Động học xúc tác tìm hiểu về Al2O3

TÌM HIỂU VỀ Al2O3 GVHD:PGS.TS Phạm Thanh Huyền Trần Văn Thế 20113350 Gi ới thi ệu Ứ ch Cấ u trú Tí c nh NỘI ch DU n un NG ất Đi g g CHÍ ề d NH u iên ch ụ n Ngh cứu đặc trư ế GIỚI THIỆU η-Al2O3 γ-Al2O3 χ-Al2O3 κ-Al2O3 α-Al2O3 θ-Al2O3 δ-Al2O3 Al2O3 chất rắn màu trắng,không tan không tác dụng với nước.Nhiệt độ nóng chảy cao (2050 C ) NHÔM OXIT ĐƯỢC SỬ DỤNG RỘNG RÃI - Giá thành rẻ - Điều chế dễ dàng - Có diện tích bề mặt tương đối lớn - Tương đối trơ, khó tạo hợp chất với chất mang Cấu trúc Al2O3 có nhiều dạng thù hình Trong dạng thù hình bền hết dạng α, γ Cấu trúc dạng α-Al2O3 2- Mạng tinh thể lục phương xếp chặt tạo anion O - Mỗi cation Al3+ liên kết với anion O2- tạo mạng mặt - Dạng mặt thoi Cấu trúc dạng γ-Al2O3 Trạng thái khuyết • Các cation kim loại Al3+ phân bố không gian anion O2- • Mạng tinh thể lập phương, dạng bát diện Tính chất dạng nhơm oxit α-Al2O3 - α-Al2O3 có diện tích bề mặt nhỏ, khoảng 5-10 m /g - Đường kính mao quản lớn, khoảng 1-2 µm - Khơng màu, khơng tan nước không tan axit - Trong thiên nhiên thường gặp dạng khống vật có tên corunđum chứa 90% Al2O3 γ-Al2O3 • Khối lượng riêng : 3,2 - 3,77g/cm3 • Cấu trúc xốp γ-Al2O3 thay đổi theo nhiệt độ nung Khi nung qua nhiệt độ mà oxit nhơm thu có diện tích bề mặt lớn nhất, oxit nhơm bắt đầu bị thiêu kết, sập cấu trúc, dẫn đến giảm diện tích bề mặt thể tích lỗ xốp Sự thay đổi diện tích bề mặt, thể tích mao quản, đường kính mao quản γ-Al2O3 theo nhiệt độ: Temperature (°C) Alumina Phase 450 650 γ-Alumina 850 SA (m /g) Vpore (cm /g) dpore (nm) 335 0.53 6.4 226 0.55 9.8 167 0.58 14 950 δ-Alumina 120 0.50 16.6 1050 θ-Alumina 50 0.50 28 1200 α-Alumina 10 2.10 Tính axit bề mặt nhơm oxit Nhơm oxit thể tính axit Bronsted lẫn tính axit Lewis Bề mặt nhơm oxit ln có lượng H2O định Tùy theo nhiệt độ mà lượng H2O nhiều hay ít, qua thể bề mặt tâm axit Bronsted tâm Lewis H2O Hydro hóa hồn tồn bề mặt nhơm oxit => xuất nhóm OH bề mặt Các nhóm thể tính axit Bronsted yếu SƠ ĐỒ CHUYỂN HĨA CÁC DẠNG NHƠM OXIT Phương pháp đặc trưng Diện tích bề Hấp phụ vật lý N2 tính Sự phân bố mao tốn theo phương trình quản vật BET liệu mặt Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Hấp phụ hóa học NH3, Pyridine Cấu trúc tinh thể Phổ hồng ngoại (IR) Kết cấu bề mặt, hình SEM, TEM dạng, kích thước tinh thể… Xác định tâm axit bề mặt Đồ thị phổ nhiễu xạ tia X Quan sát tinh thể oxit nhôm SEM TEM ỨNG DỤNG CHUNG Làm chất mang Al2O3 Hấp phụ số chất Làm xúc tác ỨNG DỤNG Diện tích bề mặt riêng lớn, cấu trúc xốp, γ-Al2O3 hoạt tính cao, bề cơ, bền nhiệt,… Được ứng dụng rộng rãi lĩnh vực lọc hóa dầu, xúc tác phản ứng, chất hấp phụ… Các phản ứng Hydro hóa: ỨNG DỤNG Hệ xúc tác Co-Mo/γ-Al2O3: phản ứng Desulfua hóa: R-S + H2 → H2S + RH Hệ xúc tác Ni/γ-Al2O3 phản ứng Metan hóa: CO + 3H2 → CH4 + H2O Xúc tác Ni Co, Fe, Ru mang γ- Al2O3 Các phản ứng Dehydro hóa: ỨNG DỤNG Xúc tác Pt/γ-Al2O3 phản ứng Dehydro hóa Naphten tạo Làm chất xúc tác cho số phản ứng u cầu xúc tác có tính axit thành Hydrocacbon thơm Ví dụ: Hệ xúc tác Pt/γ-Al2O3 trình reforming xúc tác yêu cầu chức axit để thúc đẩy phản ứng isome hóa vòng hóa ỨNG DỤNG Hơi nước Hỗn hợp hydrocacbon nhẹ, khí có nhiệt độ sơi thấp Al2O3 làm chất hấp phụ Hỗn hợp khí có nhiệt độ sôi thấp Hỗn hợp số hydrocacbon, hợp chất màu Hơi nước Nhơm oxit hấp phụ nước trình bảo quản mức độ ẩm khơng khí thiết bị, máy móc đặc biệt kho chứa, làm khô vật liệu nhiệt độ thấp, bảo vệ tranzito Hỗn hợp hydrocacbon nhẹ, khí có nhiệt độ sôi thấp Để làm giàu tinh chế phân đoạn dầu phân tách hợp chất vòng từ vòng no Hỗn hợp số hydrocacbon, hợp chất màu Các hydrocacbon chưa bão hoà có nhiệt độ sơi cao, hợp chất màu từ sáp, dầu, chất béo Hỗn hợp khí có nhiệt độ sơi thấp Khí hiếm, khơng khí, nitơ oxit, metan, axetilen trình phân tách TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Nhâm, Hóa vơ 2, Nhà xuất giáo dục,2006 GS.TS.Đào Văn Tường, Động học xúc tác, NXB khoa học kỹ thuật, 2006 Từ Văn Mặc, Phân tích hóa lý – phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003 http://www.hoahocngaynay.com/ THANKS FOR WATCHING! ... NG ất Đi g g CHÍ ề d NH u iên ch ụ n Ngh cứu đặc trư ế GIỚI THIỆU η -Al2O3 γ -Al2O3 χ -Al2O3 κ -Al2O3 α -Al2O3 θ -Al2O3 δ -Al2O3 Al2O3 chất rắn màu trắng,khơng tan khơng tác dụng với nước.Nhiệt độ nóng... Cấu trúc dạng γ -Al2O3 Trạng thái khuyết • Các cation kim loại Al3+ phân bố không gian anion O2- • Mạng tinh thể lập phương, dạng bát diện Tính chất dạng nhôm oxit α -Al2O3 - α -Al2O3 có diện tích... thiên nhiên thường gặp dạng khoáng vật có tên corunđum chứa 90% Al2O3 γ -Al2O3 • Khối lượng riêng : 3,2 - 3,77g/cm3 • Cấu trúc xốp γ -Al2O3 thay đổi theo nhiệt độ nung Khi nung qua nhiệt độ mà oxit