Nghiên cứu tổng hợp xúc tác CoO gama Al2O3 định hướng ứng dụng cho phản ứng oxy hóa Para Xylen.Trong bài báo cáo Khóa Luận này. Mình sử dụng các phương pháp phân tích BET, TGADTA, SEM, XRD để phân tích các đặc trưng tính chất của xúc tác CoOgama Al2O3, gama Al2O3 và Boehmite. Mọi người có thể tải xuống và tham khảo cách phân tích của mình.
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu phòng thí nghiệm Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất thầy giáo khoa Cơng Nghệ Hóa Trường Đại học công nghiệp Hà Nội, đặc biệt thầy giáo khoa Cơng Nghệ Hóa Dầu người hướng dẫn giảng dạy, truyền đạt cho chúng em khơng kiến thức chun mơn mà kinh nghiệm thực tế, tảng bản, hành trang cho chúng em tự tin bước vào đường tương lai Đặc biệt cho em gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Thu Thủy ln tận tình hướng dẫn bảovà tạo điều kiện thuận lợi suốt q trình làm khóa luận để em hồn thành khóa luận Trong q trình làm báo cáo, với kiến thức hiểu biết em hạn chế nên q trình làm cón nhiều điều thiếu sót Vì em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để em hồn thiện báo cáo bổ sung thêm kinh nghiệm bổ ích để vận dụng vào kinh nghiệm thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2019 Sinh viên Trần Văn Tuấn Anh SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH .7 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .11 1.1 Giới thiệu chung nhôm oxit 11 1.1.1 Định nghĩa hình thành Nhơm Oxit 11 1.1.2 Phân loại nhôm oxit 12 1.1.2.1 Phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa từ nhơm hydroxit 12 1.1.2.2 Phân loại theo cấu trúc 12 1.1.3 Cấu trúc nhôm oxit 14 1.1.4 Bề mặt riêng nhôm oxit .16 1.1.5 Tính axit nhơm oxit 16 1.1.6 Giới thiệu γ-Al2O3 .17 1.2 Các phương pháp tổng hợp nhôm oxit .17 1.2.1 Tổng quan phương pháp kết tủa 19 1.2.2 Đặc điểm phương pháp .20 Ứng dụng Nhôm Oxit 20 1.3.1 Ứng dụng Gamma-Oxit Nhơm cơng nghệ lọc hố dầu 21 1.3.1.1 Ứng dụng làm chất xúc tác 21 1.3.1.2 Ứng dụng Nhôm Oxit làm chất mang 23 1.3.1.3 Ứng dụng vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường .24 1.3.1.4 Ứng dụng làm chất hấp phụ 25 1.4 Giới thiệu xúc tác CoO/γ-Al2O3 25 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 1.4.1 Các phương pháp đưa xúc tác lên chất mang 25 1.4.2 Định hướng ứng dụng xúc tác CoO/γ-Al2O3 phản ứng oxy hóa p-xylen .27 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 32 2.1 Điều chế CoO/γ-Al2O3 32 2.1.1 Hóa chất dụng cụ cần thiết 32 2.1.1.1 Hóa chất 32 2.1.1.2 Dụng cụ 32 2.1.2 Quy trình điều chế γ-Al2O3 33 2.1.2.1 Giai đoạn điều chế dung dịch Natrialuminat 33 2.1.2.2 Giai đoạn tạo kết tủa .34 2.1.2.3 Già hóa 34 2.1.2.4 Lọc rửa SO42- 34 2.1.2.5 Sấy 34 2.1.2.6 Nung .35 2.1.2.7 Tẩm .35 2.2 Phương pháp phân tích .35 2.2.1 Phương pháp quang phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 35 2.2.