Động học xúc tác tìm hiểu về Al2O3

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 tha

TÌM HIỂU VỀ

Al2O3

GVHD:PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Trần Văn Thế 20113350

NỘI DU

NG CHÍ NH

Cấ

u trú c

Tí

nh ch ất

Đi ề

u ch ế

Nghiên cứu đặc trưng

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 được mang.

Cấu trúc

 Al2O3 có nhiều dạng thù hình Trong các dạng thù hình thì bền hơn hết là các dạng

α, γ.

Cấu trúc của dạng α -Al2O3

- Mạng tinh thể lục phương xếp chặt tạo bởi các anion O2-.

- Mỗi cation Al3+ liên kết với 6 anion O2- tạo các mạng 8 mặt.

- Dạng bản mặt thoi.

Cấu trúc của dạng γ -Al2O3

• Các cation kim loại Al3+ được phân bố trong không gian giữa các anion O2-

• Mạng tinh thể lập phương, dạng bát diện

Trạng thái khuyết

Tính chất của các dạng nhôm oxit

α -Al2O3

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

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

- Không màu, không tan trong nước và không tan trong axit.

- Trong thiên nhiên thường gặp ở dạng khoáng vật có tên là corunđum chứa 90% Al2O3.

γ -Al2O3

• Khối lượng riêng : 3,2 - 3,77g/cm3

• Cấu trúc xốp của γ -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 γ -Al2O3 theo nhiệt độ:

Temperature (°C) Alumina Phase SA (m2/g) Vpore (cm 3/g) dpore (nm)

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 Hydro 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 Dehydrat 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 Dehydrat hóa một phần => Al2O3 thể hiện các tâm axit Lewis (Al3+), bazơ Lewis (O2-) và tâm axit Bronsted

Ở 900°C bề mặt bị Dehydrat hóa hoàn toàn => chỉ thể hiện các tâm axit và bazơ Lewis

Tính axit bề mặt của nhôm oxit

SƠ ĐỒ CHUYỂN HÓA CÁC DẠNG NHÔM OXIT

Phương pháp 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

thể…

Hấp phụ hóa học

NH3, Pyridine Phổ hồng ngoại (IR) Xác định được các tâm axit trên

bề mặt

Đồ thị phổ nhiễu xạ tia X

Quan sát các tinh thể oxit nhôm

SEM

TEM

ỨNG DỤNG

γ -Al2O3

Diện tích bề mặt riêng lớn, cấu trúc xốp, hoạt tính cao, bề cơ, bền nhiệt,…

Được ứng dụng rộng rãi trong

các lĩnh vực như lọc hóa dầu,

xúc tác phản ứng, chất hấp

phụ…

ỨNG DỤNG

Các phản ứng Dehydro hóa:

Làm chất xúc tác cho một số phản ứng yêu cầu xúc tác có tính axit.

 Ví dụ: Hệ xúc tác Pt/ γ -Al2O3 của quá trình reforming xúc tác yêu cầu chức axit để thúc đẩy phản ứng isome hóa và vòng hóa.

Xúc tác Pt/ γ -Al2O3 phản ứng Dehydro hóa Naphten tạo

thành Hydrocacbon thơm.

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

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.

Khí hiếm, không khí, nitơ oxit, metan, axetilen trong quá trình phân tách.

Hỗn hợp khí có nhiệt độ

sôi thấp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hoàng Nhâm, Hóa vô cơ 2, Nhà xuất bản giáo dục,2006.

GS.TS.Đào Văn Tường, Động học xúc tác, NXB khoa học và kỹ thuật, 2006

Từ Văn Mặc, Phân tích hóa lý – phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2003.

http://www.hoahocngaynay.com/

THANKS FOR WATCHING!