Nghiên cứu tổng hợp xúc tác nano vàng trên chất mang mgo cho phản ứng oxy hóa co ở nhiệt độ thấp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐOÀN KIM HỒNG NGHIÊN CỨU TỔNG HP XÚC TÁC NANO VÀNG TRÊN CHẤT MANG MgO CHO PHẢN ỨNG OXY HÓA CO Ở NHIỆT ĐỘ THẤP Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Mã số ngành: 605275 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS-TS TRẦN KHẮC CHƯƠNG (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 07 năm 2007 Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIEÄM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐOÀN KIM HỒNG Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 25/03/1982 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Công nghệ Hóa học Mã số HV: 00505098 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HP XÚC TÁC NANO VÀNG TRÊN CHẤT MANG MgO CHO PHẢN ỨNG OXY HÓA CO Ở NHIỆT ĐỘ THẤP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Điều chế xúc tác nano vàng chất mang MgO, ZrO2, MgO + 5% HZSM-5, MgO + ZrO2 (6 :1) phương pháp tạo sol với chất ổn định sol PVA, PVP Nghiên cứu đặc trưng bề mặt xúc tác: i Phương pháp TPD–NH3 ii Phương pháp SEM FESEM Nghiên cứu hoạt tính xúc tác vàng: i Cho phản ứng oxy hóa CO nhiệt độ thấp ii Cho phản ứng oxy hóa toluen III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS-TS TRẦN KHẮC CHƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm 2007 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Trước hết, bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS-TS Trần Khắc Chương – người thầy tận tình bảo cho kiến thức kinh nghiệm, tạo điều kiện giúp hoàn thành tốt luận văn Tôi chân thành cảm ơn TS Nguyễn Ngọc Hạnh Thầy Cô môn Hóa lý tạo điều kiện cho suốt trình thực luận văn góp ý chân thành cho luận văn Tôi chân thành cảm ơn PGS-TS Nguyễn Xuân Phúc Ths Đỗ Hùng Mạnh - Viện Khoa Học Vật Liệu thuộc Viện Khoa Học Công Nghệ Quốc Gia, anh Nguyễn Văn Dũng – Trường Đại học Cần Thơ giúp đỡ trình thực luận văn Tôi cảm ơn gia đình, thầy cô bạn bè động viên hỗ trợ mặt suốt thời gian học tập thực luận văn Kính chào ĐOÀN KIM HỒNG ABSTRACT MgO, ZrO2 have been used as the supporting agents for different gold sols that were obtained by reducing HAuCl4 with NaBH4 in the presence of polyvinyl alcohol (PVA) or polyvinyl pirrolidone (PVP) Supported gold nanoparticle catalysts have been characterized by SEM and FESEM with mean diameter of 7.32 nm These catalysts have high catalytic activity in low temperature total CO oxidation (below room temperature) and total toluen oxidation TÓM TẮT MgO, ZrO2 chất mang cho sol vàng điều chế khử HAuCl4 NaBH4, dùng chất ổn định sol polyvinyl alohol (PVA) hay polyvinyl pirrolidone (PVP) Xúc tác nano vàng chất mang MgO đặc trưng phổ SEM FESEM có đường kính hạt vàng trung bình 7,32 nm Các xúc tác vàng thể hoạt tính cao phản ứng oxy hóa hoàn toàn CO nhiệt độ thấp (dưới nhiệt độ phòng) oxy hóa hoàn toàn toluen MỤC LỤC Đề mục Trang LỜI CẢM ƠN ABSTRACT TÓM TẮT MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH DANH SÁCH CÁC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TOÅNG QUAN 1.1 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ CÁCH XỬ LÝ 1.1.1 Tình hình ô nhiễm 1.1.2 Nguồn phát sinh 1.1.3 Tính chất CO 1.1.3.1 Tính chất vật lý 1.1.3.2 Tính chất hóa học 1.1.4 Tính chất toluen 1.1.5 Tác hại CO vaø hydrocacbon 1.1.5.1 Đối với người 1.1.5.2 Đối với thực vật 1.1.6 Kiểm soát hàm lượng khí thaûi 1.1.7 Hướng giải khí thải gây ô nhiễm 11 1.1.7.1 Phương pháp hấp thụ 11 1.1.7.2 Phương pháp hấp phụ 11 1.1.7.3 Phương pháp đốt trực tiếp nhiệt độ cao 11 1.1.7.4 Phương pháp sử dụng xúc tác 11 1.1.7.5 Màng sinh học 12 1.2 OXY HOÙA CO 12 1.2.1 Phaûn öùng oxy hoùa CO 12 1.2.2 Xúc tác cho phản öùng oxy hoùa CO 12 1.2.2.1 Hệ xúc tác kim loại 13 1.2.2.2 Hệ xúc tác oxyt kim loại 14 1.2.2.3 Hệ xúc tác hỗn hợp oxyt kim loaïi 15 1.2.3 Cơ chế oxy hóa CO 16 1.2.3.1 Cơ chế oxy hóa CO kim loại quý 17 1.2.3.2 Cơ chế oxy hóa CO oxyt kim loaïi 21 1.3 XÚC TÁC NANO VÀNG TRÊN CHẤT MANG 22 1.3.1 Khi vàng trở thành xúc tác: 22 1.3.1.1 Các thành tựu nghiên cứu xúc tác vàng giới 22 1.3.1.2 Ứng dụng xúc tác vàng số phản ứng thực tế 25 1.3.2 Cấu trúc tinh thể hình thái học vàng 27 1.3.3 Các dạng hoạt động xúc tác nano vàng 28 1.3.4 Ảnh hưởng chất mang đến hoạt tính xúc tác vàng 30 1.3.5 Phương pháp điều chế xúc tác vàng chất mang 33 1.3.5.1 Các hóa chất việc tạo sol vàng 35 1.3.5.2 Cơ sở phương pháp tạo sol vàng 36 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 37 2.1 ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC VÀNG TRÊN CHẤT MANG 37 2.1.1 Hóa chất 37 2.1.2 Điều chế sol vàng 37 2.1.3 Điều chế xúc tác vàng mang chất mang 38 2.2 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÓA LÝ CỦA XÚC TÁC 39 2.2.1 Xác định độ acid chất mang phương pháp giải hấpï NH3 theo chương trình nhiệt độ (TPD:Temperature program desorption) 39 2.2.1.1 Độ acid bề mặt xúc tác acid rắn 40 2.2.1.2 Cơ sở phương pháp TPD – NH3 41 2.2.1.3 Quá trình xác định độ acid chất mang TPD – NH3 41 2.2.2 Nghiên cứu hình thái bề mặt chất mang xúc tác nano vàng kính hiển vi điện tử 44 2.2.2.1 Giới thiệu kính hiển vi điện tử 44 2.2.2.2 Phân biệt kính hiển vi điện tử thông thường (SEM: Standard Electron Microscope) kính hiển vi điện tử quét xạ vùng (FESEM: Field Emission Scanning Electron Microscope) 45 2.2.3 Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa CO 45 2.2.3.1 Hệ thống thiết bị oxy hóa CO 45 2.2.3.2 Trình tự tiến hành khảo sát hoạt tính xúc tác oxy hóa CO 47 2.2.3.3 Hệ thống phân tích thành phần hỗn hợp khí 49 2.2.4 Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa toluen 50 2.2.4.1 Hệ thống thiết bị oxy hóa toluen 50 2.2.4.2 Trình tự tiến hành khảo sát hoạt tính xúc tác oxy hóa toluen 52 2.2.4.3 Hệ thống phân tích toluen 52 2.3 XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 53 2.3.1 Tính độ acid 53 2.3.2 Tính kích thước hạt vàng trung bình 54 2.3.3 Tính độ chuyển hóa CO 54 2.3.4 Tính tốc độ phản ứng oxy hoùa CO 56 2.3.5 Tính lượng hoạt hóa phản ứng oxy hóa CO 56 2.3.6 Tính độ chuyển hoùa toluen 57 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 58 3.1 KẾT QUẢ ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC VÀNG TRÊN CHẤT MANG 58 3.2 NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG HÓA LÝ CỦA XÚC TÁC 59 3.2.1 Kết đo độ acid chất mang 59 3.2.1.1 Tính chất tâm acid chất mang 59 3.2.1.2 Độ acid chất mang 61 3.2.2 Keát nghiên cứu xúc tác vàng kính hiển vi điện tử thông thường (SEM) kính hiển vi điện tử quét xạ vùng (FESEM) 63 3.2.2.1 Phổ đo SEM chất mang MgO nhiệt độ nung 63 3.2.2.2 Phổ đo FESEM mẫu xúc tác vàng tổng hợp 65 3.2.3 Kết nghiên cứu hoạt tính xúc tác oxy hóa CO 70 3.2.3.1 Khảo sát hoạt tính xúc tác oxy hóa CO chất mang MgO 70 3.2.