Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật hóa học: Điều chế và khảo sát tính chất của vật liệu Ca₃Co₂-ₓFeₓO₆ (x=0, x=0.1, x=0.2, x=0.3) làm xúc tác cho phản ứng khử 4- Nitrophenol bằng NaBH₄: Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học

Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu: Mục tiêu của khóa luận này là tổng hợp thành công vật liệu Ca3Co2-xFexO6 bằng phương pháp sol-gel và đánh giá hiệu quả xúc tác của nó trong phản ứng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

GVHD: PGS TS NGUYỄN VINH TIẾN SVTH: HỒ THỊ NHƯ QUỲNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

GVHD: PGS.TS Nguyễn Vinh Tiến

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

GVHD: PGS.TS Nguyễn Vinh Tiến

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2024

Khóa luận này tập trung vào việc phát triển quy trình tổng hợp vật liệu Ca3Co2-xFexO6

bằng phương pháp sol-gel, một kỹ thuật đơn giản và dễ thực hiện Mục tiêu chính là xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu và sau đó đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu trong phản ứng khử 4 – nitrophenol là một chất ô nhiễm hữu cơ phổ biến bằng NaBH4 Vật liệu Ca3Co2-xFexO6 tổng hợp được sẽ được phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) sẽ được

sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu, kính hiển vi điện tử quét (SEM) để quan sát hình thái bề mặt và kích thước hạt, và phân tích nguyên tố cũng như nhóm chức thông qua phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT – IR) Ngoài ra, phổ hấp thu tử ngoại-khả kiến (UV-Vis) sẽ được sử dụng để khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu

Khóa luận cũng nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác, bao gồm tỷ lệ thay thế Fe, cấu trúc bề mặt và các điều kiện phản ứng Các kết quả thu được sẽ cung cấp cái nhìn toàn diện về khả năng ứng dụng của Ca3Co2-xFexO6 trong xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy Những phát hiện từ khóa luận này có thể mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng các vật liệu tiên tiến cho các giải pháp xử lý môi trường

ii

LỜI CẢM ƠN

Sau bốn năm học tập và rèn luyện tại trường, tôi đã đến giai đoạn quan trọng nhất của cuộc đời sinh viên: thực hiện khóa luận tốt nghiệp Đây không chỉ là một bước đệm quan trọng giúp tôi trang bị kỹ năng và củng cố kiến thức mà còn là cơ hội để tôi đánh giá và

tự hoàn thiện bản thân trước khi bước vào con đường sự nghiệp Để có thể thực hiện và hoàn thành tốt khóa luận này, ngoài những nỗ lực không ngừng của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè và gia đình Vì vậy, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

Thầy PSG Nguyễn Vinh Tiến, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận Sự kiên nhẫn và tâm huyết của thầy đã giúp tôi vượt qua những khó khăn và thử thách, mở ra nhiều hướng đi mới trong nghiên cứu

Quý thầy cô thuộc bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, những người đã truyền đạt và

bổ sung kiến thức không chỉ trong lĩnh vực chuyên môn mà còn trong những bài học quý giá về cuộc sống Sự hỗ trợ về cơ sở vật chất và môi trường nghiên cứu của quý thầy cô đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành đề tài

Cô Nguyễn Thị Mỹ Lệ, quản lý phòng thí nghiệm, người luôn sẵn sàng giúp đỡ tôi khi gặp khó khăn về thiết bị, hóa chất và dụng cụ Sự tận tâm và nhiệt tình của cô đã giúp tôi có thể tiến hành các thí nghiệm một cách suôn sẻ và hiệu quả

Các bạn khóa 20, những người đã luôn đồng hành, chia sẻ và cùng tôi vượt qua những thử thách trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Tình bạn và sự hỗ trợ của các bạn

là nguồn động lực lớn để tôi có được kết quả ngày hôm nay

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè, những người đã luôn

là hậu phương vững chắc, chỗ dựa tinh thần, luôn động viên và khích lệ tôi trong mọi hoàn cảnh Sự yêu thương và ủng hộ của mọi người là nguồn động lực to lớn giúp tôi luôn bền bỉ và tràn đầy năng lượng trong suốt quá trình nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn!

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Khóa luận tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PSG Nguyễn Vinh Tiến Các số liệu, kết quả nghiên cứu hoàn toàn trung thực và chưa từng công bố ở công trình nghiên cứu khoa học nào khác

Sinh viên thực hiện

Hồ Thị Như Quỳnh

iv

MỤC LỤC:

TÓM TẮT i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU: ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về vật liệu Ca3Co2-xFexO6: 1

