Nghiên cứu tổng hợp vật liệu mao quản trung bình mn MCM 41

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu mao quản trung bình mn MCM 41 Ngày nay, trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ, nhất là trong công nghiệp hoá học, vật liệu mao quản (VLMQ)¬¬¬ được ứng dụng phổ biến và giữ một vai trò quan trọng. Nhờ có hệ thống mao quản bên trong rất đa dạng nên VLMQ có nhiều tính chất hoá lí hấp dẫn, thu hút được sự quan tâm của nhiều ngành khác nhau như hoá học, vật lí, sinh học, v.v...

1 MỞ ĐẦU Ngày nay, trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ, nhất là trong công nghiệp hoá học, vật liệu mao quản (VLMQ) được ứng dụng phổ biến và giữ một vai trò quan trọng. Nhờ có hệ thống mao quản bên trong rất đa dạng nên VLMQ có nhiều tính chất hoá lí hấp dẫn, thu hút được sự quan tâm của nhiều ngành khác nhau như hoá học, vật lí, sinh học, v.v Do những tính chất hoá lí đặc thù của VLMQ, nên trong công nghiệp hoá học VLMQ được ứng dụng làm chất hấp phụ và chất xúc tác. Thí dụ như VLMQ làm chất hấp phụ, xúc tác trong kỹ nghệ xử lí môi trường, trong công nghiệp chế biến dầu mỏ. Khả năng hấp phụ và xúc tác của VLMQ phụ thuộc vào cấu trúc mao quản (kích thước mao quản, sự phân bố các loại mao quản,…) và phụ thuộc mạnh vào tính chất bề mặt của mao quản. Các quá trình hấp phụ và xúc tác thực chất xảy ra trên bề mặt của VLMQ. Vì vậy, việc nghiên cứu tổng hợp VLMQ song song với quá trình biến tính, cải thiện bề mặt VLMQ đang trở thành một hướng nghiên cứu sôi nổi trong khoa học hiện nay. Các VLMQ trên nền oxit silic (SiO 2 ) trong thời gian gần đây thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học, do chúng có các ưu điểm như: diện tích bề mặt riêng lớn; cấu trúc mao quản đồng đều; tương đối bền nhiệt nên rất thích hợp làm khung nền, chất mang trong xúc tác dị thể. Nhưng có nhược điểm là hoạt tính bề mặt mao quản kém, làm hạn chế khả năng sử dụng của vật liệu. Vì vậy đi đôi với quá trình tổng hợp VLMQ silic là quá trình biến tính bề mặt của vật liệu này. Mục đích biến tính bề mặt là để làm tăng khả năng hoạt động của bề mặt mao quản và có khả năng tạo ra các bề mặt có ái lực hoặc hoạt tính xúc tác chọn lọc. Quá trình biến tính bề mặt VLMQ silic hiện nay được thực hiện theo hai hướng phổ biến: 1. Gắn các kim loại, oxit kim loại, có hoạt tính xúc tác lên bề mặt mao quản. Thí dụ như các hệ xúc tác Pd-Au/SiO 2 , Pt/SiO 2 , Fe-SBA-15, Hướng biến tính này ứng dụng phổ biến để điều chế các xúc tác dị thể trên nền chất mang SiO 2 . 2 2. Lai tạo các nhóm chức hữu cơ hoạt động (-SH, -NH 2 , ) lên bề mặt vô cơ mao quản, biến bề mặt mao quản từ bề mặt vô cơ trở thành bề mặt hữu cơ có khả năng xúc tác, hấp phụ theo mong muốn. Xuất phát từ các đặc điểm trên, trong khóa luận chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu mao quản trung bình Mn-MCM-41” 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XỐP Theo định nghĩa của IUPAC, vật liệu xốp được chia thành ba nhóm chính [18]: • Vật liệu vi xốp (Microporous materials) có đường kính lỗ dưới 20 A o . • Vật liệu xốp mao quản trung bình (Mesoporous materials) có đường kính từ 20 đến 500A o . • Vật liệu lỗ xốp lớn (Macroporous materials) có đường kính lỗ trên 500A o . 1.1.1.Vật liệu vi xốp Vật liệu vi xốp bao gồm từ dạng SiO 2 vô định hình và các vật liệu vô cơ dạng gel cho đến dạng tinh thể, chẳng hạn như các zeolit (aluminosilicat), aluminophotphat, gallophotphat và các vật liệu khác có liên quan. Trong các thập niên cuối của thế kỷ XX, những loại vật liệu này đã tạo được sự quan tâm lớn là do có khả năng ứng dụng rộng rãi của chúng làm xúc tác trong lĩnh vực công nghiệp như tinh chế dầu, hóa dầu, tổng hợp hóa dầu và tinh chế chất. Ngoài ra chúng cũng có một vai trò quan trọng trong việc chế tạo các chất hấp phụ. Tầm quan trọng to lớn của zeolit và các vật liệu liên quan trong xúc tác có thể do tính chất hơn hẳn của nó so với các vật liệu khác. Những ưu điểm đó là [8]: • Diện tích bề mặt và dung lượng hấp phụ lớn. • Có thể điều khiển dễ dàng tính hấp phụ bằng cách điều chỉnh tính ưa nước hoặc kị nước của vật liệu. • Có những kênh mở và lỗ trống rất thích hợp khi tương tác với các phân tử có kích thước từ 5-12A o . Thêm vào đó, điện trường trong các vi lỗ sẽ hoạt hóa nhiều phản ứng. • Với cấu trúc lỗ khác thường tạo cho vật liệu có khả năng nhận diện phân tử. Do đó chúng có thể chọn lọc theo hình dáng phân tử chất phản ứng, trạng thái chuyển tiếp và sản phẩm phản ứng. Điều này được ứng dụng để điều khiển các quá trình nhằm thu được các sản phẩm mong muốn và tránh được các sản phẩm phụ. Ngoài những tính chất trên, khả năng ứng dụng còn phụ thuộc rất nhiều vào tính bền nhiệt và bền thủy nhiệt của vật liệu. Khả năng chịu nhiệt, chống chịu được 4 sự tấn công của hơi nước và hóa chất là rất cần thiết đối với vật liệu được sử dụng làm xúc tác và các lĩnh vực khác. Các zeolit là những vật liệu rất bền, chúng đáp ứng được các điều kiện nói trên, tuy nhiên loaị vật liệu này lại có một hạn chế rất lớn là: không có hiệu quả đối với các ứng dụng trên các phân tử có kích thước lớn hơn đường kính lỗ xốp của chúng (kích thước lỗ lớn nhất của các zeolit khoảng 10- 12A o ). Do đó cần phải tìm các phương pháp tổng hợp để tăng kích thước lỗ xốp mà vẫn không làm mất đi những ưu điểm có lợi của khung tinh thể zeolit. Cách dễ dàng nhất là tăng kích thước chất tạo khuôn và bằng cách này người ta hy vọng có thể tăng kích thước lỗ của vật liệu. Đối với zeolit, kỹ thuật này tỏ ra không thành công. Cho đến đầu những năm 1980, các nhà nghiên cứu của Union Carbide đã khám phá ra kỹ thuật có thể áp dụng được cho những hệ mà trong khung có chứa nhôm và photpho, đó là cấu trúc AℓPO 4 [26]. Những vật liệu này có kích thước lỗ trong khoảng 13-15A o , ví dụ như cloverit [11], VPI-5 [23] và AℓPO 4 -8 [30]. Ngay sau đó, các vật liệu có liên quan như siliconaluminophotphat (SAPOs) và aluminophotphat kim loại (MeAPOs) đã được tổng hợp thành công. Tuy nhiên đa số các vật liệu này lại không có tính bền nhiệt hoặc bền thủy nhiệt. Sự cải tiến có ý nghĩa nhất trong lĩnh vực điều chế các vật liệu tinh thể với lỗ lớn có lẽ là tổng hợp được loại zeolit có hàm lượng silicat cao UTD-1 bởi Balkus và các đồng nghiệp [11]. UTD-1 là hệ thống lỗ xốp một chiều gồm các lỗ dạng elip có kích thước 75A o . UTD-1 có độ bền rất