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 36 2.2.3 Phương pháp BET 36 2.2.4 Phương pháp phân tích nhiệt (TGA) .37 CHƯƠNG 3: kết thảo luận .39 3.1 tổng hợp γ-Al2O3 39 3.1.1 Đặc trưng pha tinh thể chất mang .39 3.1.2 Kết ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 40 3.1.2.1: Hình thái hạt Boehmite 40 3.1.2.2: Hình thái hạt xúc tác γ-Al2O 42 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 3.1.3 Kết phương pháp BET 43 3.1.3.1 Diện tích bề mặt riêng, kích thước thể tích mao quản .43 3.1.3.2 Sự phân bố kích thước đường kính mao quản 44 3.1.3.3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ 44 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu γ-Al2O3 45 3.1.4 Kết phân tích nhiệt 45 3.7 Kết phân tích nhiệt DTA-TGA mẫu γ-Al2O3 46 3.2 TỔNG HỢP xúc tác CoO/γ-Al2O3 .46 3.2.1 Kết phân tích XRD 46 3.9 Kết XRD CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 750oC 48 3.2.2 Kết phân tích SEM .49 3.10 kết SEM mẫu CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 550oC 49 3.2.3 Kết phân tích BET .50 3.2.3.1 Diện tích bề mặt riêng, kích thước thể tích mao quản .50 3.1.3.2 Sự phân bố kích thước đường kính mao quản 51 3.2.3.3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ 51 KẾT LUẬN .52 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh xúc tác dị thể phản ứng oxy hóa p-xylene 19 Bảng 1.2 Kết phản ứng oxy hóa p-xylene số hệ xúc tác dị thể chứa phức cobalt - phối tử hữu chất mang .21 Bảng 3.1 Kết phân tích BET mẫu γ-Al2O3 33 Bảng 3.2 Kết phân tích BET mẫu CoO/γ-Al2O3 41 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 1.1: Nhôm oxit thô Hình 1.2: Cấu trúc khối nhôm oxit .4 Hình 3: Vị trí ion Al3+ cấu trúc bó chặt anion Hình 3.1: Phổ XRD Boehmite nung nhiệt độ 450ºC .29 Hình 3.2: Phổ XRD Boehmite nung nhiệt độ 550ºC .30 Hình 3.3: Hình thái học hạt Boehmite 31 Hình 3.4: Hình thái học hạt xúc tác γ-Al2O3 .32 Hình 3.5 Sự phân bố kích thước đường kính mao quản mẫu γ-Al2O3 34 Hình 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu γ-Al2O3 35 Hình 3.7 Kết phân tích nhiệt DTA-TGA mẫu γ-Al2O3 36 Hình 3.7 Kết XRD CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 550oC .37 Hình 3.8 Kết XRD CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 650oC .38 Hình 3.9 Kết XRD CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 750oC .39 Hình 3.10 kết SEM mẫu CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 550oC .40 Hình 3.11 Sự phân bố kích thước đường kính mao quản mẫu CoO/γ-Al 2O3 .42 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BET : Brunauer – Emnet – Teller (tên riêng) BJH : Barrett – Joyer – Halenda (tên riêng) SEM : Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) ) TGA: Phương pháp phân tích nhiệt XRD : Phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray diffration) DTA: Phương pháp phân tích nhiệt vi sai MQTB: Mao quản trung bình DME: Đimetyl ete SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội LỜI MỞ ĐẦU Khoa Cơng Nghệ Hóa Ngày nay, Công nghiệp phát triển nhu cầu sản phẩm ngày phong phú nên nhu cầu hóa chát ngày tăng Do đó, cơng nhiệp hóa chất ngành công nghiệp không nhừng phát triển có ảnh hưởng quan trọng đến nhiều ngành cơng nhiệp khác Trên sở đó, quy trình sản xuất cải tiến đổi để ngày hoàn thiện Vấn đề đặt việc sử dụng hiệu lượng trình sản xuất đảm bảo suất Một sản phầm quan tâm nhiều p- Xylen với ứng dụng rộng rãi tiền chất ngành công nghiệp quan trọng Để phản ứng p- Xylen xảy thuận lợi chất lượng với hiệu suất cao xúc tác Cobalt oxit chất mang gamma Nhôm oxit (CoO/γ-Al2O3) xúc tác thiếu Với lý Với lý trên, em tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp xúc tác