Tiểu luận môn động học xúc tác tìm hiểu và nghiên cứu al2o3

Cấu trúc của dạng -AlAl2O3- Mạng tinh thể -Al2O3 hiện vẫn chưa xác định được một cách chính xác.. Khi nung qua nhiệt độ mà tại đó oxit nhôm thu được có diện tích bề mặt lớn nhất, oxit

NỘI DUNG CHÍNH

Cấu trúc

Tính chất

Điề

u chế

Nghiê

n cứu đặc trưng

NHÔM OXIT ĐƯỢC SỬ DỤNG RỘNG RÃI

Khoảng cách giữa

hai lớp xếp khít oxi bằng 2,16Å Tế bào nguyên tố của

corun thuộc hệ mặt thoi, chiều dài cạnh bằng 5,12Å, góc

nhọn giữa các cạnh bằng 5017’ Tế bào nguyên tố có 4 ion nhôm và 6 ion oxi.

Cấu trúc của dạng -AlAl2O3

-AlAl2O3

-Al Mạng tinh thể 6 phương xếp chặt (hcp) tạo bởi các anion O 2-Al -Al Mỗi cation Al 3+ liên kết với 6 anion O 2-Al tạo các mạng 8 mặt.

Cấu trúc của dạng -AlAl2O3

- Mạng tinh thể -Al2O3 hiện vẫn chưa xác định được một cách chính xác

- Nhiều nghiên cứu chỉ ra mạng tinh thể của -Al2O3 tương tự như

dạng tinh thể Spinel (MgAl2O4)

Trạng thái khuyết

Bản mặt, thoi 3,99 1,786 1,76

2050°C nóng chảy

-AlAl2 O 3 phươn Lập

g

Bát diện 3,6 thành α 1200°C

Tính chất của các dạng nhôm oxit

-Al2O3

- -Al2O3 có diện tích bề mặt nhỏ, khoảng 5-10 m 2 /g.

- Đường kính mao quản lớn, khoảng 1-2 m.

 -Al2O3

Cấu trúc xốp của -Al2O3 thay đổi theo nhiệt độ nung Khi nung qua nhiệt độ mà tại đó oxit nhôm thu được

có diện tích bề mặt lớn nhất, oxit nhôm bắt đầu bị

thiêu kết, sập cấu trúc, dẫn đến giảm diện tích bề

mặt và thể tích lỗ xốp.

Sự thay đổi diện tích bề mặt, thể tích mao quản, đường kính mao quản của

-AlAl2O3 theo nhiệt độ:

Temperature

(C) Alumina Phase SA (m 2 /g) V pore (cm 3 /g) d pore (nm)

450

-Al Alumina

• Nhôm oxit thể hiện tính axit Bronsted lẫn tính axit Lewis.

• Bề mặt nhôm oxit luôn có một lượng H2O nhất định Tùy theo nhiệt

độ mà lượng H2O nhiều hay ít, qua đó thể hiện trên bề mặt các tâm axit Bronsted cũng như tâm Lewis

• H2O sẽ Hydroxyl hóa hoàn toàn bề mặt nhôm oxit => xuất hiện các nhóm OH trên bề mặt Các nhóm này thể hiện tính axit Bronsted yếu

Tính axit bề mặt của nhôm oxit

• Ở nhiệt độ khoảng 150C xảy ra sự Dehydroxyl hóa => giải phóng một

số nguyên tử Al ở lớp dưới => các nguyên tử này là các tâm axit Lewis

• Ở 400C bề mặt bị Dehydroxyl hóa một phần => Al2O3 thể hiện các

tâm axit Lewis (Al3+), bazơ Lewis (O2-) và tâm axit Bronsted

• Ở 900C bề mặt bị Dehydroxyl hóa hoàn toàn => chỉ thể hiện các tâm axit và bazơ Lewis

Tính axit bề mặt của nhôm oxit

* Nhôm oxit được điều chế bằng cách nung các tiền chất như Boehmite, Gibbsite, Bayerite,

Diaspore,…

* Tùy theo tiền chất và nhiệt độ nung ta sẽ thu được các dạng oxit nhôm khác nhau với cấu

trúc bề mặt, độ xốp khác nhau.