lớn so với VPI-5, AℓPO 4 -8 và cloverit. Cấu trúc tinh thể của nó chưa bị phá vỡ khi đạt đến nhiệt độ 1000 o C, thậm chí khi có mặt của hơi nước. Số trung tâm axit Bronsted trên nó đủ lớn để dùng làm xúc tác trong các quá trình cracking parafin. Tuy nhiên, điểm hạn chế chính của nó lại là ở chỗ chất tạo khuôn, đó là phức chất cơ kim khổng lồ của coban, khi loại bỏ chất tạo khuôn thì một lượng lớn coban vẫn nằm lại trên bề mặt của lỗ xốp. Điều này hạn chế những ứng dụng thực tế của loại zeolit này. Tóm lại, có thể nói rằng mặc dù đã có những tiến bộ đáng chú ý trong việc nghiên cứu nhằm tăng kích thước lỗ của rây phân tử nhưng những vật liệu này vẫn tỏ ra chưa thích hợp để đáp ứng nhu cầu cho các quá trình xúc tác ở thời điểm đó 5 (chẳng hạn để thực hiện các quá trình cracking hoặc hydrocracking các phân tử đầu phân đoạn chân không thì yêu cầu phải có những xúc tác có kích thước lỗ và hốc trống lớn hơn). Để giải quyết vấn đề này người ta tiến hành một số phương pháp: tổng hợp các zeolit với kích thước meso, tổng hợp các vật liệu cấu trúc lớp trống. 1.1.2.Vật liệu mao quản trung bình Có thể nói rằng một trong những khám phá lý thú nhất trong lĩnh vực vật liệu trong khoảng mười năm trở lại đây là sự thành công trong trong quá trình tổng hợp rây phân tử silicat và aluminosilicat có lỗ xốp trung bình với cơ chế “khuôn tinh thể lỏng”. Ngày nay việc nghiên cứu các vật liêu xốp mao quản phát triển mạnh mẽ cả về xác định cơ chế hình thành, nghiên cứu cấu trúc, tổng hợp các vật liệu biến tính… và nó tỏ ra là loại vật liệu có triển vọng nhất trong ứng dụng xúc tác và các lĩnh vực có liên quan [16]. Năm 1992, các nhà nghiên cứu của Mobil Reseach and Development Corporation đã công bố tổng hợp được nhóm vật liệu xốp kích thước lỗ trung bình (mesoporuos materials) được ký hiệu là M41S [13, 22]. Những vật liệu này có đặc điểm: phân bố kích thước lỗ trung bình (đường kính trong khoảng 15-100A o ) và có diện tích bề mặt lớn. Ngày nay người ta đã điều chế được vật liệu MQTB không chứa Si như các oxit kim loại. Các oxit này vốn có diện tích bề mặt hạn chế nhưng có hoạt tính xúc tác, hấp phụ tốt lại rẻ tiền như oxit sắt. Việc thay thế một phần silic trong mạng lưới vật liệu MQTB MCM-41 bằng một số kim loại đã làm thay đổi rất lớn hoạt tính xúc tác cũng như độ bền của chúng và người ta ứng dụng chúng vào phản ứng cracking các phân đoạn dầu nặng, phản ứng trùng ngưng, phản ứng alkyl hoá Friedel-Crafts, phản ứng epoxi hoá các olefin đặc biệt là các olefin có kích thước phân tử lớn. Nhờ ưu điểm diện tích bề mặt lớn, hệ mao quản đồng đều và độ trật tự cao, vật liệu MCM-41 được dùng làm chất mang kim loại cũng như oxit kim loại lên bề mặt của chúng để thực hiện phản ứng xúc tác theo mong muốn. Ví dụ Pd-MCM-41 thể hiện tính chất xúc tác chọn lọc hoá học trong nhiều phản ứng hydro hoá như chuyển xiclohexen thành xiclohexan,… 6 Ngày nay người ta có thể phân tán các hạt siêu mịn kích thước nano, đặc biệt là nano của các kim loại, oxit kim loại quý hiếm có hoạt tính xúc tác cao lên bề mặt của vật liệu MQTB để làm tăng tính chọn lọc, khiến cho giá thành sản phẩm giảm đáng kể. Dựa vào cấu trúc và thành