CoO/γ-Al2O3 định hướng ứng dụng phản ứng oxy hóa p-xylen” Khóa luận em gồm phần chính: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÔM OXIT 1.1.1 Định nghĩa hình thành Nhơm Oxit Nhơm oxit hợp chất hóa học nhơm oxy với cơng thức hóa học Al2O3 Nó biết đến với tên gọi Alumina cộng đồng ngành khai khống, gốm sứ, khoa học vật liệu Nhơm ôxit chất rắn, màu trắng, không tan không tác dụng với nước Nóng chảy nhiệt độ cao (trên 20000C), có hệ số giãn nở nhiệt 0.063 K-1 Trong vỏ đất, Al2O3 tồn dạng tinh thể Al 2O3 khan quặng nhôm oxit không nguyên chất Tinh thể Nhôm Oxit suốt không màu có màu, phần dùng làm đồ nữ trang, phần dùng chế tạo chi tiết ngành kĩ thuật xác, chân kính đồng hồ, máy phát laze Nhơm oxit lẫn tạp chất có độ rắn cao, dùng làm vật liệu mài (đá mài, bột giấy ráp, bột đánh bóng ) Trong cơng nghiệp, nhơm oxit hoạt tính sử dụng rộng rãi, đặc biệt cơng nghiệp dầu khí: chất hấp phụ q trình chế biến khí thiên nhiên, chất mang xúc tác xúc tác trình chế biến phân đoạn dầu mỏ xúc tác cho phản ứng chuyển hố hydrocacbon Diện tích bề mặt riêng, phân bố lỗ xốp độ axit yếu tố quan trọng nhôm oxit ứng dụng công nghiệp dầu khí Hình 1.1: Nhơm oxit thơ SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 10Nội 1.1.2 Phân loại nhôm oxit Khoa Cơng Nghệ Hóa 1.1.2.1 Phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa từ nhơm hydroxit Nhơm oxit phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hoá từ hydroxit chia thành: + Nhôm Oxit tạo thành nhiệt độ thấp (Al 2O3.nH2O) < n < 0,6; chúng tạo thành nhiệt độ không vượt 6000ºC gọi nhóm Gama Nhơm Oxit, gồm có: , -Al2O3 + Nhôm oxit tạo thành nhiệt độ cao từ 900 đến 1000 ºC gọi nhóm delta nhơm oxit (Al2O3), gồm , Al2O3 1.1.2.2 Phân loại theo cấu trúc + Nhóm : Có cấu trúc mạng lưới bát diện bó chặt, nhóm có - Al2O3 + Nhóm : Có cấu trúc mạng lưới bó chặt luân phiên, nhóm có -Al2O3, gồm oxit kim loại kiềm, kiềm thổ sản phẩm phân huỷ Gibbsit có họ cấu trúc - Al2O3 + Nhóm : Với cấu trúc mạng khối bó chặt, bao gồm sản phẩm phân huỷ nhôm hydroxit dạng Bayerit, Nordstrandit, Boehmite Nhóm bao gồm , -Al2O3 tạo thành nhiệt độ thấp , -Al2O3 tạo thành nhiệt độ cao Nhìn chung, trình xúc tác hấp phụ người ta thường sử dụng nhôm -Al2O3, khuôn khổ đồ án tập trung nghiên cứu nhôm -Al2O3(phân loại theo cấu trúc) nhóm oxit nhơm tạo thành nhiệt độ thấp - Al2O3 Khối lượng riêng - Al2O3: 2,503,60 g/cm3 - Al2O3 tạo thành nung Bayerit nhiệt độ lớn 230 oC, cấu trúc - Al2O3 gần giống cấu trúc - Al2O3 ổn định SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà 39Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Hình 3.2: Phổ XRD Boehmite nung nhiệt độ 550ºC Kết XRD với góc qt 2θ thay đổi từ 10 ÷ 70º Boehmite nung nhiệt độ 550ºC cho thấy có xuất pick mạnh trùng với phổ chuẩn của γ-Al2O3, không thấy xuất pick đặc trưng cho tinh thể Boehmite Vậy nung với nhiệt độ 550ºC 5h tinh thể Boehmite chuyển hóa hồn tồn sang γ-Al2O3 Qua hai mẫu ta thấy yếu tố nhiệt độ nung ảnh hưởng nhiều đến trình tạo γ-Al2O3 3.1.2 Kết ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 3.1.2.1: Hình thái hạt Boehmite Để xác định hình thái học (hình dạng, kích thước, bề mặt) hạt Boehmite, mẫu Boehmite chụp ảnh SEM Kết thể hình 3.3 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 40Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Hình 3.3: Hình thái học hạt Boehmite Thơng qua kết chụp SEM (hình 3.3) ta thấy Boehmite có hình phiến Các hạt Boehmite có phân bố kích thước hạt khoảng rộng, có kích thước dao động từ 13μm đến 26μm Ảnh SEM cho thấy bề mặt hạt Boehmite phẳng, nhẵn đồng Giữa hạt có bề mặt phân chia rõ ràng SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 41Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 3.1.2.2: Hình thái hạt xúc tác γ-Al2O3 Kết chụp ảnh SEM mẫu Boehmite sấy 100 oC 24 nung 550 oC để chuyển hóa cấu trúc tinh thể Boehmite sang cấu trúc tinh thể γ-Al2O3 thể hình 3.4 Hình 3.4: Hình thái học hạt xúc tác γ-Al2O3 Kết thu sau chế tạo cho thấy hình thái γ-Al 2O3 khơng khác nhiều so với hình thái hạt Boehmite ban đầu Các hạt γ-Al 2O3 có dạng hình phiến, kích thước hạt khơng đồng với kích thước khoảng 60μm có SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 42Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa độ dày khoảng 40μm Như vậy, kích thước hạt γ-Al 2O3 lớn so với hạt Boehmite ban đầu Bề mặt hạt γ-Al2O3 không phẳng bề mặt hạt Boehmite Điều xẩy nước bề mặt nước cấu trúc Boehmite chuyển sang dạng cấu trúc tinh thể γ-Al2O3 3.1.3 Kết phương pháp BET Một đặc trưng quan trọng xúc tác chất mang xúc tác diện tích bề mặt riêng, kích thước mao quản, phân bố kích thước mao quản Các đặc trưng xác định phương pháp BET 3.1.3.1 Diện tích bề mặt riêng, kích thước thể tích mao quản Kết phân tích BET mẫu γ-Al2O3 tổng hợp đưa bảng 3.1 Bảng 3.1 Kết phân tích BET mẫu γ-Al2O3 Tính chất mẫu Diện tích bề mặt riêng BET Kích thước mao quản (theo q trình hấp phụ) Kích thước mao quản (theo trình nhả hấp phụ) Kết qủa 174.9237 m²/g 5.92564 nm 6.00724 nm Thể tích mao quản (theo q trình hấp phụ) 0,259 cm3/g Thể tích mao quản (theo trình hấp phụ) 0,263 cm3/g Kết phân tích BET cho thấy, mẫu γ-Al 2O3 có diện tích bề mặt riêng 174,92 m2/g Như vây, diện tích bề mặt riêng mẫu tổng hợp tương đối lớn so với nghiên cứu trước (từ 100 ÷250 m2/g) Kích thước đường kính mao quản đo 5,9 nm Đây kích thước phân loại kích thước mao quản vật liệu MQTB (5÷20 nm) 3.1.3.2 Sự phân bố kích thước đường kính mao quản SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà 43Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Đồ thị thể phân bố kích thước đường kính mao quản mẫu γAl2O3 đưa hình 3.5 Hình 3.5 Sự phân bố kích thước đường kính mao quản mẫu γ-Al2O3 Hình 3.5 cho thấy phân bố kích thước đường kính mao quản nằm khoảng hẹp, phân bố từ 0,5 nm đến 100 nm, tập trung nhiều kích thước đường kính nm 3.1.3.3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu γ-Al 2O3 đưa hình 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu γ-Al 2O3 có xuất vòng trễ, điều chứng tỏ vật liệu tổng hợp có cấu trúc MQTB, khơng sử dụng chất định hướng cấu trúc Như vậy, cấu trúc MQTB hình thành sử dụng điều kiện tổng hợp điều kiện kết tủa, thời gian già hóa, điều kiện sấy nung thích hợp SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà 44Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Căn vào hình dạng vòng trễ đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ ta nhận xét hình dạng mao quản Mao quản mẫu γAl2O3 tổng hợp có dạng