1.1.1 Giới thiệu vật liệu: 1

1.2 4-Nitrophenol: 3

1.2.1 Giới thiệu 4-Nitrophenol: 3

1.1.2 Ứng dụng 4 - Nitrophenol: 4

1.3.1 Thực trạng của nước thải công nghiệp: 6

1.3.2 Đặc trưng của nước thải ngành công nghiệp: 6

1.3.3 Các phương pháp xử lý nước thải ngành công nghiệp: 7

1.4 Tổng quan về hydro hoá xúc tác với NaBH4 9

1.4.1 Khái niệm: 9

1.4.2 Cơ chế và ứng dụng: 11

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

2.1 Hoá chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu: 14

2.1.1 Hóa chất: 14

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị: 14

2.1.3 Quy trình tổng hợp vật liệu Ca₃Co₂₋ₓFeₓO₆: 15

2.1.4 Quy trình khảo sát hoạt tính xúc tác của Ca₃Co₂₋ₓFeₓO₆: 16

v

2.1.5 Quy trình tái sử dụng hoạt tính xúc tác của Ca3Co2-xFexO6: 18

2.2 Các phương pháp phân tích cấu trúc và tính chất của vật liệu 19

2.2.1 Quang phổ hấp thu tử ngoại khả kiến: 19

2.2.2 Nhiễu xạ tia X: 20

2.2.3 Kính hiển vi điện tử quét: 22

2.2.4 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier: 22

CHƯƠNG 3: BÀN LUẬN KẾT QUẢ: 24

3.1 Đặc trưng của vật liệu: 24

3.1.1 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier: 24

3.1.2 Hình thái học vật liệu: 31

3.2 Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu Ca3Co2-xFexO6 32

3.2.1 Khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu Ca3Co2-xFexO6 32

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH: 34

3.2.3 Khả năng tái sử dụng của vật liệu 37

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

PHỤ LỤC 45

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Tính chất của 4 – NP 5

Bảng 2.1: Danh mục các hóa chất sử dụng trong thực nghiệm 14

Bảng 2.2: Khối lượng tác chất (g) để điều chế vật liệu Ca₃Co₂₋ₓFeₓO₆ 15

Bảng 2.3: Độ hấp thu của dung dịch 4 – NP 16

Bảng 3.1: Kích thước tinh thể của vật liệu Ca3Co2-xFexO6 từ kết quả XRD 31

vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể của vật liệu Ca3Co2O6 [2] 1

Hình 1.2: Phương pháp hấp phụ [30] 7

Hình 1.3: Phương pháp khử xúc tác [31] 8

Hình 1.4: Phương pháp oxide hoá xúc tác [32] 8

Hình 1.5: Phương pháp quang xúc tác [33] 9

Hình 1.6: Phương pháp phân huỷ Fenton [34] 9

Hình 1.7: Cơ chế Langmuir-Hinshelwood [43] 12

Hình 2.1: Quy trình tổng hợp vật liệu Ca₃Co₂₋ₓFeₓO₆ 16

Hình 2.2: Dãy dung dịch chuẩn của 4 - NP 17

Hình 2.3: Đường chuẩn của dung dịch 4 – NP 17

Hình 2.4: Quy trình khảo sát hoạt tính xúc tác của Ca₃Co₂₋ₓFeₓO₆ 18

Hình 2.5: Quy trình tái sử dụng hoạt tính xúc tác của Ca3Co2-xFexO6 19

Hình 2.6: Nguyên lí hoạt động của máy đo UV- Vis [12] 20

Hình 2.7: Máy đo UV-Vis (Hitachi-U5320) [40] 20

Hình 2.8: Nguyên lí hoạt động của XRD [23] 21

Hình 2.9: Máy đo SEM TM4000, Hitachi, Nhật [25] 22

Hình 2.10: Máy FI-IR 4700, Jasco, Nhật [32] 22

Hình 3.1: Phổ FT-IR của vật liệu Ca3Co2-xFexO6 tỷ lệ x = 0, x = 0.1, x = 0.2, x = 0.3 với nhiệt độ 800, 900, 10000C trong 10 giờ 26

Hình 3.2: Kết quả phổ FT – IR của vật liệu Ca3Co2-xFexO6 tỷ lệ x = 0, x = 0.1, x = 0.2, x = 0.3 tại 1000oC trong 8 giờ, 10 giờ, 12 giờ 28

Hình 3.3: Phổ XRD của vật liệu Ca3Co2-xFexO6 30

Hình 3.4: Ảnh SEM của vật liệu Ca3Co2-xFexO6 31

Hình 3.5: Kết quả phổ UV – Vis của phản ứng khử 4 – NP theo sự thay đổi x 32

Hình 3.6: Hằng số tốc độ biểu kiến của vật liệu trong phản ứng khử 4 – NP 34

Hình 3.7: Kết quả phổ UV – Vis của phản ứng khử 4 – NP theo sự thay đổi pH 35

Hình 3.8: Hằng số tốc độ biểu kiến k ảnh hưởng theo sự thay đổi pH 36

Hình 3.9: Hiệu suất khử 4 – NP của vật liệu với chu kì tái sử dụng 4 lần 38

L - H Langmuir - Hinshelwood Langmuir - Hinshelwood

SEM Scanning Electron

Microscope

Kính hiển vi điện tử quét

XRD X - Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X

FT - IR

Fourier Transform Infrared Spectroscopy

Phổ hồng ngoại biến đổi

Fourier

UV - Vis Ultraviolet - visible Tử ngoại - khả kiến

ix

MỞ ĐẦU:

Vật liệu Ca3Co2O6 nổi bật trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng nhờ vào các tính chất độc đáo của nó Trong lĩnh vực vật liệu điện tử, Ca3Co2O6 được nghiên cứu vì tính dẫn điện và từ tính của nó, giúp phát triển các thiết bị cảm biến và bộ nhớ điện tử với hiệu suất cao Trong ngành công nghiệp năng lượng, vật liệu này có tiềm năng trong việc cải thiện hiệu suất của các thiết bị lưu trữ năng lượng, như pin, nhờ vào khả năng

ổn định và hiệu suất điện hóa của nó Ngoài ra, Ca3Co2O6 còn được xem xét cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp chế tạo vật liệu chịu nhiệt, nhờ vào khả năng chịu nhiệt cao và độ bền trong điều kiện khắc nghiệt Vật liệu này cũng có thể đóng góp vào việc phát triển các lớp phủ chống ăn mòn, giúp bảo vệ các bề mặt trong môi trường có tính ăn mòn cao Những đặc tính vượt trội này làm cho Ca3Co2O6 trở thành một vật liệu quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và nghiên cứu, mở ra cơ hội cho các ứng dụng công nghệ tiên tiến

