Lý do chӑQÿӅ tài
Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp là vұt liӋu chӭa nhiӅu mӭFÿӝ lӛ xӕSFNJQJQKѭNӃt cҩX.tFKWKѭӟc lӛ xӕp có thӇ có nhiӅu cҩSÿӝ vӟLWKDQJÿRWӯ micro (50nm) TӯQJNtFKWKѭӟc lӛ có thӇ ÿѭӧc kӃt hӧp vӟi nhau tҥo thành hӋ 2 NtFKWKѭӟFQKѭPLFUR-meso, meso-macro và micro macro, hay thұm chí là hӋ NtFKWKѭӟc micro-meso-macro và meso-meso-macro [1] Dӵa vào sӵ ÿDGҥng và hiӋXQăQJYұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩSÿmÿѭӧFÿiQKJLiFDRWURQJQKyPYұt liӋu chӭFQăQJWKӡi gian gҫn ÿk\>@1KtQFKXQJYұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp sӣ hӳu diӋn tích bӅ mһt cao, không gian lӛ xӕp lӟn, khӕLOѭӧng riêng thҩp, thành phҫn hóa hӑFÿDGҥng và sӵ liên kӃt giӳa các lӛ xӕSYyLNtFKWKѭӟc khác nhau rҩt thuұn tiên cho sӵ chӑn lӑc light harvesting, sӵ truyӅn electron và ion, truyӅn khӕi và khuӃch tán, mang lҥi tҫm quan trӑng vӅ công nghӋ trong viӋFOѭXWUӳ và chuyӇQÿәLQăQJOѭӧng, xúc tác, quang xúc tác, hҩp phө, tách, cҧm biӃn khí và y sinh [4,5]
+uQK9ұWOLӋXNtFKWKѭӟFOӛ[ӕSSKkQFҩS>@
+uQKҦQK6(0FӫDKҥW7LÿѭӧFQXQJӣ R &LLLLLLYj R &LY
Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp hiӋQQD\ÿѭӧc úng dөng rӝng rãi trong nhiӅXOƭQK vӵc Các ӭng dөng cӫa vұt liӋu này ÿѭӧc sӱ dөQJQKѭÿӇ chuyӇQÿәLYjOѭXWUӳ QăQJOѭӧng, xúc tác, quang xúc tác, hҩp phө, tách và cҧm biӃQÿӃn y sinh, và mӝt sӕ ӭng dөng tiӅm QăQJ ÿѭӧFÿӅ xuҩt Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩSÿҥt hiӋu suҩt cao trong các công nghӋ chuyӇQÿәLQăQJOѭӧQJQKѭSLQPһt trӡi vӟi thuӕc nhuӝm (DSSC), pin nhiên liӋu (FC) và sҧn xuҩt quang xúc tác H2 và trong các công nghӋ OѭXWUӳ QăQJOѭӧQJQKѭSLQLRQ Li, pin ion Na, pin ion Mg, pin Li-S, các loҥi pin Li-không khí,
%ҧQJӬQJGөQJFӫDYұWOLӋXFҩXWU~FOӛ[ӕSWURQJFKX\ӇQKyDYjOѭXWUӳ
QăQJOѭӧQJ[~FWiFTXDQJKҩSSKөSKkQWiFKFҧP
ELӃQYj\VLQK>@ Ӭng dөng Loҥi Tính chҩt cӫa cҩu trúc ҦQKKѭӣng tích cӵc trong ӭng dөng
(iii) ChiӅu dài khuӃch tán ngҳn
(i)Light harvesting hiӋu quҧ ÿһc biӋt trong vұt liӋu sinh hӑc hay vұt liӋu composite
(ii) Sӵ tách loҥi nhanh và khӕL Oѭӧng riêng cao;
(v) TruyӅn electron và ion nhanh;
Siêu tө ÿLӋn Pin ion Li Pin Li-S Pin Li-không khí Pin ion Na Pin ion Mg Chҩt xúc tác và xúc tác quang
Chҩt xúc tác truyӅn thӕng
LLL tFK WKѭӟc lӛ có thӇ ÿLӅu chӍnh
(iv) ThӇ tích lӛ trӕng lӟn
(i) Phân tӱ lӟn có khҧ QăQJWKkPQKұp (ii) MұWÿӝ khuӃch tán cao cӫa tác chҩt và sҧn phҭm
LLL 7Kѭӡng là dӏ thӇ cӫa zeolite hay các hҥt nano
(i) Dòng chҧ\ÿӗng thӇ ÿL TXD Fҩu trúc lӛ xӕp
(iii) Cҩu trúc lӛ xӕp và tính chҩt bӅ mһt ÿѭӧc kiӇm soát
(i) Thҭm thҩu cao LL7ѭӡng sӱ dөng cӝt nguyên khӕi
Cҧm biӃn Cҧm biӃn ZnO (i) Cҩu trúc phân cҩp xӕp (ii) DiӋn tích bӅ mһt cao;
(iii) ChiӅu dài khuӃch tán ngҳn
(i) DiӋn tích bӅ mһt hҩp phө và vӏ trí phҧn ӭng lӟn
(ii) KhuӃch tán khí và truyӅn khӕi
Cҧm biӃn oxit kim loҥLOѭӥng kim
(iii) ChiӅu dài khuӃch tán ngҳn
(i) Cҧi thiӋn hoҥWÿӝng sinh hӑc và dӉ dàng thâm nhұp tӃ bào, xâm nhұp mô
LL 7ăQJ Fѭӡng khuӃFK WiQ WKѭӟc, tҧi Oѭӧng và xҧ
(iii) TҧLOѭӧng enzyme cao và tӕF ÿӝ cӕ ÿӏnh enzyme nhanh
Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp tӯ micro-, meso-, macro- ÿDQJÿѭӧc chú ý mӝt cách mҥnh mӁ dӵa vào ӭng dөng thiӃt thӵc cӫa nó Sӵ kӃt hӧp cӫDFiFNtFKWKѭӟc vӟi nhau QKѭPLFUR± PHVRSRURXVFyNtFKWKѭӟFÿӫ ÿӇ mang tính chӑn lӑc và hoҥt tính xúc tác vӟi các phân tӱ FyNtFKWKѭӟc và hình dҥQJNKiFQKDXWURQJNKLFyNtFKWKѭӟc macro có thӇ làm giҧm thiӇu tӕLÿDUjRFҧn sӵ khuӃFKWiQGyÿyQkQJFDRVӵ truyӅn khӕi Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc lӛ xӕSÿѭӧFÿiQKJLiFDRYӅ khҧ QăQJWKXQKұn ánh sáng (light harvesting) do sӵ hiӋn diӋn cӫa kênh macro cho phép ánh sáng truyӅn sâu và kích thích hiӋu ӭng tán xҥ ánh
5 sáng dүQÿӃQÿѭӡQJÿLFӫDiQKViQJGjLKѫQFKRKLӋu quҧ sӱ dөQJFDRKѫQ>6@'RÿyYұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩSÿѭӧc áp dөng cho các phҧn ӭng xúc tác và xúc tác quang liên TXDQÿӃn các phân tӱ lӟn hoһc cho các hӋ thӕng có tính nhӟt
Nhìn chung, vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp có thӇ ÿѭӧc sӱ dөQJQKѭFKҩt xúc tác (quang) hoһc chҩt hӛ trӧ [~FWiFTXDQJWURQJOƭQKYӵc quang xúc tác và xúc tác hӳXFѫ Trong phҫn này chӫ yӃu tұp trung vào các ӭng dөng cӫa nó trong phҧn ӭng quang xúc tác và xúc tác Bҧng 1 tóm tҳt các thuӝc tính cҩu trúc cӫa vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp khác nhau cho quang xúc tác và ӭng dөng xúc tác
Dӵa trên nhӳng nghiên cӭu hiӋn nay có thӇ chia ra nhӳng vұt liӋu phù hӧp cho ӭng dөng xúc tác quang và xúc tác truyӅn thӕng Hình 3 sӁ cho ta cái nhìn tәng quan vӅ nhӳng ӭng dөng này
+uQK&iFYұWOLӋX[ӕSFKR[~FWiFTXDQJYj[~FWiF
Các vҩQ ÿӅ ô nhiӉP P{L WUѭӡng phát sinh tӯ chҩt thҧi nguy hҥL Qѭӟc ngҫm bӏ ô nhiӉm và các chҩt gây ô nhiӉPNK{QJNKtÿӝc hҥi ngày càng nghiêm trӑQJKѫQYӟi sӵ phát triӇn liên tөc cӫa xã hӝi, ҧQKKѭӣng lӟQÿӃn sӭc khӓHFRQQJѭӡLĈӇ giҧi quyӃt vҩQÿӅ nan giҧi nghiêm trӑQJQj\TXDQJ[~FWiFNK{QJÿӗng nhҩWÿѭӧc chӭng minh là mӝWSKѭѫQJ
Oxit kim ORҥL Polymer Silicone
Kim trên FKҩW mang là các oxit NLPORҥL
LPORҥL ÿѭӧFJҳQYjRFҩX trúc [ӕSKӛWUӧOjPFKҩW xúc tác
6 pháp kiӇPVRiWP{LWUѭӡng hiӋu quҧ Dӵa trên nhӳng nghiên cӭu mӟi nhҩt, nhӳng vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp phú hӧp có thӇ ÿѭӧc sӫ dөQJWURQJ[~FWiFTXDQJQKѭVDX
- Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp dӵa trên TiO2
- Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp dӵa trên các oxit kim loҥi khác
- Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp dӵa trên chҩt bán dүn polymer
- Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp dӵa trên chҩt bán dүn silicone
Trong sӕ các oxit bán dүQNKiFQKDXWLWDQLDGѭӡQJQKѭOjFKҩt xúc tác quang có triӇn vӑng nhҩt cho viӋc khҳc phөFP{LWUѭӡng và chuyӇQÿәLQăQJOѭӧng do nhiӅXÿһc tính mong muӕn cӫDQyQKѭWtQKәQÿӏnh hóa hӑc và nhiӋt cao, chi phí thҩp và lành tính môi WUѭӡng Tuy nhiên, do khoҧQJFiFKGmLQăQJOѭӧng nӝLQăQJFDRH9QrQYұt liӋu này chӍ hҩp phө phҫn tӱ ngoҥi cӫa bӭc xҥ mһt trӡL'RÿyPӝWNƭWKXұWÿѭӧc nghiên cӭu tәng hӧp vұt liӋu TiO2 có cҩu trúc xӕp phân cҩp, vì vұt liӋXQj\ÿmFҧi thiӋQÿѭӧc sӵ hiӋu quҧ vӅ xúc tác quang khi có thêm cҩu trúc xӕp Các tinh thӇ keo (colloidai crystal) hay cao su polystyrene và chҩW+Ĉ%0PҥFKGjLKD\FiFPLFHOOHÿӗQJSRO\PHUÿѭӧc dӫQJÿӇ tҥo thành lӛ xӕSNtFKWKѭӟc macro, meso cho vұt liӋu [46-48]
Nhӳng oxit kim loҥi khác ngoài TiO2 QKѭ&H22, =Q2YjFiFR[LW)HFNJQJÿѭӧc sӱ dөng rӝQJUmLQKѭOjFKҩW[~FWiFTXDQJÿӇ kiӇm soát ô nhiӉPP{LWUѭӡng mӝt cách hiӋu quҧ Ví dө, các tҩm nano CeO2 cҩu trúc xӕp phân cҩSÿѭӧc tәng hӧp bҵng cách sӱ dөng SKѭѫQJ SKiS JLҧi nhiӋt bӅ mһt (facile solvothermal) ӣ 180 o C sӱ dөng cerium nitrate
Ce3(NO3)4 và ethylene glycol
Các chҩt bán dүQSRO\PHUQKѭQLWUDWFDUERQJUDSKLWKS-g-&1FNJQJFKRWKҩy sӵ hҩp phө giӕQJQKѭFKҩt bán dүn bên trong vùng màu xanh cӫa quang phә khҧ kiӃn [49] Hp-g-
CN có nguӕn gӕc tӯ cҩu trúc polymer cӫa melanie thông qua quá trình nhiӋt phân vӟi khí Argon [49,50]
Vұt liӋu xӕp có cҩu trúc phân cҩp dӵa trên chҩt bán dүQVLOLFRQHÿѭӧFÿiQKJLiQKѭ mӝt sӵ thay thӃ tuyӋt vӡi cho nhӳng vұt liӋu vӯa kӇ trên Vұt liӋu silicone có kӃt cҩu macro-
PHVRÿѭӧc chӃ tҥRWK{QJTXDTXiWUuQKăQPzQKyDKӑFÿѭӧc hӛ trӧ bҵQJÿLӋn (electro- assited) sӱ dөng tҩm silicon làm chҩt nӅn [51]
%ҧQJ&iFWK{QJVӕFҩXWU~FYjKLӋXVXҩWFӫDFiFYұWOLӋX[ӕSSKkQFҩSNKiF
QKDXFKRFiFӭQJGөQJ[~FWiFYjTXDQJ[~FWiF
Metyl xanh Rhodamine B Rhodamine B Metyl xanh, Metyl da cam Rhodamine B
Tinh thӇ TiO2 trên sӧi thӫy tinh
Meso-Meso Macro-Meso Macro-Meso
Các khung SiO2 xӕp phân cҩp và các hҥt nano TiO2
Metyl xanh Rhodamine B Metyl da cam Rhodamine B
Macro-Meso Meso-Meso Macro-Meso Macro-Meso Meso-Micro
Azo dye acid orange II (AO7) Rhodamine B Phenol
Rhodamine B Rose Bengal Metyl da cam
Chҩt xúc tác truyӅ n thӕng
Oxit kim loҥi QKѭ chҩt trӧ xúc tác
Hình cҫu rӛng vӟL ÿѫQ NtFKWKѭӟc lӛ Macro-Meso
Kính hiӇn vi gӗm các dҧi nano
Macro-Meso Macro-Meso Lõi dây nano và vӓ sӧi nano
Macro-Meso Macro- Meso-Micro
Xúc tác oxi hóa CO ChuyӇn hóa CO
P/ӭ este hóa AA và n- butanol
Oxi hóa CO30 Khӭ Acetaldehyde
