ÔN TẬP CUỐI KÌ MÔN KĨ THUẬT XÚC TÁC CÓ ĐÁP ÁN

Mẫu: 2b_ĐATL TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐÁP ÁN ĐỀ THI CUỐI KỲ HK1 2017-2018 Môn thi: Kỹ Thuật Xúc Tác Lớp/Lớp học phần: DHHO10A_HC1/210443101, DHHO10B_HD/210443102, DHHO10D_VC/210443104, DHHO10ATT/250443101 Ngày thi: 13/12/2017 Thời gian làm bài: 75 phút (Khơng kể thời gian phát đề) KHOA CƠNG NGHỆ HÓA HỌC Câu hỏi Đáp án Điểm Câu (2.5 điểm) a) Chọn tiền chất: Cho xúc tác phản ứng CO Các kim loại Ce, Co Ni từ muối tan tốt 0.5đ reforming methane: nước như Ce(NO3)3 Co(CH3COO)2, Ni(NO3)2… 2.5Ce5Co10Ni/γ- Al2O3 Al2O3 chọn mua tổng hợp từ Al(NO 3)3 kết a) Anh/chị lựa chọn tính tủa với pH cao đem nung toán tiền chất để tổng hợp Tính tốn: gam xúc tác Thành phần phần trăm xúc tác: b) Anh/chị phân tích chức thành phần xúc Ce (2.5%), Co (5%), Ni (10%) Al2O3 (82.5%) tác Suy thành phần 2g xúc tác: Ce (0.05g), Co (0.1g), Ni (0.2g) Al2O3 (1.65g) Suy số mol tương ứng từ công thức n = m/M Ce (0.00036 mol), Co (0.0017 mol), Ni (0.0034 mol), Al2O3 chọn tính số mol để tổng hợp từ 0.5đ Al(NO3)3 Tính tiền chất: sử dụng định luật bảo tồn ngun tố số mol tiền chất Ce(NO3)3 Co(CH3COO)2, Ni(NO3)2 (nếu chọn tiền chất này, chọn tiền chất khác cẩn thận hệ số tỉ lệ) với số mol kim loại xúc tác Nên ta có m (Ce(NO3)3) = 0.00036 x 326 = 0.11736 g m (Co(CH3COO)2) = 0.0017 x 177 = 0.3008 g m (Ni(NO3)2) = 0.2 x 182.6 = 0.6208 g 0.5đ Al2O3 chọn khơng cần tính tiền chất, lấy 1.65g b) Chức thành phần: Ni: đóng vai trò tâm hoạt động phản ứng dry Trang 1/3 Mẫu: 2b_ĐATL reforming Co: đóng vai trò chất đồng xúc tác tâm kim loại Ce: vừa đóng vai trò đồng xúc tác vừa có chức chất bỗ trợ nhằm giảm tạo thành cock xúc tác 1đ Al2O3: đóng vai trò chất mang phân tán tâm hoạt động dựa vào cấu trúc xốp, diện tích bề mặt riêng lớn Câu (2.5 điểm) Đây câu hỏi mở, sinh viên cần: Cho xúc tác phản ứng CO2 - Xác định tiền chất tan tốt nước Ni(NO 3)2 reforming methane: NiMgO/γ- Mg(NO3)2, Al2O3 chọn mua thương mại, không Al2O3 cần tổng hợp Anh chị lựa chọn phương pháp điều chế xúc tác phù hợp để tổng hợp xúc tác diễn giải bước sơ đồ khối (có đầy đủ bước, điều kiện trình) - Chọn quy trình tổng hợp: Tùy theo kiến thức sinh viên, quan trọng quy trình phải thể đầy đủ bước điều kiện cần thiết Ví dụ: chọn tẩm đồng thời muối hòa tan nước Ni Mg lên Al2O3, quy trình sau: 2.5đ Câu (2.5 điểm) - Xúc tác 6Ni/γ-Al2O3 có độ phân tán tương đối đồng đều, 1đ Cho kết SEM mẫu kích thước hạt bề mặt có dạng hình cầu khoảng xúc tác sau: (hình đề thi) 20-50 nm - Xúc tác 3Co3Ni/γ-Al2O3 có độ phân tán hạt bề Trang 2/3 Mẫu: 2b_ĐATL a) 6Ni/γ-Al2O3, mặt tương đối đều, có mặt Co làm cho kích thước hạt to có hình dạng tinh thể lập phương b) 3Co3Ni/γ-Al2O3, 1đ - Xúc tác 3Mg3Co3Ni/γ-Al2O3: không cho thấy rõ hình c) 3Mg3Co3Ni/γ-Al2O3 dạng phân bố hạt qua kết SEM Sự có mặt Anh/chị phân tích so sánh Mg Co làm cho liên kết kim loại với hình thái bề mặt xúc tác chất mang dường tốt hơn, kích thước hạt có vẽ nhỏ 0.5đ dựa vào kết SEM cho nhiều để có nhận xét cụ thể cần có kết phân tích khác XRD TEM Câu (2.5 điểm) a) Phổ XRD cho thấy đặc tính pha xúc tác tương Cho kết XRD xúc tác ứng với góc theta khác (lấy số tương đối, cho phản ứng CO2 reforming khơng cần xác) methane (hình đề thi) - Của đơn xúc tác: a) Anh/chị phân tích đặc Ni theta (44, 52, 77) điểm thành phần pha xúc Au theta (38, 44, 68, 68) tác dựa vào kết cho hình Pt theta băng (39, 46 67) b) Anh/chị tính tốn kích - Của xúc tác hỗn hợp: thước tinh thể Ni plane (200) xúc tác NiAl, NiAuAl, NiPtAl, NiAuPtAl kết XRD cho dựa vào phương trình sherrer 0.5đ Trong hỗn hợp peak kim loại có tượng gây nhiễu lẫn Các peak đặc trung có tượng xe dịch khỏi vị trí Cường độ peak có thay đổi tăng giảm đáng kể 0.5đ Cho pương trình sherrer: d= kλ/bcosθ, bước sóng tia X: (phần chi tiết khơng đòi hỏi sinh viên phải phân tích được) 0.15418 nm b) Tính tốn kích thước tinh thể dựa vào phương trình sherrer cho: với k = 1; λ = 0.15418 nm Cần xác định b θ để tính kích thước tinh thể (tính tương đối khơng cần xác, quan trọng cách làm) Tinh thể Ni cần tính plane (200) dựa phổ XRD có 0.5đ thể thấy theta (θ)= 52 o , theta (θ) = 26 o Để tính b cần xác định ∆2θ (chiều rộng chân peak), xem b phần ∆2θ, sau chuyển sang radian NiAl: ∆2θ = 53 – 49 = o, chiều cao ½ peak b = ∆2θ/3 Suy b = 4/3 o, đổi radian: b = (4/3) x π/180 = 0.0233 0.25đ => d = kλ/bcosθ = x 0.15418/(0.0233 x cos(26)) = 7.36 nm NiAuAl: ∆2θ = 53 – 49 = o, chiều cao ½ peak b = ∆2θ/2 Trang 3/3 Mẫu: 2b_ĐATL Suy b = o, đổi radian: b = x π/180 = 0.0349 0.25đ => d = kλ/bcosθ = x 0.15418/(0.0349 x cos(26)) = 4.91 nm NiPtAl: ∆2θ = 54 – 49 = o, chiều cao ½ peak b = 0.25đ ∆2θ/3 Suy b = 5/3 o, đổi radian: b = (5/3) x π/180 = 0.0291 => d = kλ/bcosθ = x 0.15418/(0.0291 x cos(26)) = 5.9 nm NiAuPtAl: ∆2θ = 54 – 49 = o, chiều cao ½ peak b 0.25đ = ∆2θ/4 Suy b = 5/4 o, đổi radian: b = (5/4) x π/180 = 0.0218 => d = kλ/bcosθ = x 0.15418/(0.0218 x cos(26)) = 7.86 nm Trang 4/3 ... x 0 .15 418 /(0.0349 x cos(26)) = 4. 91 nm NiPtAl: ∆2θ = 54 – 49 = o, chiều cao ½ peak b = 0.25đ ∆2θ/3 Suy b = 5/3 o, đổi radian: b = (5/3) x π /18 0 = 0.02 91 => d = kλ/bcosθ = x 0 .15 418 /(0.02 91 x... tiết khơng đòi hỏi sinh viên phải phân tích được) 0 .15 418 nm b) Tính tốn kích thước tinh thể dựa vào phương trình sherrer cho: với k = 1; λ = 0 .15 418 nm Cần xác định b θ để tính kích thước tinh thể... chiều cao ½ peak b 0.25đ = ∆2θ/4 Suy b = 5/4 o, đổi radian: b = (5/4) x π /18 0 = 0.0 218 => d = kλ/bcosθ = x 0 .15 418 /(0.0 218 x cos(26)) = 7.86 nm Trang 4/3