Các nghiên cứu cho thấy rằng việc thay đổi tỉ lệ pha tạp có thể dẫn đến những biến đổi đáng kể trong tính chất vật lý và hóa học của vật liệu, từ đó tạo ra các đặc tính mới hoặc cải thiện các đặc tính hiện có Điều này mở ra cơ hội nghiên cứu sâu hơn về sự tương tác giữa các thành phần trong cấu trúc tinh thể và các cơ chế hoạt động của vật liệu Đồng thời, việc điều chế và khảo sát vật liệu tại các tỉ lệ khác nhau cũng giúp tối ưu hóa các điều kiện tổng hợp và tìm ra điều kiện tối ưu nhất cho các ứng dụng công nghiệp hoặc nghiên cứu Vì vậy, việc điều chế và nghiên cứu vật liệu Ca3Co2O6 với các tỉ lệ pha tạp khác nhau không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn và tiềm năng cho ngành công nghiệp

Để tìm ra hướng mới cho việc ứng dụng vật liệu Ca3Co2O6, chúng tôi đề xuất nghiên cứu khả năng phân hủy 4 – NP trong điều kiện phòng thí nghiệm của chúng tôi Việc ứng dụng vật liệu này vào quá trình phân hủy không chỉ giúp kiểm tra và tối ưu hóa hiệu quả của vật liệu mà còn mở ra cơ hội phát hiện các ứng dụng tiềm năng khác

Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu:

Mục tiêu của khóa luận này là tổng hợp thành công vật liệu Ca3Co2-xFexO6 bằng phương pháp sol-gel và đánh giá hiệu quả xúc tác của nó trong phản ứng khử 4-nitrophenol Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi sẽ thực hiện một quy trình nghiên cứu Đầu tiên, vật liệu tổng hợp sẽ được phân tích bằng các thiết bị hiện đại để xác định các đặc trưng cấu trúc và hình thái Sau đó, chúng tôi sẽ tiến hành kiểm tra hoạt tính xúc tác của vật liệu

x

Cuối cùng, chúng tôi sẽ khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác, từ đó cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách cải thiện hiệu quả của vật liệu

Cấu trúc luận văn:

Bố cục của luận văn được sắp xếp thành ba chương chính:

CHƯƠNG 1: Tổng quan

Chương này sẽ trình bày một cái nhìn tổng quát về các khái niệm cơ bản liên quan đến nghiên cứu, đồng thời cung cấp một cái nhìn tổng quan về vật liệu Ca3Co2-xFexO6 Phần này sẽ đề cập đến các ứng dụng và lý thuyết cơ bản về những vật liệu này

CHƯƠNG 2: Thực nghiệm - Phương pháp nghiên cứu

Chương này sẽ mô tả chi tiết các loại hóa chất, quy trình tổng hợp vật liệu, cũng như các thiết bị và máy móc được sử dụng trong suốt quá trình thực nghiệm Đồng thời, phần này cũng sẽ giới thiệu lý thuyết nền tảng của các phương pháp phân tích được áp dụng, giúp hiểu rõ hơn về các kỹ thuật phân tích kết quả

CHƯƠNG 3: Kết quả - Bàn luận:

Chương cuối cùng sẽ tập trung vào việc phân tích các kết quả thực nghiệm thu được và thảo luận về ý nghĩa của những kết quả này Phần này sẽ đánh giá mục tiêu nghiên cứu

đã đề ra, đồng thời làm rõ các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác của vật liệu và đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về vật liệu Ca 3 Co 2-x Fe x O 6 :

1.1.1 Giới thiệu vật liệu:

Những năm trở lại đây, Ca₃Co₂O₆ trở thành vật liệu được chú ý trong lĩnh vực vật liệu điện

từ Với tính chất từ tính độc đáo, vật liệu này đã góp phần tăng hiệu suất các thiết bị cảm biến

và bộ nhớ điện tử [1] Trong ngành công nghiệp năng lượng, Ca₃Co₂O₆ cũng nổi bật với tính

ổn định và hiệu suất điện hóa cao trong việc cải nâng cao khả năng dự trữ năng lượng của các thiết như pin [2] Hơn nữa, chúng còn được ứng dụng trong công nghiệp chế tạo vật liệu chịu nhiệt nhờ khả năng chịu nhiệt ở nhiệt độ cao [3] Ca₃Co₂O₆ cũng có tiềm năng phát triển các lớp phủ chống ăn mòn, bảo vệ bề mặt trong môi trường ăn mòn cao Những đặc tính ưu việt của Ca₃Co₂O₆ sẽ góp phần cho các ứng dụng công nghệ tiên tiến ngày nay

Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể của vật liệu Ca3Co2O6 [2]

Ca₃Co₂O₆ có cấu trúc lục giác với nhóm không gian R3c, trong đó chuỗi Co₂O₆ kéo dài theo trục c và hình thành mạng tam giác trên mặt phẳng ab Các chuỗi này bao gồm các khối bát diện CoO₆ (tại vị trí CoI) và lăng kính tam giác CoO₆ (tại vị trí CoII) [3]

Thông qua các nghiên cứu, khi pha tạp kim loại chuyển tiếp và kim loại kiềm, vật liệu

Ca3Co2O6 sẽ làm thay đổi cấu trúc và tính chất của vật liệu Cụ thể, theo nghiên cứu của ông Alexander Mantilla, pha tạp Mn trong Ca3Co2O6 làm nâng cao độ từ hóa, cải thiện khả năng

từ trường yếu và điều chỉnh điểm Curie Những cải tiến đó mở rộng khả năng ứng dụng cho các thiết bị từ tính tiên tiến [4] Ngoài ra, việc thay đổi Zn trong cấu trúc Ca₃Co₂O₆ sẽ ảnh hưởng đến từ tính của vật liệu, đặc biệt ở nhiệt độ thấp Mục đích của nghiên cứu này là để khám phá cách thay thế Zn có thể giảm thiểu sự rối loạn từ tính ở nhiệt độ thấp, từ đó nâng