Oxi hóa CO Xúc tác oxi hóa CO 2[LKyDÿLӋn methanol
Phҧn úng Suzuki Hydro hóa chӑn lӑc cӫa [ăQJQKLӋt phân
Hydro hóa chӑn lӑc cӫa [ăQJQKLӋt phân
Oxi hóa CO Xúc tác cho chuyӇn hóa cӫa 2-propanol và n-butanol
Macro-Meso Macro-Meso Meso-Micro Meso-Micro
Quá trình oxy hóa hoàn toàn quá trình oxy hóa xúc tác butan-1-ol và toluene n- butanol
Hydro hóa pha khí 1,3 butadien
ZSM-5 Meso-Micro Bӝt Oxy hóa chӑn lӑc cӫa ancol benzylic Bҧo vӋ benzaldehyd vӟi pentaerythritol
1JѭQJ Wө benzen vӟi hydroxyacetophenone 1JѭQJ Wө benzen vӟi 1- pentanol
Sӵ kiӅm hóa toluene vӟi EHQ]\OFORUXDQJѭQJWө benzaldehyd vӟL Uѭӧu n- butyl và acetal hóa xyclohexanone vӟi metanol
$OGROQJѭQJWө benzen vӟi JO\FROQJѭQJWө aldol cӫa benzen vӟL Uѭӧu n- butyl
Tәng hӧp dimethyl ether (DME) tӯ metanol
Phҧn ӭng tert-butyl hóa phenol
Cracking 1,3,5- triisopropylbenzene Phҧn ӭng xúc tác axit: FUDFNLQJ FXPHQH Yj ÿӗng phân a-pinene
Cracking 1,3,5- triisopropylbenzene Phҧn ӭng cracking cӫa iso- butan
1JѭQJ Wө benzen vӟi glycerol, kiӅm hóa benzen bҵQJ UѭӧX EHQ]HQ QJѭQJ tө benzen vӟi hydroxyacetophenone
Quá trình este hóa cӫDUѭӧu benzyl vӟi axit hexanoic Phҧn ӭng este hóa cӫa dҫu axit béo tӵ do cao (FFA)
Hydro hóa sâu cӫa pyren WKѫPFӗng kӅnh
+\GUR KyD SKD Qѭӟc cӫa furfural
Micro-Meso- Macro Meso-Micro
Macro- Meso-Micro Meso-Micro
Phenol hydroxyl hóa epoxi hóa oct-1-ene và epoxid hóa cyclohexene Quá trình khӱ OѭX KXǤnh oxy hóa xúc tác cӫa dҫu nhiên liӋu
Khӱ OѭXKXǤnh oxy hóa Quá trình khӱ OѭX KXǤnh oxy hóa cӫa các chҩt phҧn ӭng cӗng kӅnh và nhӓ
Epoxi hóa styren và 2,4,6- trimethylstyrene
Epoxi hóa ketone không bão hòa, ví dө 2- cyclohexen-1-one, vӟi hydro peroxide là chҩt oxy hóa
Epoxi hóa cyclohexene và 1-dodecene
ChuyӇQ ÿәi metanol thành phҧn ӭng olefin (MTO)
Chҩt xúc tác ÿѭӧc hӛ trӧ
Meso-Meso Macro- Meso-Micro Macro-Meso Macro-Meso
Giҧm 4-nitrophenol Oxy hóa metanol
Sӵ xuӕng cҩp cӫa metyl tím Phҧn ӭng khӱ oxy
Thoái hóa cam II Oxy hóa cyclooctene Oxy hóa xúc tác CO và o-DCB
Hierarchic ally porous hydrogen silsesquio xane (HPHSQ)
Hierarchic ally porous organosili ca (HPOS) Khác
Phҧn ӭng Mizoroki-Heck cӫa 4-iodotoluene và acryit n-butyl Khӱ 4-nitrophenol
Oxi hóa CO Khӱ 4-nitrophenol
Phҧn ӭng ester hóa oxy hóa cӫDUѭӧu p-nitrobenzyl vӟi metanol
Oxi hóa CO ĈӅ tài ÿӇ chӑn ra mӝt loҥi vұt liӋu có thӇ ÿѭӧc tәng hӧp phù hӧp vӟLÿLӅu kiӋn hiӋn tҥi ViӋt Nam mà vүQÿҧm bҧRÿѭӧc lӧi ích vӅ kinh tӃ ÿӅ WjLOj³Nghiên cͱu t͝ng hͫp và ͱng dͭng v̵t li u Mesoporous zeolite³ÿѭӧc lӵa chӑn làm LuұQYăQ7KҥFVƭFӫa tôi, vӟi mong muӕn nghiên cӭu này sӁ ÿѭӧc ӭng dөng vào thӵc tiӉn ӣ ViӋt Nam, nhҫm nâng cao chҩt lѭӧQJÿӡi sӕng cӫa chúng ta.
