Luận văn sư phạm Nghiên cứu tổng hợp vật liệu cấu trúc nano Fe - Sba - 15 dùng để phân huỷ các hợp chất hữu cơ độc hại chứa Phenol

Khoá lu n t t nghi p Tr Tr ng đ i h c S ng i h c S ph m Hà N i PH M Hà N I Khoa hóa h c *********** Nguy n th ng c bích Nghiên c u t ng h p v t li u c u trúc Nano Fe-SBA-15 dùng đ phân h y h p ch t h u c đ c h i ch a phenol Khoá lu n t t nghi p đ i h c Chun ngành: Hóa cơng ngh mơi tr Ng ih ng ng d n khoa h c Ts đ ng t ph ng Hà N i - 2009 Nguy n Th Ng c Bích - L p K31A - SP Hoá Khoá lu n t t nghi p Tr Tr ng đ i h c S ng i h c S ph m Hà N i PH M Hà N I Khoa hóa h c *********** Nguy n th ng c bích Nghiên c u t ng h p v t li u c u trúc Nano Fe-SBA-15 dùng đ phân h y h p ch t h u c đ c h i ch a phenol Khoá lu n t t nghi p đ i h c Chun ngành: Hóa cơng ngh mơi tr ng Hà N i - 2009 Nguy n Th Ng c Bích - L p K31A - SP Hố Khố lu n t t nghi p Tr M ng i h c S ph m Hà N i U Trong công nghi p, ch t xúc tác v n đ chi n l nh n đ c v y c s quan tâm nghiên c u h t s c r ng rãi, đ c bi t công ngh ch bi n d u khí x lý mơi tr ng nhi m Hi n nay, th gi i, kho ng 90% q trình hóa h c cơng nghi p đ u có m t ch t xúc tác Trong su t nh ng th p k qua, zeolit v i h th ng vi mao qu n đ ng đ u, thành ph n hóa h c đa d ng đ thành công d i d ng xúc tác cho cơng nghi p l c hóa d u t ng h p h u c , đ c bi t đ i v i nh ng phân t có đ v i kích th kích th c ng d ng ng kính nh h n 10A Tuy nhiên c mao qu n nh h n 20A0, zeolit không phù h p v i phân t có c đ ng h c l n, đ c bi t nhu c u s d ng nguyên li u d u c n đ s n xu t s n ph m có giá tr ngày gia t ng ngu n d u m c a th gi i ngày c n ki t Vì v y ph th ng pháp t ng h p v t li u có kích c mao qu n l n h n v n đ đ c nhà khoa h c quan tâm nghiên c u Sau r t nhi u cơng trình nghiên c u, đ n đ u th p k 90, nhà khoa h c hãng Mobil thành công vi c t ng h p lo i v t li u mao qu n c u trúc nano, đ u tiên M41S v i kích th c mao qu n lên t i 100A g n nh t h v t li u SBA (Santa Barbara Amorphous) Trong v t li u SBA15 nh n đ c s quan tâm h n c c u trúc l c l ng r t tr t t , h th ng mao qu n đ ng đ u v i kích th c l n (50 - 500A0), thành dày (30 - 80A0) đ b n nhi t th y nhi t cao [16] Trong trình phát tri n ng d ng v t li u mao qu n c u trúc nano có nhi u kim lo i đ c thay th thành công vào m ng l i c a SBA-15 đ t o tính ch t xúc tác đa d ng Ví d vi c đ a Fe vào t o xúc tác oxi hóa kh , b sung Al vào m ng l i làm thay đ i đ axit c a v t li u mao qu n c u Nguy n Th Ng c Bích - L p K31A - SP Hố Khố lu n t t nghi p Tr ng i h c S ph m Hà N i trúc nano [11], đ a Ti vào m ng l i giúp t ng ho t tính xúc tác oxi hóa,…[20] Cho đ n có nhi u cơng trình đ SBA-15, ph c công