2

cao từ tính của vật liệu Sự quan trọng của điều này nằm ở việc tối ưu hóa hiệu suất vật liệu cho các ứng dụng từ tính Nghiên cứu của M Xinmin và Y Wen nhấn mạnh vào vấn đề xem xét ảnh hưởng của pha tạp Na và Ni vào Ca₃Co₂O₆ đối với cấu trúc điện tử cùng với tính chất nhiệt điện của vật liệu Việc pha tạp này có khả năng nâng cao tính chất nhiệt điện, mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu trong công nghệ chuyển đổi năng lượng [6]

Thông qua các nghiên cứu, khi tăng hàm lượng Fe trong vật liệu Ca₃Co₂O₆, các thông số mạng

a và c tăng nhẹ, cho thấy sự thay đổi tinh thể do sự thay thế của Co³⁺ (bán kính ion 0,545 Å) bằng Fe³⁺ (bán kính ion 0,645 Å) Phân tích kết quả chỉ ra rằng Fe³⁺ thay đổi vị trí của Co³⁺ trong cấu trúc chỉ gây biến dạng nhẹ trong mạng tinh thể Fe chủ yếu chiếm các vị trí bát diện xoắn [6] Chỉ có tính chất từ của vật liệu Ca3Co2-xFexO6 được họ tập trung nghiên cứu [7-10]

1.1.2 Các phương pháp tổng hợp:

Các phương pháp tổng hợp vật liệu Ca₃Co₂₋ₓFeₓO₆ (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3) đã được nghiên cứu bao gồm phương pháp sol-gel và phương pháp phản ứng pha rắn Dựa vào những đặc điểm riêng, phù hợp với các mục đích nghiên cứu và ứng dụng khác nhau để sử dụng phương pháp cho phù hợp nhất với mục tiêu nghiên cứu

Các phương pháp tổng hợp vật liệu Ca3Co2-xFexO6 (x = 0, 0,1, 0,2, 0,3) đã được nghiên cứu, bao gồm phương pháp sol-gel và phương pháp phản ứng pha rắn Mỗi phương pháp này đều

có những đặc điểm riêng và phù hợp với những mục đích nghiên cứu, ứng dụng khác nhau Các mẫu Ca3Co2-xFexO6 đa tinh thể (x = 0, 0,1, 0,2, 0,3) được điều chế nhờ vào phương pháp sol-gel [11] Quá trình tổng hợp sol-gel dựa trên các phản ứng thủy phân và ngưng tụ của tiền chất phân tử để tạo ra các vật liệu vô cơ Để sản xuất polyme vô cơ và vật liệu hữu cơ, phương pháp này được chứng minh là rất hiệu quả, với ưu điểm chính là khả năng thực hiện quá trình trong điều kiện rất ổn định Khác với các quy trình ở trạng thái rắn, phương pháp Sol-gel cho phép kiểm soát các phản ứng ở cấp độ phân tử, từ đó chuyển đổi tiền chất thành sản phẩm cuối cùng một cách chính xác Phương pháp này cũng tỏ ra rất hiệu quả, đặc biệt là trong việc tổng hợp các hạt nano có hình thái tinh thể đồng nhất, độ tinh khiết cao và tính đồng nhất tốt Tuy nhiên, hóa học sol-gel khá phức tạp do khả năng phản ứng cao của tiền chất oxit kim loại với nước, cùng với vai trò kép của nước như là phối tử và dung môi Ngoài ra, quá trình này yêu cầu kiểm soát nhiều thông số phản ứng, như tốc độ thủy phân và ngưng tụ của tiền chất oxit kim loại, pH, nhiệt độ, phương pháp trộn, tốc độ oxy hóa đảm bảo lặp lại tốt của quá trình tổng hợp [12] Để thực hiện tổng hợp vật liệu này, cần tiến hành các bước sau: Ca(NO₃)₂·4H₂O (99,0%), Co(NO₃)₂·6H₂O (99,99%) và Fe(NO₃)₃·9H₂O (99,999%) được chuẩn bị theo tỷ lệ

3

cation mong muốn Các tiền chất này được sử dụng cùng với axit citric (99,0%) làm chất tạo phức hữu cơ-kim loại Sau khi khuấy đều trong 30 phút để đảm bảo sự đồng nhất, dung dịch được để ở 80°C trong bể điều nhiệt để hình thành sol Tiếp theo, sol được sấy khô để loại bỏ nước, tạo thành xerogel Xerogel này tự bốc cháy ở khoảng 200°C Sau cùng, bột tro đã thu thập được nung ở 1000°C trong 1 giờ để tăng độ kết tinh và thu được pha mong muốn [11] Ngoài ra, có thể tổng hợp vật liệu này bằng cách áp dụng phương pháp phản ứng trạng thái rắn phổ biến Một hỗn hợp cân bằng mol của CaO, Co3O4 và Fe2 O3 được nung ở 800°C trong

24 giờ Khi bột nung đã nghiền kỹ, nó được ép thành dạng que dưới áp suất 2 tấn/cm2 rồi nung thêm 48 giờ với một số lần nghiền ở giữa Thí nghiệm tán xạ neutron được tến hành trên các mẫu bột [13] Phương pháp phản ứng trạng thái rắn là một công nghệ đáng chú ý trong hóa học vật liệu, đặc biệt trong việc tổng hợp các hợp chất vô cơ và gốm sứ Phương pháp này có ưu điểm là khả năng tạo ra sản phẩm có độ tinh khiết cao nhờ loại bỏ hiệu quả tạp chất trong quá trình nung và tinh chế Phương pháp này cũng cho phép kiểm soát kích thước hạt

và cấu trúc tinh thể của sản phẩm, mang lại các đặc tính mong muốn Tuy nhiên, phương pháp phản ứng pha rắn cũng có những nhược điểm đáng kể Nhiệt độ yêu cầu rất cao làm tăng chi phí năng lượng và đòi hỏi thiết bị nung chuyên dụng Thời gian phản ứng thường kéo dài, giảm hiệu quả sản xuất Hơn nữa, việc kiểm soát tính đồng nhất của phản ứng và kích thước hạt có thể gặp khó khăn, cho ra sản phẩm phụ không mong muốn Vì vậy, mặc dù phương pháp phản ứng pha rắn mang lại nhiều lợi ích trong việc tổng hợp vật liệu, nhưng cũng có thách thức cần phải giải quyết