MөFÿtFKFӫa nghiên cӭu
Phҥm vi cӫa nghiên cӭu
NKѭYұy phҥm vi nghiên cӭu cӫDÿӅ tài sӁ là tұp trung vào phát triӇQSKѭѫQJSKiS Top ± Down và Bottom - Up ÿӇ tәng hӧp nên vұt liӋu zeolite mang cҩu trúc mao quҧn trung bình, vӟi nguӗn nguyên liӋXEDQÿҫu là trҩXÿѭӧc mua tӯ công ty TNHH Sài Gòn Hoa, tӯ ÿӗng bҵng sông CӱX/RQJĈiQKJLiFiFÿһFWUѭQJFӫa vұt liӋXQKѭFҩu trúc tinh thӇ, diӋn tích bӅ mһt, khҧo sát thӇ tích lӛ xӕp, ÿiQKJLiNKҧ QăQJKҩp phө giҧi hҩS1JRjLUDÿӅ tài còn khҧo sát ӭng dөng hút ҭm cӫa vұt liӋu, so sánh vӟi vұt liӋu hút ҭm thông dөng là silica éQJKƭDNKRDKӑc và thӵc tiӉn cӫDÿӅ tài nghiên cӭu
Vӟi mong muӕn góp phҫn tҥo nên cuӝc sӕng tӕWÿҽSKѫQFKRFRQQJѭӡLÿӗng thӡi ÿyQJJySWUL WKӭc cӫa mình vào kho tàng tri thӭc nhân loҥi Tác giҧ sӁ s͵ dͭng nhͷng SK˱˯QJSKáp t͝ng hͫp v̵t li u mͣLÿ˯QJL̫QÿLWͳ nhͷng ngu͛n nguyên li u ph͝ bi͇n ͧ Vi W1DPQK˱QJKL u qu̫ cho nghiên cӭu này V̵t li u x͙p có c̭u trúc phân c̭p zeolite là vұt liӋu mang cҧ ѭXÿLӇm vӅ tính chӑn lӑc cӫa zeolite khi sӣ hӳXNtFKWKѭӟc lӛ PLFURÿӗng thӡLPDQJWKrPѭXÿLӇm vӅ khҧ QăQJNKXӃch tán khi có cҧ NtFKWKѭӟc meso Sӵ kӃt hӧp Qj\PDQJÿӃn mӝt loҥi vұt liӋu hoҥWÿӝQJKѫQWURQJYLӋc ӭng dөng làm chҩt xúc tác trong thӵc tiӉn
Trҩu là lӟp vӓ ngoài cùng cӫa hҥWO~DYjÿѭӧc tách ra trong quá trình xay xát.Trҩu chiӃm 20% hҥt lúa [32], có màu vàng, nhҽ xӕS.tFKWKѭӟc trung bình cӫa trҩu: dài khoҧng 7mm ± 10mm, rӝng 1.5mm ± 2mm và dày khoҧng 0.1mm ± 0.15mm
Thành phҫn hoá hӑc cӫa trҩu biӃQÿӝng theo giӕng lúa, mùa vөÿһFWUѭQJFDQKWiF nông nghiӋp cӫa tӯng vùng khác nhau Tuy nhiên, theo các nghiên cӭu tәng hӧp, hҫu hӃt trong trҩu chӭa khoҧng 75% chҩt hӳXFѫGӉ ED\KѫLFK~QJVӁ bӏ FKi\WURQJTXiWUuQKÿӕt và còn lҥi khoҧng 25% sӁ chuyӇn thành tro [33] Chҩt hӳXFѫWURQJWUҩu bao gӗm: cellulose (chiӃm khoҧng 40%), hemi-cellulose (chiӃm khoҧng 20%), lignin (chiӃm khoҧng 25%), các hӧp chҩWQLWѫYjY{FѫFKLӃm khoҧng 15%) [34]
Cellulose là thành phҫn chӫ yӃu cӫa thành tӃ bào thӵc vұt có công thӭc cҩu tҥo (C6H10O5)n, tùy thuӝc vào nguӗn nguyên liӋu cӫa cellulose mà n ít nhҩt nҵm trong khoҧng ÿӃn 10000, và có thӇ OrQÿӃn 15000 [36,37] Cellulose là mӝt polymer mҥch thҷng cӫa D-glucose, các D-JOXFRVHÿѭӧc liên kӃt vӟi nhau bҵng liên kӃWȕ-4 glucoside [36] Các mҥFKFHOOXORVHÿѭӧc liên kӃt vӟi nhau nhӡ liên kӃt hydrogen và liên kӃt Van Der Waals, hình thành hai vùng cҩu trúc chính là tinh thӇ YjY{ÿӏnh hình [36] Trong vùng tinh thӇ, các phân tӱ cellulose liên kӃt chһt chӁ vӟi nhau, vùng này khó bӏ tҩn công bӣLHQ]\PHFNJQJ QKѭKyDFKҩW1Jѭӧc lҥLWURQJYQJY{ÿӏnh hình, cellulose liên kӃt không chһt vӟi nhau nên dӉ bӏ tҩQF{QJ1JRjLUD&HOOXORVHFzQÿѭӧc bao bӑc bӣLKHPLFHOOXORVHYjOLJQLQÿLӅu này làm cho cellulose khá bӅn vӳng vӟLWiFÿӝng cӫDHQ]\PHFNJQJQKѭKyDFKҩt