phần người ta phân loại vật liệu MQTB theo hai cách: • Phân loại theo cấu trúc: + Cấu trúc lục lăng (hexagonal): MCM-41, SBA-15, + Cấu trúc lập phương (cubic): MCM-48, SBA-16, + Cấu trúc lớp (laminar): MCM-50, + Cấu trúc không trật tự (disordered): KIT-1, L 3 , a - lục lăng b - Lập phương c - Lớp Hình 1.1. Các dạng cấu trúc vật liệu MQTB • Phân loại theo thành phần: + Vật liệu MQTB chứa silic như: MCM-22, MCM-41, MCM-48, SBA-15, + Vật liệu MQTB không phải silic như: ZrO 2 , TiO 2 MQTB, Fe 2 O 3 , 1.2. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU MAO QUẢN TRUNG BÌNH 1.2.1. Chất định hướng cấu trúc Templat hay chất định hướng cấu trúc hay chất tạo khuôn là tác nhân định hình mạng lưới cấu trúc trong quá trình hình thành vật liệu. Sự có mặt của templat trong gel góp phần làm ổn định mạng lưới nhờ tương tác Hiđro, tương tác tĩnh điện, tương tác Vander Walls. Tác nhân này sẽ định hình của cấu trúc vật liệu thông qua sự định hình của chúng. Dựa vào nguyên tắc trên tổng hợp được vật liệu như mong muốn. 1.2.2. Cơ chế hình thành vật liệu mao quản trung bình Có rất nhiều cơ chế đã được đưa ra để giải thích quá trình hình thành của vật 7 liệu MQTB. Các cơ chế này đều có một đặc điểm chung là có sự tương tác của các chất định hướng cấu trúc với các tiền chất vô cơ trong dung dịch. Để tổng hợp vật liệu MQTB cần ít nhất 3 hợp phần: chất định hướng cấu trúc đóng vai trò làm tác nhân định hướng cấu trúc vật liệu, nguồn vô cơ như silic nhằm hình thành nên mạng lưới mao quản và dung môi (nước, bazơ, ) thường đóng vai trò chất xúc tác trong quá trình kết tinh [24]. Sơ đồ chung có thể mô tả ở hình 1.2. Hình 1.2. Sơ đồ tổng quát hình thành vật liệu MQTB 1.2.2.1.Cơ chế định hướng theo cấu trúc tinh thể lỏng (Liquyd Crystal Templating) [22, 21] Cơ chế này được các nhà nghiên cứu của hãng Mobil đề nghị để giải thích sự hình thành vật liệu M41S (hình 1.3). Hình 1.3. Cơ chế định hướng theo cấu trúc tinh thể lỏng Theo cơ chế này, trong dung dịch các chất định hướng cấu trúc tự sắp xếp thành pha tinh thể lỏng có dạng mixen ống, thành ống là các đầu ưa nước của các phân tử chất định hướng cấu trúc và đuôi kị nước hướng vào trong. Các mixen ống này đóng vai trò làm tác nhân tạo cấu trúc và sắp xếp thành cấu trúc tinh thể lỏng dạng lục lăng. Sau khi thêm nguồn silic vào dung dịch, các phần tử chứa silic tương tác với đầu phân cực của chất định hướng cấu trúc thông qua tương tác tĩnh điện (S + I - , S - I + , trong đó S là chất định hướng cấu trúc, I là tiền chất vô cơ) hoặc tương tác Hiđro (S o I o ) và hình thành nên lớp màng silicat xung quanh mixen ống, quá trình polyme hoá ngưng tụ silicat tạo nên tường vô định hình của vật liệu oxit silic MQTB. Chất định hướng cấu trúc + Tiền chất silicat ⇒ HCTĐ 8 Các dạng silicat trong dung dịch có thể đóng vai trò tích cực trong việc định hướng sự hình thành pha hữu cơ và vô cơ. Mặt khác, kích thước các phân tử của chất định hướng cấu trúc có vai trò quan trọng trong việc thay đổi kích thước mao quản. Thay đổi độ dài phần kị nước của chất định hướng cấu trúc có thể làm thay đổi kích thước mixen, do đó tạo ra khả năng chế tạo các vật liệu MQTB có kích thước