1.2 4 – Nitrophenol:

1.2.1 Giới thiệu 4 – Nitrophenol:

4-Nitrophenol (4 – NP) là một hợp chất hữu cơ có nhóm nitrophenol và đặc trưng bởi nhóm hydroxyl (-OH) và nhóm nitro (-NO2) liên kết với nhau trên vòng benzen Sự có mặt của nhóm nitro (chất hút electron mạnh) làm tăng tính axit của 4-NP, khiến nó trở thành axit yếu hơn so với phenol thông thường [14]

4 – NP được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, và các chất trung gian cho tổng hợp hữu cơ Đặc biệt, 4-NP còn được ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong các phản ứng hóa học nhờ khả năng thay đổi màu sắc khi pH của dung dịch biến đổi [15]

4 – NP có độc tính nghiêm trọng ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường Hợp chất này tích tụ trong nội tạng động vật và gây ra nhiều tác hại Dựa vào các nghiên cứu cho thấy

4 – NP gây nguy hại cho hệ thần kinh trung ương, gan, thận, và hệ tuần hoàn Độc tính của 4

4

– NP rất cao khi tiếp xúc qua đường miệng, hô hấp, hoặc tiếp xúc trực tiếp với da, và gây ra tác dụng cấp tính lẫn mãn tính [16] Các nghiên cứu phơi nhiễm cấp tính của 4 – NP ở động vật, chẳng hạn như xét nghiệm LC50 ở chuột, chỉ ra rằng 4 – NP có độc tính cao sau khi tiếp xúc qua đường miệng hoặc qua da Để giảm thiểu tác động độc hại của 4 – NP, tổng công ty

An toàn Môi trường đã đặt ra giới hạn nồng độ 0,43 µM cho hợp chất này trong nước [17] Nghiên cứu về 4 – NP trong việc tìm kiếm các phương pháp xử lý và phân hủy hợp chất này

do tính độc hại của nó Nhiều phương pháp đã được các nhà khoa học nghiên cứu và phát triển như quang xúc tác, sử dụng các chất xúc tác như TiO₂ và g-C₃N₄ để phân hủy 4 – NP thành các hợp chất ít độc hại hơn Ví dụ, các nghiên cứu hiện nay chỉ ra hạt nano TiO₂ có thể phân hủy 4 – NP một cách tối ưu khi được kích thích bởi ánh sáng UV [18]

Bên cạnh việc xử lý 4 – NP là phát triển công nghệ vừa hiệu quả vừa tối ưu chi phí và bảo vệ với môi trường Hiện nay, các nghiên cứu chú tâm vào tạo ra các vật liệu mới như nanocomposite, quang xúc tác, phương pháp sinh học, và xúc tác hydro hóa để tìm kiếm giải pháp mới cho việc xử lý 4 – NP Sự phát triển trong các lĩnh vực này hứa hẹn mang lại các phương pháp tiếp cận hiệu quả và bền vững hơn để xử lý 4 – NP [14]

4 – NP mang lại nhiều ứng dụng công nghiệp, nhưng sự xuất hiện của nó trong ảnh hưởng không nhỏ do độc tính cao Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả và bền vững là vô cùng cần thiết Các cải tiến trong quang xúc tác, công nghệ xử lý, và phát triển vật liệu mới đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động tiêu cực của 4 – NP Những giải pháp này không chỉ giúp làm sạch môi trường mà còn bảo vệ sức khỏe con người, góp phần xây dựng một môi trường sống an toàn và bền vững hơn

1.1.2 Ứng dụng 4 – Nitrophenol:

4 – NP sử dụng phổ biến trong y học, thuốc trừ sâu, chất nổ, thuốc nhuộm và các ngành công nghiệp khác [19] Phần lớn 4 – NP có nguồn gốc từ quá trình sản xuất phân bón, đặc biệt là các hợp chất lân hữu cơ, gồm có parathion, methyl parathion và methamidophos, hoạt động như thuốc trừ sâu có khả năng gây hại nghiêm trọng cho con người, thực vật và các sinh vật khác 4 – NP được sử dụng làm chất trung gian trong sản xuất thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu, gây ô nhiễm nguồn nước [20] Do tính hòa tan cao của 4 – NP trong nước, hợp chất này dễ dàng khuếch tán và tích tụ trong môi trường, dẫn đến nguy cơ ung thư cao [20] Nhằm đảm bảo sức khỏe cộng đồng và môi trường, Cơ quan Môi trường Châu Âu đã quy định giới hạn tối đa cho phép của thuốc trừ sâu trong nước uống là 0,1 g/l Những quy định này nhằm kiểm soát mức độ ô nhiễm nước và giảm thiểu tác động tiêu cực của các hóa chất độc hại đối với

5

sức khỏe con người và hệ sinh thái Bằng cách thiết lập giới hạn này, các cơ quan quản lý đảm bảo rằng nước uống không chịu ảnh hưởng của các hóa chất độc hại [21] Các hợp chất như 3-ethyl-4-NP, 4,6-dinitrocresol, methyl parathion và fenitrothion đều chứa 4 – NP trung gian và được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp để xử lý lúa mì, ngô và các loại cây trồng khác [22] Các hợp chất này có xu hướng thấm vào bề mặt nước và trầm tích và có thể tồn tại trong môi trường nước Các dẫn xuất 4 – NP này dễ dàng hòa tan trong nước uống, tiềm ẩn nguy cơ đối với nguồn nước và sức khỏe cộng đồng [22]

