, 1993 J W Park, J.-H Jeong, W.-L Yoon, H Jung, H.-T Lee, D.-K Lee, et al., "Activity and characterization of the Co-promoted CuO-CeO2/γ-Al2O3 catalyst for the selective oxidation of CO in excess hydrogen," Applied Catalysts, vol 274, pp 25 – 32, 2004 U R Pillai and S Deevi, "Copper-zinc oxide and ceria promoted copper-zinc oxide as highly active catalyst for low temperature oxidation of carbon monoxide," Applied Catalysis B: Environmental, vol 65, pp 110 – 117, 2006 Z Liu, R Zhou, and X Zheng, "Preferential oxidation of CO in excess hydrogen over CuO-CeO2 catalyst prepared by Chelating method," Journal of Natural Gas Chemistry, vol 16, pp 167 – 172, 2007 L C Loc, H T Cuong, N Tri, and H S Thoang, "A study on the properties of modified CuO samples and the kinetics of carbon monoxide oxidation over the given catalysts," Journal of Experimental Nanoscience, vol 6(6), pp 631-640, 2011 L C Loc, H T Cuong, N Tri, and H S Thoang, "Influence of CeO on properties and activity of oxide catalysts in carbon monoxide oxidation," Journal of Chemistry and Chemical Engineering, vol 4(2), pp 48-55, 2010 Y.-F Y Yao, "The oxidation of CO and C2H4 over metal oxides V SO2 Effects," Journal of Catalysis, vol 39, pp 104-114, 1975 N Tinh, N Van, N Anh, H Ha, and N Tri, "CuO and CeO2-doped catalytic material synthesized from red mud and rice husk ash for p-xylene deep oxidation," Journal of Environmental Science and Health, Part A, pp 1-7, 2018 A Trovarelli, "Catalytic properties of ceria and CeO2-containing materials," Catal Rev Sci Eng., vol 38, pp 439-520, 1996 L C Loc, N T T Hien, N K Dung, N D Binh, H T Cuong, and H S Thoang, "Investigation of metallic oxide catalysts, supported on g and a-Al2O3 47 [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] and MnO2 for complete oxidation of carbon monoxide," Advances in Natural Sciences, vol 7(3-4), pp 245-261, 2006 P.-O Larsson and A Andersson, "Oxides of copper, ceria promoted copper, manganese and copper manganese on Al2O3 for the combustion of CO, ethyl acetate and ethanol," Applied Catalysis B: Environmental, vol 24, pp 175– 192, 2000 J He, D Chen, N Li, Q Xu, H Li, J He, et al., "Hollow mesoporous Co3O4– CeO2 composite nanotubes with open ends for efficient catalytic CO oxidation," ChemSusChem, p 10.1002/cssc.201802501, 2018 H Wang, D Mao, J Qi, Q Zhang, X Ma, S Song, et al., "Hollow multishelled structure of heterogeneous Co3O4–CeO2− x nanocomposite for CO catalytic oxidation," Advanced Functional Materials, p 1806588, 2019 C L Luu, T Nguyen, T C Hoang, M N Hoang, and C A Ha, "The role of carriers in properties and performance of Pt-CuO nanocatalysts in low temperature oxidation of CO and p-xylene," Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, vol 6, p 015011, 2014 M Haruta, S Tsubota, T Kobayashi, H Kageyama, M J Genet, and B Delmon, "Low-temperature oxidation of CO over goold supported on TiO2, aFe2O3 and Co3O4," Journal of Catalysis, vol 144, pp 175-192, 1993 M Ando, T Kobayashi, and M Haruta, "Combined effects of small gold particles on the optical gas sensing by transition metal oxide films," Catalysis Today, vol 36, pp 135-141, 1997 M Ferrandon, "Mixed metal oxide-noble metal catalysts for total oxidation of volatile organic compounds and carbon monoxide," Kemiteknik, 2001 N Trí, "Nghiên cứu phản ứng oxy hóa sâu carbon monoxide p-xylene xúc tác Pt + CuO với chất mang khác nhau," Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM, 2017 K Inoue and S Somekawa, "Treatment of volatile organic compounds with a Pt/Co3O4‐CeO2 catalyst," Chemical Engineering & Technology, vol 42, pp 257-260, 2019 L Nguyen, S Zhang, S J Yoon, and F Tao, "Preferential oxidation of CO in H2 on pure Co3O4− x and Pt/Co3O4−x," Chem Cat Chem, vol 7, pp 2346-2353, 2015 S C Kim, "The catalytic oxidation of aromatic hydrocarbons over supported metal oxide," Journal of hazardous materials, vol 91, pp 285-299, 2002 B Darif, S Ojala, L Pirault-Roy, M Bensitel, R Brahmi, and R L Keiski, "Study on the catalytic oxidation of DMDS over Pt-Cu catalysts supported on Al2O3, AlSi20 and SiO2," Applied Catalysis B: Environmental, vol 181, pp 2433, 2016 X Chen, S Cai, J Chen, W Xu, H Jia, and J Chen, "Catalytic combustion of toluene over mesoporous Cr2O3-supported platinum catalysts prepared by in situ pyrolysis of MOFs," Chemical Engineering Journal, vol 334, pp 768-779, 2018 A L Patterson, "The scherrer formula for X-ray particle size determination," Physical review, vol 56(10), pp 978-982, 1939 48 [45] [46] [47] [48] R Peng, X Sun, S Li, L Chen, M Fu, J Wu, et al., "Shape effect of Pt/CeO2 catalysts on the catalytic oxidation of toluene," Chemical Engineering Journal, vol 306, pp 1234-1246, 2016 J.-Y Luo, M Meng, X Li, X.-G Li, Y.-Q Zha, T.-D Hu, et al., "Mesoporous Co3O4–CeO2 and Pd/Co3O4–CeO2 catalysts: synthesis, characterization and mechanistic study of their catalytic properties for low-temperature CO oxidation," Journal of Catalysis, vol 254, pp 310-324, 2008 L Liotta, G Di Carlo, G Pantaleo, A Venezia, and G Deganello, "Co3O4/CeO2 composite oxides for methane emissions abatement: relationship between Co3O4–CeO2 interaction and catalytic activity," Applied Catalysis B: Environmental, vol 66, pp 217-227, 2006 L Xue, C Zhang, H He, and Y Teraoka, "Catalytic decomposition of N2O over CeO2 promoted Co3O4 spinel catalyst," Applied Catalysis B: Environmental, vol 75, pp 167-174, 2007 49