Hemicellulose là nhӳng polysaccaride dӏ thӇ&iFÿѫQYӏ monome cӫa hemicellulose dӵa trên hexoses và pentoses [38] Các hexoses chӫ yӃu bao gӗm các D-glucose, D- galactose, D-mannose, axit D-glucoronic, axit D-galactoronic, và axit 4-O-methyl-D- glucoronic Các pentoses bao gӗPDUDELQRVHYj[\ORVHĈӝ bӅn hóa hӑc và bӅn nhiӋt cӫa hemicenllulose thҩSKѫQVRYӟi cellulose vuFK~QJFyÿӝ kӃWWLQKYjÿӝ trùng hӧp thҩp [38]
So vӟi cellulose, hemicellulose dӉ bӏ thӫ\SKkQKѫQUҩt nhiӅu lҫQWURQJP{LWUѭӡng kiӅm KD\D[LWGRKHPLFHOOXORVHWKѭӡng tӗn tҥi ӣ dҥng mҥch nhánh dӉ bӏ tҩQF{QJKѫQYjFK~QJ ӣ trҥQJWKiLY{ÿӏnh hình
+uQK&iFÿѫQYӏÿѭӡQJFKtQKFӫDKHPLFHOOXORVH>@
(a) D-glucose; (b) D-xylose; (c) D-galactose; (d) D- mannose; (e) L-arabinose; (f) axit D- glucoronic; (g) axit D-galacturonic; (h) axit 4-O-methyl-D-glucoronic
Cҩu tҥo cӫa hemicellulose phӭc tҥp tùy theo dҥng nguyên liӋu, Tùy theo trong thành phҫn cӫa hemicellulose có chӭa monosaccharide nào mà nó sӁ có nhӳQJWrQWѭѫQJӭQJQKѭ
17 manan, galactan, glucan và xylan Tuy nhiên cҩu tҥo cӫa hemicellulose có mӝt sӕ ÿLӇm chung [38]:
- Xylose là thành phҫn chiӃm nhiӅu nhҩt
- Cҩu tҥo gӗm hai phҫn: Mҥch chính gӗPFiFȕ- D xylopyranose liên kӃt vӟi nhau bҵng liên kӃWȕ- (1,4) xylanase Mҥch nhánh cҩu tҥo tӯ FiFQKyPÿѫQJLҧQWK{QJWKѭӡng là disaccharide hoһc trisaccharide Sӵ liên kӃt cӫa hemicellulose vӟi các polysaccharide khác và vӟi lignin là nhӡ các mҥch nhánh này
- Nhóm thӃ phә biӃn nhҩt là nhóm acetyl O ± liên kӃt vӟi vӏ trí 2 hoһc 3
- Nӕi pectin vӟLFHOOXORVHÿӇ hình thành nên mҥQJOѭӟL[ѫVӧi c Lignin
Lignin là mӝt loҥi polyphenol có cҩu trúc mӣÿѭӧc xây dӵng tӯ sӵ kӃt hӧp cӫa ba loҥLPRQRPHUUѭӧXFѫEҧQUѭӧu p-FRXPDU\OUѭӧXFRQLIHU\OUѭӧu sinapyl [39] Trong tӵ nhiên, lignin chӫ yӃXÿyQJYDLWUzFKҩt liên kӃt trong thành tӃ bào thӵc vұt, liên kӃt chһt chӁ vӟi mҥng cellulose và hemicellulose RҩWNKyÿӇ có thӇ tách lignin ra hoàn toàn
+uQK&iFPRQROLJQROVSKәELӃQWURQJOLJQLQ+UѭӧXSFRXPDU\O*UѭӧX
Cҩu trúc cӫDOLJQLQÿDGҥng, tùy thuӝc vào loҥi gӛÿӝ tuәi cӫa cây hoһc cҩu trúc cӫa nó trong gӛ Ngoài viӋFÿѭӧc phân loҥi theo lignin cӫa gӛ cӭng, gӛ mӅm và cӓ, lignin có
18 thӇ ÿѭӧc phân thành hai loҥi chính: guaicyl lignin và guaicyl-syringyl lignin [39] Gӛ mӅm chӭa chӫ yӃu là guaiacyl, gӛ cӭng chӭa chӫ yӃu syringyl Các nhóm chӭc ҧQKKѭӣQJÿӃn hoҥt tính cӫa lignin bao gӗm nhóm phenolic hydroxyl tӵ do, methoxyl, benzylic hydroxyl, ether cӫa benzylic vӟLFiFUѭӧu mҥch thҷng và nhóm carbonyl Guaicyl lignin chӭa nhiӅu QKyPSKHQROLFK\GUR[\OKѫQV\ULQJ\O
Các nhóm chӭc Lignin gӛ cӭng Lignin gӛ mӅm