hình trụ Hình 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu γAl2O3 3.1.4 Kết phân tích nhiệt Sự thay đổi khối lượng cấu trúc mẫu vật liệu theo tăng nhiệt độ đánh giá thơng qua phương pháp phân tích nhiệt DTA-TGA Hình 3.7 kết phân tích nhiệt DTA-TGA mẫu γ-Al2O3 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 45Nội Khoa Công Nghệ Hóa Hình 3.7 Kết phân tích nhiệt DTA-TGA mẫu γ-Al2O3 Trên đồ thị DTA hình 3.7 xuất pick tương ứng với pick thu nhiệt mẫu tương ứng với khối lượng mẫu theo nhiệt độ Từ 33oC đến 400 oC, mẫu khối lượng 1,019 g tương đương 27,9% khối lượng mẫu Đây giai đoạn thu nhiệt để làm nước bề mặt để phân tử nước cấu trúc tinh thể Boemit tách Sự nước kéo theo xếp lại mạng lưới tinh thế, làm xuất bên tinh thể bề mặt chúng lỗ trống Đây nguyên nhân tạo tâm axit Lewis bề mặt xúc tác Từ 400 oC đến 800 oC, mẫu khối lượng 0,252 g tương đương 6,912% khối lượng mẫu Đây giai đoạn phân tử nước cuối bị tách Boemit chuyển hoá thành dạng nhôm oxit Như vậy, từ phương pháp phân tích nhiệt cho ta thấy biến đổi cấu trúc tinh thể Beomite dạng tinh thể γ-Al 2O3 chủ yếu nước bề mặt nước cấu trúc tinh thể γ-Al2O3 3.2 TỔNG HỢP XÚC TÁC COO/ﻻ-AL2O3 3.2.1 Kết phân tích XRD Xúc tác CoO/γ-Al2O3 tổng hợp phương pháp tẩm dung dịch Co(NO3)2.6H2O nồng độ 25 % khối lượng lên chất mang Al 2O3 Sau hỗn SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà 46Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa hợp sấy 24h nhiệt độ 100 oC nung nhiệt dộ 550oC, 650oC, 750oC Quá trình lặp lại lần để tăng hàm lượng CoO chất mang Al2O3 Kết phân tích đặc trưng pha tinh thể CoO/Al 2O3 chế tạo nhiệt độ nung khác đưa hình 3.7, hình 3.8 hình 3.9 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Co/gammaAl2O3 550 500 400 Lin (Cps) 300 d=1.553 100 d=2.433 d=2.833 200 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: HieuDHCN Co-gammaAl2O3-550.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° 01-071-0816 (C) - Cobalt Cobalt Oxide - CoCo2O4 - Y: 53.28 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.06500 - b 8.06500 - c 8.06500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - F-43m (216) - - 524.582 Hình 3.7 Kết XRD CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 550oC Ở nhiệt độ nung 550oC kết XRD với góc quét 2θ thay đổi từ 10 ÷ 70ºcho thấy có xuất pick mạnh trùng với phổ chuẩn CoO với khoảng cách mặt phẳng tinh thể d = 2,433 cường độ pick 80 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 47Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Co/gammaAl2O3 650 500 400 Lin (Cps) 300 d=3.401 d=2.428 d=6.900 200 d=1.364 d=1.679 100 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: HieuDHCN Co-gammaAl2O3-650.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° 01-071-0816 (C) - Cobalt Cobalt Oxide - CoCo2O4 - Y: 58.39 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.06500 - b 8.06500 - c 8.06500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - F-43m (216) - - 524.582 Hình 3.8 Kết XRD CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 650oC Ở nhiệt độ nung 650oC kết XRD với góc quét 2θ thay đổi từ 10 ÷ 70ºcho thấy có xuất pick mạnh trùng với phổ chuẩn CoO với khoảng cách mặt phẳng tinh thể d = 2,433 cường độ pick 100, lớn so với mẫu CoO/γ-Al2O3 nung nhiệt độ 550oC Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Co/gammaAl2O3 750 500 400 Lin (Cps) 300 d=1.350 d=1.433 d=1.559 d=1.589 100 d=2.441 d=2.868 200 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: HieuDHCN Co-gammaAl2O3-750.