Xuc tac chuyen pha hóa lý

ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU XÚC TÁC CHUYỂN PHA Giảng viên: Diệp Khanh KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM XÚC TÁC CHUYỂN PHA (Phase Transfer Catalysis – PTC) Khi phản ứng xảy bề mặt phân cách hai pha lỏng không trộn lẫn tốc độ thường chậm, trường hợp phản ứng chuyển pha Tốc độ chậm nồng độ chất phản ứng pha thường thấp so với pha Ðể tăng tốc phản ứng trường hợp xúc tác cần có khả chuyển chất phản ứng từ pha sang pha Ðây trường hợp xúc tác chuyển pha KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM PTC xúc tác cho phản ứng chất tan trong hai pha dung môi không trộn lẫn (pha hữu pha nước), tăng độ chọn lọc, giảm chi phí dung môi, lượng, tham gia trình chuyển khối từ pha sang pha khác … KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Xúc tác chuyển pha phải có cation cấu trúc có tính ưa dầu cao (có lực mạnh với dung môi hữu cơ) Các chất xúc tác thường sử dụng phần lớn PTC là: muối ammonium bậc bốn (Quat) phosphonium bậc eter crown Ví dụ như: KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Thông thường, PTC lỏng/lỏng dung môi thường sử dụng dung môi hữu như: toluen, chlorobenzen, HC Đối với PTC rắn /lỏng dung môi sử dụng có độ phân cực Acrilonitril, DMF KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cơ chế phản ứng PTC - Trong trường hợp, có hỗn hợp hai chất lỏng không trộn lẫn, ví dụ: nước chứa muối (là bazo hay nucleophil) pha hữu chứa chất cần phản ứng (R+) với muối pha nước (Nu-) Khi bổ xung xúc tác PTC (thường chứa cation ưa dầu) vào hỗn hợp, xúc tác thường tan hai pha thực chức cầu trung chuyển anion dư từ pha nước vào pha hữu cơ: chuyển tới pha cân KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  Khi hạt nhân (nucleophil) bazơ có mặt pha hữu xảy thay loại bỏ proton để tạo sản phẩm phản ứng KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cơ chế xúc tác chuyển pha Different pathways for PTC: a the classic Starks (Charles Starks in the early 1970s) extraction mechanism; b the Makosza interfacial mechanism KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ví dụ: KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Các trình sử dụng PTC công nghiệp KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM CATALYST CHARACTERIZATION Bulk Physical Properties Bulk Chemical Properties Surface Chemical Properties Surface Physical Properties Catalytic Performance KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Bulk Chemical Properties Elemental composition (of the final catalyst) XRD, electron microscopy (SEM,TEM) Thermal Analysis(DTA/TGA) NMR/IR/UV-Vis Spectrophotometer TPR/TPO/TPD EXAFS (Phân tích cấu trúc tinh vi hấp thụ tia X mở rộng) KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Surface Properties XPS,Auger, SIMS (bulk & surface structure) Texture :Surface area- porosity Counting “Active” Sites: -Selective chemisorption (H2,CO,O2, NH3, Pyridine,CO2);Surface reaction (N2O) Spectra of adsorbed species (IR/EPR/ NMR / EXAFS etc) KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Physical properties of catalysts Bulk density Crushing strength & attrition loss (comparative) Particle size distribution Porosimetry (micro(35 nm) and meso pores KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Catalysts Characterization Characteristics Methods Surface area, pore volume & size N2 Adsorption-Desorption Surface area analyzer (BET and Langmuir) Pore size distribution BJH (Barret, Joyner and Halenda) Elemental composition of catalysts Metal Trace Analyzer / Atomic Absorption Spectroscopy Phases present & Crystallinity X-ray Powder Diffraction, TG-DTA (for precursors) Morphology Scanning Electron Microscopy Catalyst reducibility Temperature Programmed Reduction Dispersion, SA and particle size of active metal CO Chemisorption, TEM Acidic/Basic site strength NH3-TPD, CO2 TPD Surface & Bulk Composition XPS Coke measurement Thermo Gravimetric Analysis, TPO KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BET Surface Area Analyzer Major role of Chemical Engineer with Chemists for Hardware Surface area, Pore Volume, Pore Size & Pore size distribution KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Surface Area and Pore size Distribution 7.0E-3 CZCEA2 P2CZCeA P2CZCeA 180 6.0E-3 160 Pore volume, cm3 g-1 A0-1 -1 Volume adsorbed,gcm (STP) 200 140 120 100 80 60 40 20 CZA2 5.0E-3 4.0E-3 3.0E-3 2.0E-3 P3CZA 1.0E-3 0 100 200 300 400 500 600 700 000.0E+0 10 Relative pressure, P/P N2 adsorption/desorption Isotherm 100 Pore diameter, A 1000 Pore size distribution by BJH method Barret, Joyner, and Halenda (BJH) P2CZCeA Cu/Zn/Ce/Al:30/20/10/40 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM P3CZA Cu/Zn/Al:30/20/50 P 2 Vm COS ln  P0 rk RT Chemisorption Analyzer Dispersion, Metal Surface area and Metal Particle size; TPR, TPO, TPD KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TGA/DTA Analyzers Coke measurement & TPO KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 28 [...]... KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Các phản ứng của PTC -Kỹ thuật PTC được sử dụng rất rộng rãi -Các phản ứng sử dụng PTC được tiến hành trong điều kiện trung hòa như: KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM *Các phản ứng sử dụng PTC trong điều kiện bazơ mạnh (được bazo hóa bởi các chất:NaOH, KOH, K2CO3, NaH) KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Các quá trình sử dụng PTC trong công nghiệp KHOA HÓA HỌC... P2CZCeA Cu/Zn/Ce/Al:30/20/10/40 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM P3CZA Cu/Zn/Al:30/20/50 P 2 Vm COS ln  P0 rk RT Chemisorption Analyzer Dispersion, Metal Surface area and Metal Particle size; TPR, TPO, TPD KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TGA/DTA Analyzers Coke measurement & TPO KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 28 ... dụng PTC trong công nghiệp KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM CATALYST CHARACTERIZATION Bulk Physical Properties Bulk Chemical Properties Surface Chemical Properties Surface Physical Properties Catalytic Performance KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Bulk Chemical Properties Elemental... nm), macro(>35 nm) and meso pores KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Catalysts Characterization Characteristics Methods Surface area, pore volume & size N2 Adsorption-Desorption Surface area analyzer (BET and Langmuir) Pore size distribution BJH (Barret, Joyner and Halenda) Elemental composition of catalysts Metal Trace Analyzer / Atomic Absorption Spectroscopy Phases present & Crystallinity X-ray Powder... strength NH3-TPD, CO2 TPD Surface & Bulk Composition XPS Coke measurement Thermo Gravimetric Analysis, TPO KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BET Surface Area Analyzer Major role of Chemical Engineer with Chemists for Hardware Surface area, Pore Volume, Pore Size & Pore size distribution KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Surface Area and Pore size Distribution 7.0E-3 CZCEA2 P2CZCeA P2CZCeA 180 6.0E-3... tích cấu trúc tinh vi bằng hấp thụ tia X mở rộng) KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Surface Properties XPS,Auger, SIMS (bulk & surface structure) Texture :Surface area- porosity Counting “Active” Sites: -Selective chemisorption (H2,CO,O2, NH3, Pyridine,CO2);Surface reaction (N2O) Spectra of adsorbed species (IR/EPR/ NMR / EXAFS etc) KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Physical properties of catalysts