tìm hiểu về xúc tác Zeolite x

Cấu trúc của zeolit X Các phương pháp tổng hợp.. Phương pháp nghiên cứu đặc trưng Các tính chất của zeolite X Ứng dụng... TỔNG QUAN VỀ ZEOLITE : Zeolite là hợp chất vô cơ dạng alumino

Đề tài: Tìm hiểu về Zeolite X

TIỂU LUẬN ĐỘNG HỌC XÚC TÁC

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền SVTH: Đinh Văn Tỉnh 20144519

Nguyễn Huy Nam 20143054

Nội dung

Tổng quan về zeolit và zeolit X.

Cấu trúc của zeolit X

Các phương pháp tổng hợp.

Phương pháp nghiên cứu đặc trưng

Các tính chất của zeolite X

Ứng dụng

1 TỔNG QUAN VỀ ZEOLITE :

 Zeolite là hợp chất vô cơ dạng aluminosilicat tinh thể

 Cấu trúc không gian ba chiều, lỗ xốp đặc biệt và trật tự

 Cho phép chúng phân chia (Rây) phân tử theo hình dạng và kích thướ

c

Vì vậy, Zeolite còn được gọi là hợp chất rây phân tử

 Thành phần chủ yếu là Si, Al, Oxi và một số kim loại kiềm, kiềm thổ kh ác

Công thức chung zeolite: M O Al O x SiO y H O

 Phân loại zeolite

Thành phần

Kích thước mao quản Kích thước mao quản

• Đa dạng

• Ứng dụng rất rộng rãi

Zeolite tổng hợp

• Thành phần đồng nhất và tinh khiết.

• Đa dạng

• Ứng dụng rất rộng rãi

 Phân loại theo kích thước mao quản:

Vi mao quản kích thước trung bình (5 - 6,9 Ao)

Vi mao quản kích thước lớn (7 - 8 A)

Vi mao quản kích thước lớn (7 - 8 A)

7

Z e o l i t e

g i à u Zeolite giàu silic Zeolite biến tính Rây phân tử Si

2 Cấu trúc zeolite X

Cấu trúc

a Cấu trúc sơ cấp zeolit X

• Tâm Si hay Al

• Đỉnh O

b Cấu trúc thứ cấp zeolit X

• Các tứ diện liên kết với nhau qua nguyên tử oxi thành cấ

u trúc thứ cấp.

b Cấu trúc thứ cấp

Sản phẩm được đặc trưng bởi kỹ thuật XRD, SEM

và FT-IR Zeolite X có cấu trúc bát diện gồm:

• 8 mặt lục

• 6 mặt vuông

• 24 đỉnh (Si,Al)

• 36 cạnh (O)

c Cấu trúc zeolite X

• Sodalit ghép với nhau tại các mặt 6 cạnh thành zeolite X.

• Zeolite kiểu X (thuộc họ Faujazite): có Si/Al =1,1-1,2 nên N

aX có đường kính mao quản lớn hơn 8 A o

• Tỷ lệ Si/Al của zeolit X < Y.

• Kích thước lỗ zeolite A < X

• Thực nghiệm chứng minh rằng tỷ lệ Si/Al càng cao thì khả

năng bền nhiệt của zeolit càng cao.

3 Phương pháp tổng hợp

1 • Từ nguồn Si và Al khác nhau

2 • Từ cao lanh

Tổng hợp theo phương pháp thủy nhiệt (100 °C, 4 giờ)

 Cơ chế

Hydroxit kim

loại kiềm

Sản phẩm lite tinh thể chứa liên kết Si-O-Al được tạo ra

zeo-Kết tủa tách ra bằng cách lọc

Các tinh thể zeolite kết tinh rửa bằng nước deionized

Cho đến khi dung dịch sau rửa có pH 10

và sấy khô ở

105 °C trong 12h

được sấy tại 100 ℃

4 PP nghiên cứu đặc trưng

Giản đồ XRD tổng hợp zeolite X

 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)

 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)

 Phổ FT-IR của zeolit tổng hợp và zeolit thương mại X

Tính chọn học hình dạng

Tính hấp phụ

a Trao đổi ion

• Số oxi hóa của Si: +4, Al: +3.

• Tâm Si trung hòa về điện

• Tâm Al sẽ tích điện âm trung hòa bởi một ion dương

→ trao đổi ion.

→ không làm thay đổi cấu trúc

b Tính chất bề mặt

- Khi tiến hành xử lí nhiệt thì

xuất hiện tâm lewis.

- Tâm axit tạo hoạt tính xúc tác

- Tỷ lệ Si/Al↑ thì tâm axit↓

- Vị trí khác nhau độ linh động

của prroton cũng khác nhau.

c Tính chọn lọc hình dạng

d Tính hấp phụ

Thể tích xốp lớn

 Hấp phụ 1 lượng lớn chất phản ứng

Lượng xúc tác sử dụng trong lọc – hóa dầu.

6 Ứng dụng

Zeolite là xúc tác thành công

1

2

3

• Điều chỉnh được lực axit và nồng độ tâm zeolite

• Có bề mặt riêng lớn, khả năng hấp phụ cao

• Kích thước mao quản đồng đều, phù hợp với nhiều loại phân tử

• Các phân tử tham gia phản ứng hoạt hóa trong mao quản tốc độ phản ứng sẽ nhanh

• Ưu việt, trở thành xúc tác không thể thiếu trong công nghiệp lọc hóa dầu

Các công đoạn sử dụng zeolite

Izome hóa

Izome hóa

ing xúc tác

ing xúc tác

Crack-Alkyl Alkyl

Thơm hóa Thơm hóa

Oligome Hoá alken

Oligome Hoá alken

Tài liệu tham khảo

1 - GS.TS Đào Văn Tường, Động học xúc tác, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2006.

2 - J Weitkamp, L Puppe (Eds.), Catalysis and Zeolites-Fundamentals and Applications,

Springer-Ver-lag Berlin HeidelbergbH-1998.IX.

3 - Ozgul Dere Ozdemir1, and Sabriye Pişkin, “Zeolite X Synthesis with Different Sources”, International

Journal of Chemical, Environmental & Biological Sciences (IJCEBS) Volume 1, Issue 2 (2013) ISSN

2320 –4087.

4 - C.S Cundy and P.A Cox, “The hydrothermal synthesis of zeolites: Precursors, intermediates and

reaction mechanism”, Micropor Mesopor Mat., vol 82 pp 1-78, 2005.

5 - Chin.J.Geochem, “Synthesis and characterization of zeolite X obtained from kaolin for adsorption of

Zn(II)”, © Science Press and Institute of Geochemistry, CAS and Springer-Verlag Berlin Heidelberg

2010, Received May 15, 2009; accepted June 10, 2009

6 - Gerhard Ertl, Helmuth Knözinger, Ferdi Schüth, Jens Weitkamp, HANDBOOK OF

HETEROGE-NEOUS CATALYSIS Second, Completely Revised and Enlarged Edition Volume 1, 2008.

7 - Dan Chen a,b, Xin Hu a, Lu Shi a, Qun Cui a, , Haiyan Wang a, Huqing Yao a, Synthesis and char ⁎, Haiyan Wang a, Huqing Yao a, Synthesis and char

-acterization of zeolite X from lithium slag, a College of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing

University of Technology, Nanjing, Jiangsu

8 - Takehito HIRAKI, Atsushi NOSAKA, Noriyuki OKINAKA and Tomohiro AKIYAMA, Synthesis of

Zeo-lite-X from Waste Metals, ISIJ International, Vol 49 (2009) , Received on November 12, 2008; accepted

on June 4, 2009