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° 01-071-0816 (C) - Cobalt Cobalt Oxide - CoCo2O4 - Y: 65.70 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.06500 - b 8.06500 - c 8.06500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - F-43m (216) - - 524.582 Hình 3.9 Kết XRD CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 750oC SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà 48Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Ở nhiệt độ nung 750oC kết XRD với góc quét 2θ thay đổi từ 10 ÷ 70ºcho thấy có xuất pick mạnh trùng với phổ chuẩn CoO với khoảng cách mặt phẳng tinh thể d = 2,433 cường độ pick 100, không thay đổi nhiều so với mẫu nung nhiệt độ 750oC Như vậy, nhiệt độ nung 650 oC đủ để chuyển hóa tối đa Co(NO 3)2.6H2O dạng CoO 3.2.2 Kết phân tích SEM Ảnh SEM mẫuCoO/γ-Al2O3 thu điều kiện nung 550 oC đưa hình 3.10 Hình 3.10 kết SEM mẫu CoO/γ-Al2O3 nhiệt độ 550oC SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 49Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Kết thu sau chế tạo cho thấy có hai loại hạt rõ rệt nằm đan xen lẫn Hạt to có kích thước 35μm đến 75μm, hạt nhỏ có kích thước 5μm đến 15μm, có độ dày 1μm - 5μm Giữa hạt có phân chia bề mặt pha rõ rệt Bề mặt hạt xúc tác không phẳng bề mặt chất mang γAl2O3 bám dính phân tử xúc tác CoO bề mặt 3.2.3 Kết phân tích BET 3.2.3.1 Diện tích bề mặt riêng, kích thước thể tích mao quản Kết phân tích BET mẫu CoO/γ-Al 2O3 tổng hợp đưa bẳng 3.2 Bảng 3.2 Kết phân tích BET mẫu CoO/γ-Al2O3 Tính chất mẫu Kết qủa Diện tích bề mặt riêng BET 74.8541 m2/g Kích thước mao quản (theo q trình hấp phụ) 8,6384 nm Kích thước mao quản (theo q trình nhả hấp phụ) Thể tích mao quản (theo q trình hấp phụ) Thể tích mao quản (theo trình hấp phụ) 7,2950 nm 0,1950 cm3/g 0,2139 cm3/g Kết phân tích BET cho thấy, mẫu CoO/γ-Al2O3 có diện tích bề mặt riêng 74,85 m2/g Như vây, diện tích bề mặt riêng mẫu CoO/γ-Al2O3 tổng hợp có diện tích bề mặt nhỏ so với chất mang γ-Al 2O3 Điều xẩy che phủ hạt CoO kết tinh bề mặt chất tan bít kín mao quản chất mang Kích thước đường kính mao quản đo 8,6 nm Đây kích thước phân loại kích thước mao quản vật liệu MQTB (5÷20 nm) Tuy nhiên kích thước mao quản CoO/γ-Al2O3 lớn kích thước mao quản γ-Al2O3 ảnh hưởng nhiệt độ nung 650 oC thời gian 5h để chuyển hóa Co(NO3)2.6H2O dạng CoO SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà 50Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa 3.1.3.2 Sự phân bố kích thước đường kính mao quản Đồ thị thể phân bố kích thước đường kính mao quản mẫu γAl2O3 đưa hình 3.11 Hình 3.11 Sự phân bố kích thước đường kính mao quản mẫu CoO/γAl2O3 Hình 3.11 cho thấy phân bố kích thước đường kính mao quản nằm khoảng hẹp, phân bố từ 1,0 nm đến 50 nm, tập trung nhiều kích thước đường kính nm 3.2.3.3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu γ-Al 2O3 đưa hình 3.12 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 51Nội Khoa Công Nghệ Hóa Hình 3.12 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu CoO/γ-Al2O3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu γ-Al 2O3 có xuất vòng trễ, điều chứng tỏ vật liệu tổng hợp trì cấu trúc MQTB SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà 52Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa Kết luận Sau tháng thực nghiên cứu xúc tác CoO/ γ -Al 2O3 định hướng ứng dụng phản ứng oxy hóa p-xylen, em rút số kết luận sau: Đã nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp γ-Al2O3 đưa điều kiện tổng hợp thích hợp : - pH = 7-8 - Nhiệt độ phản ứng axit hóa : 800C - Thời gian già hóa : 2h - Nhiệt độ sấy: 100ºC - Thời gian sấy: 24h - Nhiệt độ nung: 550ºC - Thời gian nung: 5h Đã nghiên cứu trình tổng hợp CoO/γ-Al2O3 với kết quả: - Pha tẩm γ-Al2O3 Co(NO3)2.6H2O với nồng độ 25% khối lượng - Nhiệt độ sấy: 100ºC - Thời gian sấy: 24h - Nhiệt độ nung: 650ºC - Thời gian nung: 5h Đã tiến hành phân tích đặc trưng tính chất hóa lý phân tích xác định hình thái, cấu trúc tính chất xúc tác mẫu γ-Al2O3, NiO/γAl2O3 tổng hợp từ Al(OH)3 điều kiện tối ưu - Diện tích bề mặt riêng γ-Al2O3 174.9237 m2/g - Diện tích bề mặt riêng CoO/γ-Al2O3 74,8541 m2/g Kết nhìn chung cho thấy xúc tác CoO/γ-Al2O3 tổng hợp được sử dụng làm chất xúc tác SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà 53Nội Khoa Công Nghệ Hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Trịnh, Luận án Tiến sĩ Hoá học “Nghiên cứu điều chế dạng hydroxit nhôm, oxit nhôm ứng dụng cơng nghiệp lọc hố dầu” Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, 2002 Nguyễn Hữu Trịnh “Nghiên cứu tính chất hố lý -Al2O3 - Al2O3" Tạp chí hố học ứng dụng số 3, 2002 http://vi.wikipedia.org Nguyễn Huy Phiêu, Lê Thìn: Nghiên cứu điều chế nhơm hydroxit hoạt tính từ dung dịch aluminat Tân Bình” Tuyển tập báo cáo hội nghị Hóa học tồn quốc lần thứ 3, tập 2, Hà Nội – Việt Nam, tr 593 – 596 PGS.TS Phạm Thế Trinh, Nghiên cứu công nghệ tổng hợp DIMETYL ETE (DME) xúc tác dị thể ứng dụng sản xuất nhiên liệu Đề tài nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ Tạ Quang Minh cộng sự, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học Bộ Công nghiệp, Nghiên cứu công nghệ chế tạo chất hấp phụ sở hợp chất nhôm hydroxit nhôm oxit ứng dụng nhà máy chế biến khí lọc hóa dầu Việt Nam, Mã số 4022/QĐ-BCN, 2007 Nguyễn Nho Dũng: Tổng hợp đặc trưng xúc tác phức kim loại chất mang mao quản trung bình cho phản ứng oxi hóa P-Xylen thành Acid Terephthalic” năm 2016 Từ Văn Mặc, “Phân tích hố lý- phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử” NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003 SVTH: Trần Văn Tuấn Anh Khóa Luận Tốt Nghiệp ... đề tài: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác CoO/ γ -Al2O3 định hướng ứng dụng phản ứng oxy hóa p-xylen” Khóa luận em gồm phần chính: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận SVTH:... vậy, phương pháp tổng hợp phương pháp tẩm phương pháp dùng phổ biến phương pháp phù hợp để tổng hợp xúc tác CoO/ -Al2O3 1.4.2 Định hướng ứng dụng xúc tác CoO/ γ -Al2O3 phản ứng oxy hóa p-xylen Hiện... việc ứng dụng loại xúc tác dị thể hóa xúc tác phức đồng thể lên bề mặt chất mang mao quản trung bình ứng dụng làm xúc tác phản ứng oxy hóa p-xylene tạo acid terephthalic Oxy hóa p-xylene xúc tác