1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA-15 bằng hợp chất silan và đánh giá hoạt tính hấp phụ

86 93 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Tìm điều kiện thích hợp để tách nguồn silic từ trấu, nghiên cứu tổng hợp vật liệu SBA-15 với nguồn silic trên, biến tính vật liệu SBA-15 bằng MPTMS, đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính là những nội dung chính trong bài luận văn Thạc sĩ Hóa học Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA-15 bằng hợp chất silan và đánh giá hoạt tính hấp phụ. Mời các bạn cùng tham khảo.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐỒN VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU SBA – 15  BẰNG HỢP CHẤT SILAN VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH HẤP PHỤ Chun ngành: Hóa Vơ Cơ Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:  1. TS. HỒNG VĂN ĐỨC 2. PGS.TS DƯƠNG TUẤN QUANG i Huế, năm 2014 ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của  riêng tơi, các số liệu và kết quả nghiên cứu ghi trong luận  văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng  và chưa từng đượ c cơng bố  trong bất kỳ  một cơng trình   nào khác Tác giả                                                                                                  Đồn Văn Dũng iii iv LỜI CẢM ƠN      Tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo hướng dẫn TS. Hồng  Văn   Đức     thầy   giáo   hướng   dẫn   PGS.TS   Dương   Tuấn   Quang     tận   tình  hướng dẫn giúp đỡ tơi trong suốt q trình làm luận văn      Tơi xin chân thành cảm ơn hai em Lê Cao Ngun, Nguyễn Minh Quốc  Khoa Hóa Học, Đại học Sư Phạm Huế đã giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện  thí nghiệm, Lê Văn Khu ở trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội, ThS. Nguyễn Đức  Thọ khoa Hóa học trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội, chị Nguyễn Thị  Thanh Nga Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu đã giúp đỡ tơi trong việc đặc  trưng vật liệu  Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong Khoa Hóa học Trường  Đại  học Sư Phạm Huế đã nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong  suốt q trình làm luận văn Huế, tháng 6 năm 2014                                        Tác giả luận văn                                                                                Đồn Văn Dũng v MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii  MỤC LỤC                                                                                                                    iv  Trang phụ bìa i                                                                                                             iv  Lời cam đoan ii                                                                                                             iv  Lời cảm ơn iii                                                                                                               iv  DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT                                                                          vii  DANH MỤC BẢNG BIỂU                                                                                           ix  DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ                                                                           x  MỞ ĐẦU                                                                                                                        1 CHƯƠNG 1  TỔNG QUAN LÝ THUYẾT                                                                              4  1.1. Tổng quan về trấu và tro trấu                                                                                   4  1.1.1. Sơ lược về trấu và tro trấu                                                                                    4  1.1.2. Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay                                                                      4  1.2. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB)                                                                    7  1.2.1. Giới thiệu vật liệu MQTB                                                                                     8  1.2.2.  Phân loai vât liêu MQTB ̣ ̣ ̣                                                                                       10  1.2.2.1. Phân loai theo câu truc ̣ ́ ́                                                                                        10  1.2.2.2. Phân loai theo thanh phân ̣ ̀ ̀                                                                                   11  1.3. Vật liệu mao quản trung bình SBA­15                                                                   11  1.3.1. Đăc điêm câu truc SBA­15 ̣ ̉ ́ ́                                                                                     11  1.3.2. Tông h ̉ ợp va c ̀ ơ chê hinh thanh vât liêu SBA­15 ́ ̀ ̀ ̣ ̣                                                    12  1.3.3. Ứng dụng của vật liệu SBA­15                                                                           14  1.4. Biến tính bề mặt vật liệu mao quản trung bình SBA­15                                        14 iv  1.4.1. Tông h ̉ ợp                                                                                                              14 1.4.2. Môt sô vât liêu MQTB SBA­15 biên tinh b ̣ ́ ̣ ̣ ́ ́ ởi cac nhom ch ́ ́ ưc h ́ ưu c ̃ ơ và ứng   dụng                                                                                                                               16 CHƯƠNG 2  MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU                  20  2.1. Mục đích                                                                                                                 20  2.2. Nội dung                                                                                                                 20  2.3. Phương pháp nghiên cứu                                                                                         20  2.3.1. Phương pháp phân tích hóa lý                                                                               20  2.3.1.