Lignin tҥo liên kӃt hóa hӑc vӟi hemicellulose và ngay cҧ vӟLFHOOXORVHQKѭQJNK{QJ nhiӅXĈӝ bӅn hóa hӑc cӫa nhӳng liên kӃt này phө thuӝc vào bҧn chҩt liên kӃt, cҩu trúc hóa hӑc cӫa lignin và các gӕFÿѭӡng tham gia liên kӃW&DUERQDOSKD&ĮWURQJFҩu trúc SKHQ\OSURSDQHOjQѫLFyNKҧ QăQJWҥo liên kӃt cao nhҩt vӟi khӕLKHPLFHOOXORVH1Jѭӧc lҥi, FiFÿѭӡng nҵm ӣ mҥFKQKiQKQKѭDUDELQRVHJDODFWRVHYjD[LW-O-methylglucuronic là FiFQKyPWKѭӡng liên kӃt vӟi lignin Các liên kӃt có thӇ là ether, ester (liên kӃt vӟi xylan qua axit 4-O-methyl-D-glucuronic), hay glycoside (phҧn ӭng giӳa nhóm khӱ cӫa hemicellulose và nhóm OH phenolic cӫa lignin)
+uQK9tGөYӅFҩXWU~FFӫDOLJQLQ>@
Trҩu là phө phҭm nông nghiӋSÿѭӧc tҥo ra tӯ quá trình xay xát gҥo Trong quá trình xay xát, khoҧng 78% trӑQJOѭӧQJWKXÿѭӧFGѭӟi dҥng gҥo, tҩm và cám, và 22% còn lҥi ÿѭӧc nhұQGѭӟi dҥng trҩu [35] Vӓ trҩu này chӭa khoҧng 75% chҩWED\KѫLKӳXFѫYj trӑQJOѭӧng còn lҥLÿѭӧc chuyӇQWKjQKWURÿѭӧc gӑi là tro trҩu (RHA), trong quá WUuQKÿӕt 5+$Qj\ÿӃQOѭӧt nó, chӭa khoҧng 85±90% silica, hҫu hӃt ӣ dҥQJY{ÿӏQKKuQKQKѭQJSKө
20 thuӝc vào nhiӋWÿӝ và thӡLJLDQÿӕt [36@Ѭӟc tính sҧQOѭӧng lúa toàn cҫXKjQJQăPFKR QăPOjWULӋu tҩQWѭѫQJӭng vӟi sҧQOѭӧng trҩu là 113,5 triӋu tҩQWURQJQăPÿy tӯ ÿy Fy WKӇ WKX ÿѭӧc 37 triӋu tҩQ 5+$ 7URQJ WUѭӡng hӧS NK{QJ ÿѭӧc sӱ dөQJ Oѭӧng RHA khәng lӗ này sӁ bӏ lãng phí và trӣ thành mӕLÿHGӑa lӟQÿӕi vӟLP{LWUѭӡng, gây thiӋt hҥLFKRÿҩt và các khu vӵF[XQJTXDQKQѫLQyEӏ ÿә1JѭӡLWDѭӟc tính rҵQJOѭӧng gҥo ÿѭӧc sҧn xuҩt và tiêu thө ӣ Ĉ{QJYjÈ9LӋW1DPFNJQJQҵm trong cùng khu vӵFYjOjQѭӟc sҧn xuҩt lúa gҥo lӟn SҧQOѭӧQJO~DKjQJQăPFӫa ViӋt Nam là 28,3 triӋu tҩQFKRQăP QJKƭDOjPӝWOѭӧQJÿiQJNӇ sҧQOѭӧng RHA là 5,6 triӋu tҩn [37] Trong quá trình sҧn xuҩt nông nghiӋp, mӝWOѭӧng lӟQUѫPUҥ thҧi ra ngoài ChӍ mӝWOѭӧng nhӓ UѫPUҥ ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ làm thӭFăQFKRJLDV~FSKҫn lӟQÿѭӧFÿӕt và thҧLUDP{LWUѭӡQJGѭӟi dҥng tro trҩu Quá WUuQKQKѭYұy thӇ hiӋQKDLQKѭӧFÿLӇm lӟn Thӭ nhҩt, quá trình này góp phҫn vào mӝt phҫn lӟn ô nhiӉPNK{QJNKtYjÿҩWÿDL7Kӭ hai, bҵng cách thҧi tro trҩXUDP{LWUѭӡng, chúng ta ÿDQJOmQJSKtPӝWOѭӧng lӟn SiO2 mà lӁ ra có thӇ ÿѭӧc lҩy lҥi cho các ӭng dөng hӳu ích (silica gel, silica aerogel, zeolite, v.v.) [38] Mһc dù giá trӏ cӫa nguӗn SiO2 giá rҿ này, tӹ lӋ thu hӗi tro trҩu vүn thҩp mӝWFiFKÿiQJNLQKQJҥc NӃu hҫu hӃW5+$ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ sҧn xuҩt zeolit, nó sӁ không chӍ loҥi bӓ RHA mà còn tҥo ra mӝWSKѭѫQJSKiSFKLSKtWKҩSÿӇ tәng hӧp chҩt hҩp thө linh hoҥt [39]
ViӋt Nam là mӝt trong nhӳQJQѭӟc sҧn xuҩt và xuҩt khҭu gҥRKjQJÿҫu thӃ giӟi vӟi sҧQOѭӧng 39 triӋu tҩQWKHR)$2QăP*ҫQÿk\GRQKXFҫXOѭѫQJWKӵc trên thӃ giӟi QJj\FjQJWăQJFDRÿzLKӓi sӵ ÿҫXWѭQJKLrQFӭu và cҧi tiӃn kӻ thuұt cӫDFiFQѭӟc nông nghiӋp nhҵPJLDWăQJVҧQOѭӧng lúa gҥR1KѭQJNKLVҧQOѭӧng lúa gҥRWăQJOrQÿmQҧy sinh vҩQÿӅ vӅ sӵ JLDWăQJSKӃ phҭm nông nghiӋp trong quá trình sҧn xuҩt lúa gҥo là trҩX1ăP