1.2.3 Cấu trúc hoá học của 4-NP:

Nhóm nitro trong phân tử 4 – NP có tính chất oxy hóa mạnh, giúp phân tử này dễ dàng tham gia vào các phản ứng khử Đồng thời, nhóm hydroxyl gắn trên vòng benzen làm tăng tính hòa tan của nó trong nước Những đặc điểm cấu trúc này làm cho 4 – NP trở thành một hợp chất

quan trọng trong nghiên cứu hóa học cũng như trong các phương pháp xử lý môi trường [14]

Bảng 1.1: Tính chất của 4 – NP [13]

Tên IUPAC 4- nitrophenol

Tên khác 4-hydroxynitrobenzene

Công thức hóa học C6H5NO3

Khối lượng phân tử 139.110 g/mol

Bước sóng hấp thu tối đa 405 nm

Màu sắc Tinh thể không màu đến vàng nhạt

Cấu trúc phân tử

6

1.3 Nước thải ngành công nghiệp:

1.3.1 Thực trạng của nước thải công nghiệp:

4 – NP có trong nước thải công nghiệp gây ra những vấn đề nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe con người Là một hợp chất độc hại với khả năng phân hủy sinh học thấp, 4 – NP thường được tìm thấy trong nước thải của các ngành công nghiệp như dược phẩm, sản xuất thuốc nhuộm, và nhuộm vải [23]

Hợp chất này làm giảm đa dạng sinh học và gây rối loạn hệ thống nội tiết của thủy sinh Ngay

cả ở nồng độ thấp, 4 – NP có thể gây tổn thương tế bào và ức chế sự phát triển của cá và động vật không xương sống Một nghiên cứu chỉ ra rằng nồng độ 4-NP ở mức 0,1 mg/L có thể làm suy giảm chức năng gan ở cá vàng [24]

Tiếp xúc lâu dài với 4 – NP gây ra kích ứng da, tổn thương gan và thận, cũng như làm tăng nguy cơ ung thư Hợp chất này còn gây đột biến gen, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe sinh sản và sự phát triển của con người Các nghiên cứu cho thấy công nhân làm việc trong môi trường có sự hiện diện của 4 – NP có tỉ lệ cao mắc các bệnh về đường hô hấp, phơi bày các rủi ro nghiêm trọng đối với sức khỏe có liên quan đến hợp chất này [25]

Nồng độ 4 – NP trong nước thải công nghiệp có từ vài microgam đến vài miligam mỗi lít [26] Nước thải từ ngành dược phẩm có thể chứa 4 – NP với nồng độ lên đến 10 mg/L, vượt

xa mức an toàn cho phép Thêm vào đó, nước thải từ các nhà máy sản xuất thuốc nhuộm cũng

có thể chứa 4 – NP với nồng độ cao tới 5 mg/L, gây ra nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng đối với nguồn nước ngầm và các dòng chảy lân cận [27]

Để giải quyết vấn đề nước thải công nghiệp một cách hiệu quả, việc áp dụng các biện pháp quản lý và xử lý chuyên sâu là điều cần thiết Các nhà sản xuất nên chủ động tích hợp công nghệ và quy trình sản xuất hiện đại Đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải tiên tiến và hiệu quả đóng vai trò quan trọng trong việc tăng chất lượng nước thải công nghiệp Sự kết hợp giữa các giải pháp kỹ thuật tiên tiến và quản lý nghiêm ngặt sẽ đóng góp vào việc bảo vệ môi

trường và đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành

1.3.2 Đặc trưng của nước thải ngành công nghiệp:

Độ ổn định của 4 – NP trong nước thải công nghiệp liên quan đến tính hòa tan trong nước và cấu trúc hóa học bền vững của nó Sự ổn định này làm cho 4 – NP khó bị phân hủy qua các phương pháp xử lý sinh học thông thường Thông qua các nghiên cứu chỉ ra rằng 4 – NP có thể hiện hữu lâu dài trong môi trường, tác động xấu đối với hệ sinh thái thủy sinh cũng như sức khỏe con người [28]

7

Sự ổn định và khó phân hủy của 4 – NP đòi hỏi phải áp dụng các phương pháp xử lý hiện đại

và hiệu quả để giảm thiểu tác động tiêu cực của nó Hiện nay, nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý nước thải chứa 4 – NP đang được đẩy mạnh để tìm kiếm các giải pháp bền vững

và hiệu quả hơn [29]

1.3.3 Các phương pháp xử lý nước thải ngành công nghiệp:

Phương pháp hấp phụ là một trong những kỹ thuật hiệu quả và phổ biến nhất để loại bỏ 4 –

NP khỏi nước thải, và đã được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý môi trường Ưu điểm chính của phương pháp này nằm ở khả năng loại bỏ các hợp chất hữu cơ một cách hiệu quả, đặc biệt là ở nồng độ thấp, giúp đạt được hiệu suất xử lý cao So với nhiều kỹ thuật khác, phương pháp hấp phụ có chi phí thấp hơn, khiến nó trở thành một lựa chọn kinh tế và khả thi cho các ứng dụng thực tế Thiết bị và công nghệ sử dụng trong hấp phụ thường khá đơn giản,

dễ vận hành và bảo trì, điều này giúp giảm thiểu chi phí vận hành và quản lý hệ thống [30] Một trong những thách thức lớn nhất là khả năng hấp phụ của chất hấp phụ thường bị giới hạn Khi các vị trí hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ đã được lấp đầy, hiệu suất xử lý sẽ giảm đáng kể, yêu cầu phải thay thế hoặc tái sinh chất hấp phụ Quá trình tái sinh này không phải lúc nào cũng dễ thực hiện và thường đòi hỏi các quy trình phức tạp hoặc sử dụng hóa chất, điều này có thể làm tăng chi phí và tạo ra những vấn đề môi trường mới Vì vậy, việc phát triển các chất hấp phụ mới có khả năng hấp phụ cao hơn và dễ dàng tái sinh hơn là một hướng