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X­ray diffraction: XRD)                               20 2.3.1.2. Phương pháp phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy ­ dispersive   X­ray spectroscopy: EDX)                                                                                   22  2.3.1.3. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ ­ khử hấp phụ nitơ (BET)                           23  2.3.1.4. Phương pháp phân tích nhiệt                                                                             24  2.3.1.5. Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV­Vis)                                              25  2.3.2. Thực nghiệm                                                                                                        26  2.3.2.1. Hóa chất                                                                                                            26  2.3.2.2 Tách nguồn silic từ trấu                                                                                     26 2.3.2.3. Tổng hợp vật liệu mao quản trung bình SBA­15 với nguồn silic từ tro   trấu                                                                                                                      28  2.3.2.4. Tổng hợp SBA ­15 chức năng hóa bề mặt bằng nhóm thiol                             29  2.3.2.5. Đánh giá hoạt tính hấp phụ của vật liệu                                                           30 CHƯƠNG 3  KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN                                                                           31  3.1. Phân tích thành phần tro trấu                                                                                  31  3.1.1. Chuẩn bị nguyên liệu tro trấu                                                                              31  3.1.2. Phân tích thành phần hố học của tro trấu                                                           33  3.2. Nghiên cứu điều kiện thích hợp để tách nguồn silic từ tro trấu                              35 v  3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng                                                                     35  3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH                                                                           37  3.2.3. Phân tích thành phần sản phẩm SiO2 thu được                                                   38  3.2.4. Chuẩn bị nguồn Na2SiO3 từ tro trấu                                                                   39 3.3. Nghiên cứu điều kiện tổng hợp vật liệu mao quản trung bình SBA­15 với   nguồn silic từ tro trấu                                                                                                    39  3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit                                                                 39  3.3.2. Anh h ̉ ưởng cua ti lê SiO2/P123 ̉ ̉ ̣                                                                              41  3.4. Nghiên cưu biên tinh vât liêu SBA­15 băng MPTMS ́ ́ ́ ̣ ̣ ̀                                                43  3.4.1. Vật liệu nền SBA­15                                                                                           43  3.4.2. Anh h ̉ ưởng cua ham l ̉ ̀ ượng MPTMS                                                                    46  3.5. Đanh gia kha năng hâp phu cua vât liêu biên tinh ́ ́ ̉ ́ ̣ ̉ ̣ ̣ ́ ́                                                       50  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ                                                                                      52  A. KẾT LUẬN                                                                                                               52  B. KIẾN NGHỊ                                                                                                              52  TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                           54  PHỤ LỤC                                                                                                                       1 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BET Brunauer –Emmett –Teller  ĐHCT  Định hướng cấu trúc EDX  Phổ tán sắc năng lượng tia X  (Energy ­ dispersive X­ray spectroscopy) IR Phổ hồng ngoại IUPAC Hiệp hội hóa học cơ bản và ứng dụng quốc tế  (International Union of Pure and Applied Chemistry) M41S Họ vật liệu MQTB bao gồm MCM­41, MCM­48, MCM­50 MCM­41 Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lục lăng MCM­48 Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lập phương MCM­50 Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lớp MQTB Mao quản trung bình MPTMS 3­mercaptopropyltrimethoxylsilane SBA­15 Santa Barbara Amorphous ­ 15 TEOS  Tetraethyl Orthosilicate TG Phân tích nhiệt trọng lượng XRD      Nhiễu xạ tia X (X –Ray Diffraction) DLHP Dung lượng hấp phụ vii viii RHA­T­2 002 25 25 µm µm 1000 002 200 SKa ClKa 300 SKb 400 MgKa ClKesc 500 SLl ClLl Counts 600 KKa KKb CaKa CaKb 700 PKa PKb 800 ClKb OKa SiKa CaKesc 900 100 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 keV P1 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 Phụ lục 1. EDX của tro trước xử lý axit P2 P3 RHA­S­2 Phụ lục 2. EDX của tro sau xử lý axit Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-2M 3500 3400 3300 d=100.333 3200 3100 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 Lin (Cps) 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 d=58.614 500 400 300 002 d=51.394 600 0.1 0.1 mm mm 200 1000 002 0.5 OKa 900 10 2-Theta - Scale SiKa 100 800File: Duc Hue mau SBA-15-2M.