2014, sҧQOѭӧng lúa cӫa ViӋW1DPÿҥt 45 triӋu tҩn, WURQJÿyWUҩu chiӃm khoҧng 20% khӕi Oѭӧng hҥWWKyFQJKƭDOjKҵQJQăPÿmWҥo ra khoҧng 9 triӋu tҩn trҩXWURQJÿyFyNKRҧng 4,5 triӋu tҩn chӍ riêng tҥLÿӗng bҵng sông Cӱu Long [32]
Tro trҩu (rice husk ash) là sҧn phҭm cӫDTXiWUuQKÿӕt cháy trҩu, chiӃm khoҧng 20% khӕLOѭӧng cӫa trҩXFiFÿһc tính cӫa tro phө thuӝc vào nguӗn trҩu, nhiӋWÿӝ và thӡi gian ÿӕt [2, 13] NӃu trҩu bӏ ÿӕt cháy ӣ nhiӋWÿӝ quá cao hoһc trong thӡi gian quá lâu, thì tro sӁ bao gӗm các silica có cҩu trúc tinh thӇ Còn nӃu nhiӋWÿӝ ÿӕt cháy thҩp hoһc trong thӡi gian ngҳn thì thành phҫn tro sӁ chӭa mӝWOѭӧQJFDUERQNK{QJFKi\ÿѭӧc
Zeolite
Giӟi thiӋu vӅ zeolite
Zeolite là vұt liӋXY{FѫFyFҩu trúc tinh thӇ vӟLNtFKWKѭӟc lӛ xӕS[iFÿӏnh, kích WKѭӟc lӛ xӕSÿӗng nhҩWJL~SQJăQFKһn các hҥt lӟQKѫQ[kPQKұp vào mҥng tinh thӇ Zeolite có diӋn tích bӅ mһt riêng lӟn nên có lӧi cho vai trò cӫDQyQKѭPӝt chҩt hҩp phө Bên cҥnh ÿyQyOjYұt liӋu không cháy và chӏu nhiӋt cao, tҥRÿLӅu kiӋn hҩp phө và giҧi hҩp các chҩt hӳXFѫGӉ cháy khi xӱ lý bҵng than hoҥt tính [31]
Nhìn chung zeolite là hӧp chҩWY{FѫGҥng aluminosilicat tinh thӇ có cҩu trúc không gian ba chiӅu, lӛ xӕSÿһc biӋt và trұt tӵ cho phép chúng phân chia (rây) phân tӱ theo hình dҥQJYjNtFKWKѭӟc Vì vұ\]HROLWHFzQÿѭӧc gӑi là hӧp chҩt rây phân tӱ Thành phҫn chӫ yӃu cӫa zeolite là Si, Al, Oxi và mӝt sӕ kim loҥi kiӅm, kiӅm thә NKiFQKѭ1D.&D0J Công thӭc chung cӫa zeolite là: [12]
7URQJÿy0&DWLRQFyNKҧ QăQJWUDRÿәi n: Hoá trӏ cӫDFDWLRQWUDRÿәi y: TӍ sӕ mol SiO2/Al2O3 w: Sӕ phân tӱ QѭӟFWURQJÿѫQYӏ FѫVӣ
Theo quy tҳc Lowenstein, 2 nguyên tӱ Al không thӇ tӗn tҥi lân cұQQKDXQJKƭDOj cҩu trúc cӫa zeolite không hӅ tӗn tҥi các liên kӃt Al-O-Al mà chӍ có các liên kӃt Si-O-Si và Si-O-$O'RÿyPjWӍ sӕ SiO2/Al2O3 chӍ tӗn tҥi y t [13] Tӹ sӕ 6L$Oÿѭӧc coi là mӝWÿһc WUѭQJTXDQWUӑng, nó ҧQKKѭӣng trӵc tiӃSÿӃQÿһc tính hóa lý cӫa zeolite Khi tӹ sӕ Si/Al WăQJWKu>14]
- Tính chҩt bӅ mһt tӯ ѭDQѭӟFÿӃn kӷ Qѭӟc
- Sӕ tâm axit giҧPQKѭQJOӵFD[LWWUrQWkPWăQJ
- 'XQJOѭӧQJWUDRÿәi cation giҧm
- Các peak nhiӉu xҥ tia X dӏch vӅ phía góc 2T FDRKѫQ
- Sӕ VyQJGDRÿӝng mҥQJOѭӟi trong phә hӗng ngoҥi dӏch vӅ các giá trӏ FDRKѫQ
7K{QJWKѭӡQJQJѭӡi ta phân loҥi zeolite theo nguӗn gӕc, thành phҫn hóa hӑc và kích WKѭӟc mao quҧn
Theo nguӗn gӕc, zeolite gӗm 2 loҥi là zeolite tӵ nhiên và zeolite nhân tҥo Zeolite tӵ QKLrQWKѭӡng kém bӅn và do thành phҫn hoá hӑc biӃQÿәLÿiQJNӇ nên chӍ có mӝt vài loҥi zeolite tӵ nhiên có khҧ QăQJ ӭng dөng thӵc tӃ QKѭ DQDOFLPH FKDED]LWH KXUGHQLWH clinoptilonite và chúng chӍ phù hӧp vӟi nhӳng ӭng dөng mà không yêu cҫXÿӝ tinh khiӃt FDR7URQJNKLÿy]HROLWHWәng hӧSQKѭ]HROLWH$]HROLWH;]HROLWH