cho phả ứn ng oxy hóa hay trao đổi v i các cation d ng Hớ ạ + cho các phản ứng xúc tác tính axit.. Xúc tác Cr-ZSM-5 được điều chế bằng cách trao đổi trạng thái rắn của muối crom axetat v
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯƠNG THỊ KIM THOA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ZEOLIT Cr-Cu-ZSM-5 ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP HMF TỪ SINH KHỐI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC HÀ NỘI – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205064431000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯƠNG THỊ KIM THOA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ZEOLIT Cr-Cu-ZSM-5 ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP HMF TỪ SINH KHỐI Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHAN HUY HOÀNG HÀ NỘI – 2018 Lương Thị Kim Thoa Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, thực hướng dẫn PGS TS Phan Huy Hoa ng Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực không chép kết nghiên cứu tác giả khác Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Lương Thị Kim Thoa Lương Thị Kim Thoa Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học LỜI CẢM ƠN Đề tài “Nghiên cứu tổng hợp Zeolit Cr-Cu-ZSM-5, ứng dụng làm xúc tác cho trình tổng hợp HMF từ sinh khối” nội dung chọn để nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp sau hai năm theo học chương trình cao học chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học trường Đại học Bách khoa Hà Nội Để hồn thành q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn này, lời tơi xin chân thành cảm ơn PGS TS Phan Huy Hoàng - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thầy trực tiếp bảo hướng dẫn suốt trình nghiên cứu để tơi hồn thiện luận văn Xin cảm ơn q thầy giảng dạy chương trình cao học viện Kỹ thuật hóa học truyền dạy kiến thức đầy hữu ích giúp tơi nhiều trình nghiên cứu Xin cảm ơn thầy, cô công tác môn Công nghệ Xenluloza Giấy - Viện Kỹ thuật Hóa học - Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn Kỹ sư Võ Thị Oanh, K58 chuyên ngành CN XenlulozaGiấy, thành viên nhóm nghiên cứu, hỗ trợ tơi hồn thành số nghiên cứu Luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới học viên lớp Kỹ thuật Hóa học 2016B đồng hành tơi suốt q trình học tập Tơi xin chân thành cảm ơn! Học viên Lương Thị Kim Thoa Lương Thị Kim Thoa Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học MỤC LỤC Mục lục Danh mục từ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình, biểu đồ, sơ đồ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Zeolit ZSM-5 1.1.1 Giới thiệu Zeolit ZSM-5 1.1.1.1 Phương pháp tổng hợp Zeolit ZSM-5 1.1.1.2 Cấu trúc Zeolit ZSM-5 1.1.1.3 Tính chất Zeolit ZSM-5 1.1.2 Giới thiệu vật liệu xúc tác Zeolit ZSM-5 lai tạp kim loại ứng dụng 11 1.2 Tổng quan Hydroxymethyl furfural 14 1.2.1 Khái niệm Hydroxymethyl furfural 14 1.2.2 Ứng dụng Hydroxymethyl furfural 17 1.2.3 Phương pháp sản xuất Hydroxymethyl furfural 18 1.3 Tổng quan dẫn xuất sinh khối glucose 20 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 23 2.1 Hóa chất, vật tư 23 2.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu xúc tác lai tạo Cr-Cu-ZSM-5 23 2.3 Chuyển hóa glucose sử dụng xúc tác lai tạo Cr-Cu-ZSM-5 làm xúc tác cho trình tổng hợp HMF từ sinh khối (glucose) 24 2.4 Các phương pháp phân tích sản phẩm 25 2.4.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)………………… 25 2.4.