đi quan trọng để nâng cao hiệu quả của phương pháp này trong việc xử lý 4-NP cũng như các chất ô nhiễm khác trong nước thải [30]

Hình 1.2: Phương pháp hấp phụ [30]

Quá trình khử xúc tác, sử dụng các chất xúc tác như Pd hoặc Pt, chuyển hóa 4 – NP thành các chất có độc tính thấp hơn như amin, đạt hiệu suất khử cao và có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp

Hình 1.4: Phương pháp oxide hoá xúc tác [32]

9

Phương pháp quang xúc tác, với việc sử dụng các chất xúc tác như TiO₂ được kích hoạt bởi ánh sáng, cho phép phân hủy 4 – NP hiệu quả mà không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại Tuy nhiên, mức độ tối ưu của phương pháp này dụa vào cường độ ánh sáng và có chi phí cao [33]

Hình 1.5: Phương pháp quang xúc tác [33]

Phương pháp phân hủy Fenton sử dụng phản ứng giữa hydroperoxit (H₂O₂) và sắt (II) (Fe²⁺)

để tạo ra các gốc tự do hydroxyl (OH•), giúp phân hủy 4 – NP Phương pháp này có hiệu suất

xử lý cao và khả năng xử lý nhiều loại chất ô nhiễm khác nhau [34]

Hình 1.6: Phương pháp phân huỷ Fenton [34]

1.4 Tổng quan về hydro hoá xúc tác với NaBH 4

1.4.1 Khái niệm:

Quá trình hydro hóa xúc tác là một phản ứng hóa học quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp để chuyển đổi các hợp chất không bão hòa, chẳng hạn như alken và alkin, thành các hợp chất bão hòa như alkan Quá trình này diễn ra bằng cách thêm phân tử hydro (H₂) vào hợp chất cần chuyển đổi Điều đặc biệt của phản ứng này là cần có sự hiện diện của chất xúc tác, thường là các kim loại chuyển tiếp như Ni, Pd, Pt hoặc Ru Các chất xúc tác này

mà còn làm tăng hiệu suất chuyển hóa của quá trình hydro hóa Chất xúc tác dị thể thường dễ dàng tách khỏi hỗn hợp phản ứng sau khi quá trình kết thúc, giúp tái sử dụng và giảm thiểu các chi phí liên quan đến việc tái tạo và thay thế chất xúc tác [36] Điều này thường được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp lớn do tính bền vững và khả năng tái sử dụng cao của chất xúc tác rắn Các hệ thống này có thể vận hành trong thời gian dài với sự ổn định cao, giúp giảm chi phí vận hành và bảo trì Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiều yếu tố như diện tích bề mặt, kích thước hạt và cấu trúc bề mặt của chất xúc tác rắn đều có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính và độ chọn lọc của quá trình hydro hóa Diện tích bề mặt lớn hơn thường mang lại nhiều vị trí hoạt động hơn cho các phản ứng hóa học, trong khi kích thước hạt nhỏ hơn có thể tăng cường khả năng tiếp xúc giữa chất phản ứng và chất xúc tác Cấu trúc bề mặt, bao gồm độ xốp và hình thái của các lỗ, cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các phản ứng, giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ chọn lọc của quá trình Những yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng mà còn tác động đến tính hiệu quả và độ bền của hệ thống xúc tác trong dài hạn [37]

Ngược lại, với hydro hóa xúc tác dị thể, trong phương pháp hydro hóa xúc tác đồng thể, chất xúc tác tan hoàn toàn trong pha lỏng, tạo ra một môi trường đồng nhất cho quá trình phản ứng [37] Các chất xúc tác thường là các hợp chất phức của kim loại, và chúng có thể dễ dàng điều chỉnh thông qua việc thay đổi các ligand xung quanh kim loại trung tâm Điều này mang lại

sự linh hoạt cao trong việc kiểm soát hoạt tính và độ chọn lọc của phản ứng, cho phép các nhà khoa học và kỹ sư tối ưu hóa quá trình để đạt được sản phẩm mong muốn với hiệu suất cao nhất Tuy nhiên, xúc tác đồng thể cũng có một số thách thức đáng kể, nổi bật nhất là việc tách chất xúc tác ra khỏi sản phẩm sau khi phản ứng hoàn tất Do chất xúc tác đã hòa tan trong dung dịch, quá trình tách nó khỏi sản phẩm thường phức tạp và tốn kém Các phương pháp tách thông thường, như chiết xuất, chưng cất hoặc sử dụng màng lọc, đòi hỏi thiết bị chuyên

11

dụng và quy trình phức tạp Điều này không chỉ làm tăng chi phí sản xuất mà còn gây khó khăn trong việc tái sử dụng chất xúc tác, ảnh hưởng đến tính kinh tế và bền vững của quá trình [37]

1.4.2 Cơ chế và ứng dụng:

Pradhan và cộng sự [38] đã tiến hành nghiên cứu quá trình khử 4-NP sử dụng các điện cực vi

mô (GME) đang phát triển và các điện cực vi mô hoàn chỉnh (FGME) với các hạt nano bạc (Ag NPs) trong dung dịch nước Kết quả cho thấy quá trình khử tuân theo động học bậc nhất với FGME, nhưng lại tuân theo động học bậc không với GME Trong một nghiên cứu khác, Saha và cộng sự [39] cũng báo cáo rằng động học bậc không cũng xuất hiện đối với các hạt nano bạc và vàng (Ag và Au NPs) ổn định bởi calcium-alginate Họ đề xuất rằng cơ chế khử