mao quản khác nhau. Ngoài ra còn có một số cơ chế khác có cùng ý tưởng được đưa ra nhằm bổ sung cho cơ chế trên. 1.2.2.2.Cơ chế sắp xếp silicat ống (Silicate Rod Assembly) [14] Davis và các cộng sự đã dựa trên phổ 14 N-NMR nhận thấy rằng trong quá trình tổng hợp MCM-41, pha tinh thể lỏng dạng lục lăng của chất định hướng cấu trúc không hình thành trước khi thêm silicat, họ giả thiết sự hình thành 2 hoặc 3 lớp mỏng silicat trên một mixen ống chất định hướng cấu trúc riêng biệt, các ống này ban đầu sắp xếp hỗn loạn sau đó mới thành cấu trúc lục lăng. Quá trình gia nhiệt và làm già dẫn đến quá trình ngưng tụ của silicat tạo thành hợp chất MQTB MCM-41 (hình 1.4). 1.2.2.3.Cơ chế lớp silicat gấp (Silicate Layer puckering) Theo Steel và các cộng sự, các ion chứa silic hình thành trên các lớp và các mixen ống của chất định hướng cấu trúc. Quá trình làm già hỗn hợp làm cho các lớp này gấp lại, đồng thời sự ngưng tụ silicat xảy ra hình thành nên cấu trúc MQTB MCM-41. 1.2.2.4.Cơ chế phù hợp mật độ điện tích (Charge Disnity Matching) Một giả thiết khác của Stucky và các cộng sự cho rằng pha ban đầu của hỗn hợp tổng hợp có cấu trúc lớp mỏng được hình thành từ sự tương tác giữa các anion silicat và các cation của chất định hướng cấu trúc. Khi các phân tử silicat ngưng tụ, mật độ điện tích của chúng giảm xuống, đồng thời các lớp silicat bị uốn cong để cân Hình 1.4. Cơ chế sắp xếp silicat ống 9 bằng mật độ điện tích với nhóm chức của chất định hướng cấu trúc, do đó cấu trúc MQTB lớp mỏng chuyển thành cấu trúc MQTB lục lăng (hình 1.5). Hình 1.5. Cơ chế phù hợp mật độ điện tích 1.2.2.5.Cơ chế phối hợp tạo cấu trúc (Cooperative templating) Cơ chế này được Huo và các cộng sự đề nghị. Trong một số trường hợp, nồng độ chất định hướng cấu trúc có thể thấp hơn nồng độ cần thiết để tạo ra cấu trúc tinh thể lỏng hay thậm chí là dạng mixen. Theo cơ chế này, trước khi thêm nguồn silic vào, các phân tử chất định hướng cấu trúc nằm ở trạng thái cân bằng động giữa mixen ống, mixen cầu và các phân tử chất định hướng cấu trúc riêng rẽ. Khi thêm nguồn silic, các dạng silicat đa điện tích thay thế các ion đối của các chất định hướng cấu trúc, tạo thành các cặp ion hữu cơ - vô cơ, chúng tự sắp xếp tạo thành pha silic (hình 1.6). Bản chất của các pha trung gian này được khống chế bởi các tương tác đa phối trí. . 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP Si-MCM-41 VÀ Mn-MCM-41 Hình 1.6. Cơ chế phối hợp tạo cấu trúc 10 1.3.1. Tổng hợp SiO 2 từ vỏ trấu 1.3.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của silic đioxit  Đặc điểm cấu tạo Silic đioxit không tồn tại dưới dạng phân tử riêng lẻ mà tồn tại dưới dạng tinh thể, nghĩa là dưới dạng một phân tử khổng lồ. Ở điều kiện thường nó có dạng tinh thể là thạch anh, triđimit và cristtobalit. Mỗi dạng đa hình này lại có hai dạng: dạng bền ở nhiệt độ thấp, dạng bền ở nhiệt độ cao. Tất cả những dạng tinh thể này đều bao gồm những nhóm tứ diện SiO 4 nối với nhau qua những nguyên tử O chung. Trong tứ diện SiO 4 , nguyên tử Si nằm ở trung tâm của tứ diện liên kết hóa trị với bốn nguyên tử O nằm ở các đỉnh của tứ diện. Như vậy mỗi nguyên tử O liên kết