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM ………………… 27 2.4.3 Phương pháp tán sắc lượng EDS ………………… 28 Lương Thị Kim Thoa Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học 2.4.4 Xác định hiệu xuất chuyển hóa sinh khối (glucose) cho trình tổng hợp HMF… 28 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu xúc tác zeolit Cr-Cu-ZSM-5 30 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng trình tự ngâm tẩm 30 3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch ngâm tẩm 31 3.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian ngâm tẩm 32 3.1.4 Điều kiện thích hợp cho trình ngâm tẩm 33 3.2 Nghiên cứu úng dụng xúc tác zeolit Cr-Cu-ZSM-5 cho q trình chuyển hóa sinh khối thành HMF 36 3.2.1 Nghiên cứu so sánh hiệu số xúc tác có hàm lượng Cu, Cr khác 36 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng dung môi 37 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng mức dùng xúc tác 39 3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ 40 3.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian 42 3.3 Quy trình chuyển hóa glucose thu nhận HMF 44 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Lương Thị Kim Thoa Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học [BMIM][Cl] 1- Butyl -3-Methylimidazolium chloride DMF 2,3 – dimethylfural DMSO Dimethyl Sulfoxide IR Phổ hồng ngoại EDS Energy-dispersive X-ray spectroscopy FAD 2,5 – furandicarboxylic FT-IF Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier GC Sắc ký khí HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao HMF Hydroxylmethyl furfural NMR Phương pháp phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân MFI Mobil Five SBU Đơn vị cấu trúc thứ cấp SEM Hiển vi điện tử quét XRD Phổ nhiễu xạ Rơnghen THF Tetrahydrofuran TQ Trung Quốc ZSM-5 Zeolite Socony Mobil Number DANH MỤC CÁC BẢNG Lương Thị Kim Thoa TT Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học Tên Trang Bảng 3.1 Ảnh hưởng trình tự ngâm tẩm 30 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch ngâm tẩm 32 Bảng 3.3 Ảnh hưởng thời gian ngâm tẩm 33 Bảng 3.4 So sánh hiệu xúc tác 36 Lương Thị Kim Thoa Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ TT Tên Trang Hình 1.1 Đơn vị cấu trúc zeolit Hình 1.2 Hình ảnh 3D đơn vị liên kết ngang TO Hình 1.3 a) Cấu trúc đặc trưng ZSM-5 b) Chuỗi đơn vị cấu trúc ZSM-5 c) Nhìn từ mặt (010), mở mao quản thẳng song song Hình 1.4 Hệ thống mao quản ZSM-5 Hình 1.5 Cấu trúc zeolit ZSM-5 hệ thống mao quản vòng 10 Hình 1.6 Cơng thức cấu tạo HMF 15 Hình 1.7 Phản ứng oxy hóa chọn lọc nhóm cacbonyl HMF HMFCA: 5-Hydromethyl-2-furancacboxylic 15 Hình 1.8 Phản ứng oxy hóa chọn lọc nhóm hydroxyl HMF DFF: 2,5-Diformylfuran – monome quan trọng ngành polyme 16 Hình 1.9 Phản ứng oxy hóa hai nhóm hydroxyl cacbonyl HMF 16 10 Hình 1.10 Phản ứng oxy hóa vịng furan HMF 17 11 Hình 1.11 Các dẫn xuất tổng hợp từ HMF 18 12 Hình 1.12 Cơ chế chuyển hóa glucose thu nhận HMF 19 13 Hình 1.13 Chuyển hóa fructozo thu nhận HMF 19 14 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp zeolit ZSM-5 23 15 Hình 2.2 Sơ đồ tia tới tia phản xạ tinh thể 26 16 Hình 3.1 Phổ XRD zeolit Cu-Cr/ZSM-5 thu (màu đen) so sánh với phổ chuẩn zeolit ZSM-5 (màu đỏ) 34 Lương Thị Kim Thoa 17 18 19 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hóa học Hình 3.2 (A) Ảnh SEM (B) Phổ EDS zeolit Cu-Cr/ZSM-5 Hình 3.3 Biểu đồ ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất thu nhận HMF Hình 3.4 Biểu đồ ảnh hưởng mức dùng xúc tác đến hiệu suất thu nhận HMF 35 38 40 20 Hình 3.5 Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu nhận HMF 41 21 Hình 3.6 Biểu đồ ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất thu nhận HMF 43