* -AlAl2O3 thu được bằng cách nung Boehmite

đến khoảng 1200C Nếu đi từ Gibbsite » nung đến khoảng 1000-Al1100C cũng có thể điều chế

từ Diaspore như sơ đồ.

* -AlAl2O3 thông thường được điều chế bằng

cách nung Boehmite đến khoảng 450-Al500C.

SƠ ĐỒ CHUYỂN HÓA CÁC DẠNG NHÔM OXIT

Sự chuyển hóa Boehmite thành -AlAl 2 O 3

•Sự chuyển hóa Boehmite thành -AlAl2O3 xảy ra khi có sự chuyển hóa từ 300C

trở lên.

•Nhiệt độ chuyển hóa Boehmite thành

 -AlAl2O3 phụ thuộc vào kích thước tinh

thể Boehmite, liên kết hydro trong tinh thể Boehmite, chiều dài nối giữa các

nguyên tử.

•Khi nung Boehmite để tạo thành -Al

Al2O3 thì Boehmite phải có kích thước

tinh thể nhỏ và nung trong điều kiện

bão hòa hơi nước.

Phương pháp thủy luyện theo chu trình Bayer

Dung dịch NaOH phản ứng với khoáng nhôm bauxite tạo thành dung dịch natri aluminat bão hòa, phần cặn không tan được gọi là bùn đỏ tồn tại ở dạng huyền phù

và được lọc gạn ở trong quá trình lọc gạn.

bơm vào thiết bị kết tủa.

Một lượng mầm tinh thể Gibbsite được cho vào để đẩy nhanh quá trình kết tinh Các tinh thể mầm có ái lực với những tinh thể khác và hình thành các khối tụ Sản phẩm được lọc và rửa sạch để loại bỏ hết kiềm.

Sơ đồ quy trình

Bayer

Nghiên cứu đặc trưng

Hấp phụ vật lý

N2 và tính toán theo phương trình BET

Diện

tích bề

mặt

Sự phân bố mao quản trong vật

liệu

Phổ nhiễu xạ

tia X (XRD)

Cấu trúc tinh thể

SEM, TEM

Kết cấu bề mặt, hình dạng, kích thước tinh thể…

Đồ thị phổ nhiễu xạ tia X

Quan sát các tinh thể oxit nhôm

SEM

TEM

Hấp phụ 1

số chất

ỨNG DỤNG

 -Al2O3

Diện tích bề mặt lớn, ổn định trong khoảng nhiệt

độ tương đối rộng, điều

chế đơn giản,…

Được ứng dụng rộng

rãi trong công nghiệp

ỨNG DỤNG

Các phản ứng Hydro hóa:

Hệ xúc tác Co-AlMo/-AlAl2O3: phản ứng Desulfua hóa:

R-AlS + H2 → H2S + RH

Hệ xúc tác Ni/-AlAl2O3 phản ứng Metan hóa:

CO + 3H2 → CH4 + H2O

Xúc tác Ni hoặc Co, Fe,

Ru mang trên -Al Al 2 O 3.

-Al Xúc tác cho phản ứng Alkyl hóa.

Dehydro hóa Naphten tạo thành

Hydrocacbon thơm.

ỨNG DỤNG

Al2O3 có thể hấp phụ

Hơi nước

Hỗn hợp khí có nhiệt độ sôi

thấp

Hơi nước

Nhôm oxit có thể hấp phụ hơi

nước trong quá trình bảo quản mức độ ẩm của không khí trong các thiết bị, máy móc đặc biệt và kho chứa, làm khô các vật liệu ở nhiệt độ thấp, bảo vệ các tranzito

và các phần tử bán dẫn.

Để làm giàu và tinh chế các phân đoạn dầu như phân tách các hợp chất vòng từ các vòng no.

Hỗn hợp của các hydrocacbon nhẹ, hoặc các khí có nhiệt độ sôi thấp

Các hydrocacbon chưa bão hoà có nhiệt độ sôi cao, các hợp chất màu

từ sáp, dầu, chất béo.

Hỗn hợp của một

số hydrocacbon, các hợp chất màu.

thấp

THANKS FOR WATCHING!