với hai nguyên tử Si ở hai tứ diện khác nhau và tính trung bình cứ trên mặt nguyên tử Si có hai nguyên tử O và công thức kinh nghiệm của silic đioxit là SiO 2 . Ba dạng đa hình của silic đioxit có cách sắp xếp khác nhau của nhóm tứ diện SiO 4 ở trong tinh thể. Trong thạch anh, những nhóm tứ diện được sắp xếp sao cho các nguyên tử Si nằm trên đường xoắn ốc. Tùy theo chiều của đường xoắn ốc mà ta có thạch anh quay trái hay quay phải. Trong triđimit, các nguyên tử Si chiếm vị trí của các nguyên tử S và Zn trong mạng lưới vuazit. Trong cristtobalit, các nguyên tử Si chiếm vị trí của các nguyên tử S và Zn trong mạng lưới sphelarit. Ngoài ba dạng trên, trong tự nhiên còn có một số dạng khác nữa của silic đioxit có cấu trúc vi tinh thể. Mã não là chất rắn, trong suốt, gồm có những vùng có màu sắc khác nhau và rất cứng. Opan là một loại đá quý không có cấu trúc tinh thể. Nó gồm những hạt cầu SiO 2 liên kết với nhau tạo nên những lỗ trống chứa không khí, nước hay hơi nước. Opan có các màu sắc khác nhau như vàng, nâu, đỏ, lục và đen do có chứa các tạp chất. Gần đây người ta chế tạo được hai dạng tinh thể mới của silic đioxit nặng hơn thạch anh là coesit (được tạo nên ở áp suất 35000atm và nhiệt độ 250 o C) [...]... ký hiệu là MCM- 41 2.3.5 Tổng hợp Mn- MCM- 41 bằng con đường trực tiếp Trong khoá luận này, chúng tôi tiến hành tổng hợp các mẫu Mn- MCM- 41 với các lượng MnO khác nhau, cụ thể như sau: • Mn( 10) -MCM- 41: MCM- 41 chứa MnO với tỉ lệ mol SiO2/MnO = 10 • Mn( 25) -MCM- 41: MCM- 41 chứa MnO với tỉ lệ mol SiO2/MnO = 25 • Mn( 50) -MCM- 41: MCM- 41 chứa MnO với tỉ lệ mol SiO2/MnO = 50 • Mn( 75) -MCM- 41: MCM- 41 chứa MnO với tỉ... mở ra một hướng nghiên cứu mới thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học 18 CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NỘI DUNG • Tổng hợp SiO2 từ vỏ trấu • Nghiên cứu tổng hợp vật liệu MCM- 41 bằng phương pháp thủy nhiệt • Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Mn- MCM- 41 bằng phương pháp trực tiếp với tỉ lệ SiO2/MnO khác nhau • Khảo sát các đặc trưng vật liệu bằng các phương pháp vật lý 2.2 CÁC... tâm mao quản liền nhau a0 Tên mẫu (Si /Mn) h.h pư d100 (Ao) a0 (Ao) MCM- 41 0 40,804 47,12 Mn( 75) -MCM- 41 Mn( 50) -MCM- 41 Mn( 25) -MCM- 41 Mn( 10) -MCM- 41 75 50 25 10 41, 270 41, 164 41, 591 40,810 47,65 47,54 48,03 47,12 3.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HIỂN VI ĐIỆN TỬ 3.3.1 Hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.4 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của mẫu Mn( 10) -MCM- 41 Hình 3.4 trình bày hình ảnh SEM của vật liệu Mn( 10) -MCM- 41 cho... 0.00 ° - P Mn( 75) -MCM- 41 (200) (110) 100 I (100) Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu MCM- 41 Mn( 50) -MCM- 41 Lin (Cps) Mn( 25) -MCM- 41 Mn( 10) -MCM- 41 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Mn- MCM- 41 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Mn- MCM- 41 với hàm lượng Mn khác nhau được chỉ ra ở hình 3.3 Trên hình cóScalepic (100), (110), (200) đặc trưng cho 3 2-Theta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 mao quản trung bình có độ... có công trình nào