b v vi c đ a s t vào ng pháp t ng h p đ u ph i ti n hành theo b th nh t t ng h p SBA-15 sau s t đ c: b c g n lên SBA-15 ho c ng c i ta u ch vi tinh th ch a s t sau s d ng vi tinh th đ t ng h p nên SBA-15 C hai ph ng pháp có nh thí nghi m ph c t p, t n nhi u th i gian n ng l c m đòi h i u ki n ng ho c có th xu t hi n oxit làm t c mao qu n S t m t kim lo i đ c ng d ng r t thành công q trình oxi hóa Chính v y, tơi ti n hành nghiên c u t ng h p Fe-SBA-15 ch m t b n c th i nh m x lý môi tr c ng d ng đ oxi hóa ch t h u c ng Ho t tính xúc tác c a SBA-15 đ kh o sát ph n ng oxi hóa phenol đ có kích th c c l n, nh ng ch t đ c h i, có kh n ng phân h y sinh h c xu t hi n r t nhi u n c th i công nghi p đ c bi t cơng nghi p hóa d u Tơi hy v ng nh ng k t qu khóa lu n s đóng góp m i l nh v c t ng h p xúc tác Nguy n Th Ng c Bích - L p K31A - SP Hố Khoá lu n t t nghi p Tr Ch ng i h c S ph m Hà N i ng 1: t ng quan tƠi li u 1.1 V t li u mao qu n c u trúc nano 1.1.1 Gi i thi u v v t li u mao qu n c u trúc nano (MQCTN) Trong nh ng n m qua, zeolit v i c u trúc vi mao qu n đ c s d ng h t s c r ng rãi công nghi p l c hóa d u t ng h p h u c [10], [14]: - Chúng có b m t riêng l n kh n ng h p ph cao - Tính ch t h p ph có th thay đ i đ k n c đ tr thành lo i a n c hay c tùy thu c vào nhóm ch c b m t - Các tâm ho t đ ng xúc tác (nh tâm axit) có th đ m ng tinh th C c hình thành ng đ m t đ c a chúng có th bi n đ i đ đáp ng cho ph n ng khác - Nh có c u trúc mao qu n đ ng nh t có gi i h n nên zeolit có tính ch t ch n l c hình h c khác đ i v i s n ph m, ch t tham gia ph n ng h p ch t trung gian - Zeolit có đ b n nhi t, th y nhi t hoá h c r t cao Tuy nhiên, kích th c mao qu n nh nên chúng cịn có nhi u h n ch : - Các phân t có kích th c l n khơng khu ch tán đ mao qu n đ ti p xúc v i tâm ho t đ ng không đ c vào bên đó, ph n b m t bên c s d ng mà b m t ch chi m 1% t ng di n tích b m t - Khơng th đ a nhóm ch c l n lên thành mao qu n nh m t o tính ch t b m t mong mu n nh Vì v y, đ t ng c quang h c, xúc tác, h p ph … ng h n n a kh n ng ng d ng c a v t li u mao qu n, có r t nhi u cơng trình nghiên c u nh m t ng kích th Nguy n Th Ng c Bích - L p K31A - SP Hoá c mao qu n Khoá lu n t t nghi p Tr ng i h c S ph m Hà N i Theo đ nh ngh a c a IUPAC, v t li u vô c r n x p ch a mao qu n có đ ng kính kho ng t 20-500A0 đ c g i v t li u mao qu n c u trúc nano (MQCTN) [3] Các v t li u mao qu n đ th c phân lo i theo kích c mao qu n nh b ng 1.1 B ng 1.1 Phân lo i v t li u mao qu n: Mao qu n l n (Macropore) V t li u Kích th c mao qu n (A0) >500 Th y tinh Ví d Mao qu n trung bình (Mesopore) 20- 500 Vi mao qu n (Micropore) M41S, SBA-15 Zeolit (ZSM5, Y)