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: 700 500 SKa SLl 300 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-2,5M 100 d=100.168 4000 SKb Phụ lục 3. Giản đồ XRD của mẫu SBA15­2M 400 200 KKa KKb CaKa CaKb CaKesc Counts 600 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV 2000 ZAF Method Standardless Quantitative Analysis Fitting Coefficient : 0.2594 Element (keV) Mass% Error% Atom% Compound O K 0.525 53.18 0.57 66.92 Si K 1.739 43.65 0.19 31.29 S K 2.307 1.47 0.23 0.92 K K 3.312 1.45 0.23 0.75 Ca K 3.690 0.25 0.25 0.13 Total 100.00 100.00 Mass% Cation K 41.9399 31.7700 0.9667 1.2091 0.2296 d=51.363 1000 d=58.670 Lin (Cps) 3000 0.5 J ED-23 00 AnalysisStation 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-2,5M.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: P4 10 Phụ lục 4. Giản đồ XRD của mẫu SBA15­2,5M Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-3M d=101.946 7000 6000 Lin (Cps) 5000 4000 3000 d=59.189 1000 d=51.850 2000 0.5 10 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-3M.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: Phụ lục 5. Giản đồ XRD của mẫu SBA15­3M Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-4M d=99.625 7000 6000 4000 3000 d=57.686 2000 1000 d=50.555 Lin (Cps) 5000 0.5 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-4M.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: P5 10 Phụ lục 6. Giản đồ XRD của mẫu SBA15­4M P6 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-V6,375 3000 2900 d=100.291 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 Lin (Cps) 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 d=59.084 600 500 400 300 d=51.465 700 200 100 0.5 10 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-V6,375.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Ch   Phụ lục 7. Giản đồ XRD của mẫu SBA15­V6,375 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-3M d=101.946 7000 6000 4000 3000 d=59.189 2000 1000 d=51.850 Lin (Cps) 5000 0.5 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-3M.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: Phụ lục 8. Giản đồ XRD của mẫu SBA15­V7,5 P7 10 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-V8,625 d=97.633 10000 9000 8000 7000 Lin (Cps) 6000 5000 4000 d=57.545 2000 1000 d=50.225 3000 0.5 10 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-V8,625.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 15 s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - C Phụ lục 9. Giản đồ XRD của mẫu SBA15­V8,625 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-V10 d=97.620 6000 5000 3000 2000 d=56.903 1000 d=49.965 Lin (Cps) 4000 0.5 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-V10.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: Phụ lục 10. Giản đồ XRD của mẫu SBA15­V10 P8 10 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-S05 d=98.552 10000 9000 8000 7000 Lin (Cps) 6000 5000 4000 3000 d=57.876 1000 d=50.331 2000 0.5 10 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-S05.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: Phụ lục 11. Giản đồ XRD của mẫu SBA15S05 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-S10 9000 d=100.894 8000 7000 5000 4000 3000 d=58.479 2000 1000 d=50.789 Lin (Cps) 6000 0.5 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-S10.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: Phụ lục 12. Giản đồ XRD của mẫu SBA15S10 P9 10 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SBA-15-S15 d=97.731 6000 5000 3000 d=57.537 2000 1000 d=50.165 Lin (Cps) 4000 0.5 2-Theta - Scale File: Duc Hue mau SBA-15-S15.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.004 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: Phụ lục 13. Giản đồ XRD của mẫu SBA15S15 Phụ lục 14. Giản đồ TG ­ DTA của mẫu trấu P10 10 Phụ lục 15. Giản đồ TG­DTA của mẫu SBA15S05 Phụ lục 16. Giản đồ TG­DTA của mẫu SBA15S75 P11 Phụ lục 17. Giản đồ TG­DTA của mẫu SBA15S10 Phụ lục 18. Giản đồ TG­DTA của mẫu SBA15S15 P12 Phụ lục 19. Giản đồ đẳng nhiệt hấp phụ ­ khử hấp phụ N2 của mẫu  P13 SBA­15­Y8,625 Phụ lục 20. Giản đồ đẳng nhiệt hấp phụ ­ khử hấp phụ N2 của mẫu  P14  SBA15S75 P15 ...  tài: “ Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA­15 bằng hợp chất silan và đánh   giá hoạt tính hấp phụ   với mong muốn tìm được điều kiện để  tổng hợp vật   liệu SBA­15 cũng như biến tính vật liệu này để cải thiện khả năng hấp phụ của... Tìm điều kiện thích hợp để tách nguồn silic từ trấu  Nghiên cứu tổng hợp vật liệu SBA­15 với nguồn silic trên  Biến tính vật liệu SBA­15 bằng MPTMS  Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT... nhiều cation kim loại nặng. Nhiều cơng trình nghiên cứu về hoạt tính hấp phụ của vật liệu này đã được cơng bố. Aguado và cộng sự  [18] trong đề  tài nghiên   cứu về  SBA­15­SH đã kết luận về  khả  năng hấp phụ  cao đối với Hg 2+ của vật liệu này (DLHP Hg2+ 

Ngày đăng: 15/01/2020, 21:46

Xem thêm:

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w