nghiên cứu về tổng hợp Mn- MCM- 41 và sự hấp phụ một số kim loại nặng trên Mn- MCM- 41 Vì thế, trong luận văn này, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp vật liệu Mn- MCM- 41 để khai thác những ứng dụng 15 của chúng 1.5.2 Xúc tác axit Lĩnh vực ứng dụng tiếp theo của vật liệu MCM- 41 có thể nghĩ ngay đến đó là xúc tác cracking các phân tử lớn Corma đã so sánh Aℓ -MCM- 41, aluminosilicat... • Làm nguội lò tự nhiên về nhiệt độ phòng Các mẫu Mn- MCM- 41 thu được có dạng bột mịn, nhẹ, có màu biến đổi từ hồng nhạt đến xám khi tăng hàm lượng MnSO4 33 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Mục tiêu của chúng tôi là tổng hợp vật liệu mao quản trung bình Mn- MCM- 41 có chứa hàm lượng mangan cao, nên kết quả và thảo luận tập trung phân tích mẫu Mn( 10) -MCM- 41 (mẫu có hàm lượng mangan cao nhất) 3.1 PHÂN TÍCH... là 0,3M và nhiệt độ thích hợp nung SiO 2 sẽ là 550 oC [7] 1.3.2 Phương pháp tổng hợp Si -MCM- 41 Có bốn thành phần chính cần cho quá trình tổng hợp MCM- 41 là: chất hoạt động bề mặt được sử dụng là yếu tố tạo khuôn, nguồn silic, dung môi và chất tạo môi trường cho dung dịch tổng hợp (axit hoặc bazơ) Là người đi tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu M41S, các nhà nghiên cứu của Mobil đã sử dụng... SiO2/MnO = 75 Để đưa mangan lên trên bề mặt vật liệu MCM- 41, trên cơ sở tài liệu tham khảo được, chúng tôi đã tiến hành chức năng hóa theo quy trình tổng hợp trực tiếp như sau: 2.3.5.1 Chuẩn bị dung dịch mangan(II)sunfat (MnSO4) • Cân lượng MnSO4 tính trước theo đúng tỉ lệ hợp thức ứng với mỗi mẫu • Hoà MnSO4 với khoảng 10ml nước cất, hoà tan thu được dung dịch trong suốt 2.3.5.2 Tổng hợp Mn- MCM- 41 Quá... quy trình tổng hợp từ thuỷ tinh lỏng (Na 2SiO3), silicat vô định hình, kanemit cho đến các silic alkoxit đều có thể được sử dụng cho tổng hợp vật liệu mao quản trung bình Thời gian kết tinh cũng dao động trong khoảng rộng từ 1 đến hàng trăm giờ Các yếu tố khác như thành phần gel, pH, áp suất… đều biến đổi trong khoảng tương đối rộng 1.3.3.2 Tổng hợp gián tiếp (đưa mangan vào Si -MCM- 41) Vật liệu thuần... (HPLC) Aℓ -MCM- 41 được sử dụng làm pha tĩnh trong sắc ký lỏng hiệu năng cao [27]: do nó có cả tính axit và bazơ nên thích hợp cho việc làm sắc ký phân tách các hợp chất axit, hợp chất bazơ và hợp chất trung hòa Các vật liệu xốp họ M41S được gắn với (R)-naphtyletylamin và được sử dụng như chất mang trong sắc ký lỏng hiệu năng cao bất đối xứng 1.5.5 Các lĩnh vực khác Vật liệu mao quản trung bình còn có . DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NỘI DUNG • Tổng hợp SiO 2 từ vỏ trấu. • Nghiên cứu tổng hợp vật liệu MCM-41 bằng phương pháp thủy nhiệt. • Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Mn-MCM-41 bằng phương. tôi chọn đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu mao quản trung bình Mn-MCM-41 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XỐP Theo định nghĩa của IUPAC, vật liệu xốp được chia thành. tổng hợp các zeolit với kích thước meso, tổng hợp các vật liệu cấu trúc lớp trống. 1.1.2 .Vật liệu mao quản trung bình Có thể nói rằng một trong những khám phá lý thú nhất trong lĩnh vực vật liệu