4 – NP là một quá trình chuyển điện tử sáu electron, trong đó các hạt kim loại đóng vai trò trung gian trong các phản ứng oxi hóa khử, được điều chỉnh bởi thế điện hóa của chúng [40, 41] Trong trường hợp của 4 – NP, sự chuyển điện tử diễn ra giữa BH4- và nitrophenolate thông qua sự hấp phụ của các phân tử phản ứng lên bề mặt chất xúc tác Sau đó, các phân tử này khuếch tán đến vị trí hoạt động, tạo thành một phức hợp bề mặt, phức hợp này sẽ phản ứng để tạo ra sản phẩm hấp phụ, và cuối cùng là giải hấp để hoàn thành quá trình Panigrahi

và cộng sự [42] cũng đề xuất một cơ chế tương tự, trong đó các ion nitrophenolate và borohydride được hút vào bề mặt tích điện dương của ma trận nhựa, thúc đẩy sự chuyển điện

tử từ BH4- đến nitrophenolate bằng cách sử dụng bề mặt các hạt nano vàng (Au NPs) Quá trình khử xúc tác bắt đầu khi NaBH4 được thêm vào và các hạt kim loại khởi động quá trình khử bằng cách truyền electron từ BH4- đến ion nitrophenolate sau khi cả hai được hấp phụ lên

bề mặt chất xúc tác Nồng độ NaBH4 cao giúp tăng pH của môi trường, làm chậm quá trình phân hủy các ion borohydride, và quá trình khử oxy xảy ra nhanh hơn nhiều so với quá trình khử nitrophenol, dẫn đến việc quá trình khử 4 – NP chỉ bắt đầu sau khi tất cả oxide trong hệ thống đã được tiêu thụ, ngăn ngừa sự oxy hóa của sản phẩm 4-AP

Esumi và cộng sự [43] đã nghiên cứu hoạt tính xúc tác của các hạt nano Au, Ag và Pd ổn định bởi dendrimer trong quá trình khử 4 – NP Kết quả chỉ ra rằng phản ứng này bị kiểm soát bởi quá trình khuếch tán Khalavka và cộng sự [44] đã đề xuất cơ chế Eley-Rideal, trong đó chỉ một chất phản ứng, cụ thể là hydrogen, cần được hấp phụ lên bề mặt của các nanorattles Au của họ Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu gần đây đã ủng hộ cơ chế Langmuir-Hinshelwood, theo

đó cả hai chất phản ứng cần được hấp phụ lên bề mặt nanocatalyst trước khi phản ứng diễn ra [39, 45, 46, 47] Saha và cộng sự [39] đã thực hiện một nghiên cứu hệ thống về động học

12

phản ứng của quá trình khử 4 – NP trên bề mặt các NPs bằng cách thay đổi nồng độ ban đầu của borohydride, 4 – NP và các NPs Ag và Au ổn định bởi calcium-alginate Zhang và cộng

sự [46] đã nghiên cứu cơ chế này bằng cách phân tích hoạt tính xúc tác của các NPs Ag được

hỗ trợ trên TiO2 và kết luận rằng một loại hydrogen bề mặt được chuyển đến các NPs Ag bởi borohydride trước khi phản ứng với 4 – NP để tạo ra 4-AP Gần đây, Wunder và cộng sự [45, 47] đã cung cấp một đánh giá chi tiết về động học và thành công áp dụng cơ chế Langmuir-Hinshelwood bằng cách sử dụng các NPs Pt và Au cố định trên bàn chải polyelectrolyte hình cầu (SPB) Các tác giả đã thay đổi nồng độ của 4-NP và NaBH4, lượng chất xúc tác và nhiệt

độ để nghiên cứu sự phụ thuộc của k-app vào nồng độ của 4 – NP và NaBH4, sử dụng đẳng nhiệt Langmuir

Ngược lại, trong hydro hóa xúc tác đồng thể, chất xúc tác hòa tan hoàn toàn trong pha lỏng phản ứng, tạo ra một môi trường đồng nhất cho quá trình Cơ chế hoạt động của phương pháp này thường được gọi là cơ chế Horiuti-Polanyi, trong đó các chất xúc tác đồng thể thường là các phức kim loại có các ligand hữu cơ Điều này cho phép linh hoạt điều chỉnh hoạt tính và

độ chọn lọc của phản ứng Cơ chế phản ứng thường bao gồm các bước: chất xúc tác tạo phức hợp với phân tử phản ứng, chuyển giao hydro từ ligand đến phân tử không bão hòa, và giải phóng sản phẩm bão hòa Mặc dù điều này cho phép kiểm soát chặt chẽ các tham số phản ứng, nhưng việc tách và tái sử dụng chất xúc tác đòi hỏi các phương pháp phức tạp và tốn kém [44]

Hình 1.7: Cơ chế Langmuir-Hinshelwood [43]

Ứng dụng của quá trình hydro hóa xúc tác rất đa dạng và đóng vai trò then chốt trong nhiều ngành công nghiệp Trong ngành dầu mỏ, quá trình này được sử dụng để chuyển đổi các hợp chất không bão hòa có trong dầu thô thành các sản phẩm bão hòa có giá trị, chẳng hạn như xăng và dầu diesel, giúp cải thiện chất lượng và hiệu suất của nhiên liệu Trong ngành thực

13

phẩm, quá trình hydro hóa dầu thực vật được áp dụng rộng rãi để sản xuất margarine, làm thay đổi cấu trúc và tính chất của dầu, từ đó tạo ra các sản phẩm có đặc tính mong muốn Ngoài ra, hydro hóa xúc tác còn được sử dụng trong sản xuất các hợp chất hóa học phức tạp

và dược phẩm, nơi độ chọn lọc và hiệu quả của phản ứng là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng của sản phẩm cuối cùng Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao giá trị của sản phẩm mà còn góp phần quan trọng vào sự phát triển và đổi mới trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau [48]