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung chất mang MgO đến hoạt tính xúc tác oxy hóa CO 71 3.2.3.3 Khảo sát thời gian hoạt động xúc tác vàng 73 3.2.3.4 Khảo sát hoạt tính xúc tác oxy hóa CO theo tốc độ dòng khí 75 3.2.3.5 Ảnh hưởng tính chất chất mang hoạt tính xúc tác oxy hóa CO mẫu xúc tác vàng 75 Chương 4: Kết luận kiến nghị 86 Luận văn Thạc só Chất mang MgO nung nhiệt độ thích hợp 8500C sản sinh nhiều trung tâm hoạt động F mật độ tâm acid Lewis cao dẫn đến số lượng tâm hoạt động xúc tác tăng Ngoài ra, ảnh SEM FESEM cho thấy cấu trúc bề mặt đồng giúp cho phân tán cao với phân bố hẹp kích thước hạt nano vàng bề mặt chất mang Kết hoạt tính xúc tác vàng tăng Xúc tác vàng dùng chất ổn định sol nồng độ 100 µg / ml có kích thước hạt vàng nhỏ so với nồng độ 64 µg / ml PVA chất giúp bền hóa hạt vàng tốt PVP Hoạt tính tăng kích cỡ hạt vàng giảm Năng lượng hoạt hóa mẫu xúc tác cho phản ứng oxy hóa CO 2,88 – 3,45 kJ/mol Các mẫu xúc tác tổng hợp có hạt vàng kích thước cỡ nano cho phân tán bề mặt chất mang Hoạt tính oxy hóa CO oxy hóa toluen chúng cao: oxy hóa hoàn toàn CO khoảng nhiệt độ phòng nhiệt độ chuyển hóa 50% toluen (nhiệt độ light off) 180 – 2450C Mẫu xúc tác 1%Au/MgO 8500C 100PVA/100Au có kích cỡ hạt vàng nhỏ thể hoạt tính tốt nhất: • Kích thước hạt vàng trung bình 7,32 nm • Oxy hóa hoàn toàn CO nhiệt độ 300C, nhiệt độ phòng có độ chuyển hóa 90,63% • Oxy hóa hoàn toàn toluen 2800C, có nhiệt độ light off (đạt độ chuyển hóa 50% toluen) 1800C Các kết có ý nghóa thực tế quan trọng lónh vực môi trường, đặc biệt xử lý khí thải động xe, để đáp ứng yêu cầu ngày khắt khe nồng độ giới hạn cho phép chất gây ô nhiễm GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Chương 4: Kết luận kiến nghị Luận văn Thạc só 87 4.2 KIẾN NGHỊ: Trong khuôn khổ cho phép luận văn thạc só, tiến hành khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến tổng hợp xúc tác nano vàng chất mang cho việc xử lý khí thải Để hoàn thiện hơn, đưa số hướng nghiên cứu tiếp theo: • Ảnh hưởng chất đầu độc xúc tác (các hợp chất lưu huỳnh) độ bền xúc tác để đưa cách giải • Ảnh hưởng nước hoạt tính xúc tác • Ảnh hưởng hàm lượng vàng đưa lên chất mang kích cỡ hạt vàng hoạt tính xúc tác • Nghiên cứu sâu động học chế phản ứng để làm rõ mối quan hệ yếu tố ảnh hưởng • Nghiên cứu khả xúc tác vàng cho phản ứng deNOx để ứng dụng cho xử lý khí thải thực tế có chứa khí NOx GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Tài liệu tham khảo 88 Luận văn Thạc só TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mai Hữu Khiêm, Bài giảng kỹ thuật xúc tác, ĐH Bách khoa HCM, 2003 [2] Mai Hữu Khiêm, Giáo trình Hóa Keo, ĐH Bách Khoa Tp HCM, 2001 [3] Hệ thống tiêu chuẩn khí thải châu Âu, VNExpress.net, 31/10/2006 [4] La Thế Vinh, La Văn Bình, La Xuân Thành, Hoạt tính lượng hoạt hóa vật liệu xúc tác Au/CeO2 + Al2O3 phản ứng oxi hóa CO nước nhiệt dộ thấp, Hóa học Ứùng dụng, số 10, 2004 [5] Hướng dẫn thực tập chuyên đề xúc tác dị thể, Khoa Công nghệ Hóa học – Trường Đại Học Bách khoa Tp HCM, 9/2004 [6] Nguyễn Hữu Phước, Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM [7] Lê Văn Tiệp, Nghiên cứu chế tạo xúc tác oxy hóa khử sở kim loại họ Platinic, oxyt kim loại chuyển tiếp Perovskite từ đất để xử lý khói thải công nghiệp không khí bị ô nhiễm, Báo cáo nghiệm thu đề tài cấp viện KH & CN Việt Nam, Phân viện Khoa học Vật liệu Tp HCM, 2005 [8] Nguyễn Quốc Thiết, Nghiên cứu chế tạo tính chất xúc tác xử lý khí thải xe máy, Luận văn Thạc só, ĐH Bách khoa Tp.HCM, 10/2003 [9] Nguyễn Hoàng Minh, Nghiên cứu động học phản ứng oxy hóa CO xúc tác CuO CuO + Cr2O3 mang γ - AlO3, Luận văn Thạc só, Trường Đại học Bách khoa Tp HCM, 7/2006 [10] Nguyễn Thế Hiệp, Nghiên cứu phản ứng oxi hóa hợp chất dễ bay CO nhiệt độ thấp xúc tác vàng mang γ - Al2O3 bentonite Bình thuận để xử lý khí thải động cơ, Luận văn Thạc só, Đại học Bách Khoa Tp HCM, 7/2005 [11] Nguyễn Phan Thùy Dương, Nghiên cứu tổng hợp xúc tác ZSM-5 dùng xử lý khí thải cho động đốt trong, Luận văn Đại học, ĐH Bách khoa Tp.HCM, 1/2005 [12] Markus M Schubert, Vojitech Plzak, Jurgen Garche, R Jurgen Behm, Activity, selectivity, long-term stability of different metal oxide supported gold catalysts for the preferential CO oxidation in H2-rich gas, Catalysis Letters, 2004 GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Tài liệu tham khảo 89 Luận văn Thạc só [13] Priyabrata Mukherjee, Ashavani Kumar, A B.Mandale, Rajiv Kumar, Murali Sastry, Amphoterization, Layer-by-Layer assembly of colloidal gold particles deivatized with the Amino acid, Catl71, Nanotechnology in Catalysis, 2001 [14] S Nagamatsu, N Ichikuni, S Shimazu, T Fujikawa, K Fukuda, T Uematsu, Au L3 – edge XANES analyses for spr – Au/Al2O3 catalyst, 2004 [15] Automobiles and Carbon Monoxide, U S Environmental Protection Agency Office of Mobile Sources, EPA 400-F-92-005 [16] M B Cortie, E van der Lingen, Catalytic gold nano-particles, Institute of Materials Engineering Austraiasia, Materials Forum (2002) 26, 1-14 [17] J K.Anderson, M.Boudart, Catalysis Science &Technology, Berlin, 1983 [18] F Porta, L Prati, M Rossi, S Coluccia, G Matra, Catalysis Today 61: 165 – 172, 2000 [19] Zhi - Pan Liu, Chemical reactions at surfaces and interfaces from first principles: Theory & application, Pure Appl Chem,Vol.76, 2069-2083, 2004 [20] Priyabrata Mukherjeel, Chitttaranjan Patral, Anirban Ghosh, Rajiv Kumarl, Murali Sastry, Characterization and catalytic activity of gold nanoparticles synthesized by auto reduction of aqueous chloroautate ions with fumed silica, Catl 57, Nanotechnology in Catalysis, 2001 [21] William T Wallace, Cooperative coadsorption of CO and O2 on gold clusters: Evidence for effcient room temperature CO2 generation, Catl 56, Nanotechnology in Catalysis, San Diego National Meeting Abstracts, 2001 [22] Mitsutaka Okumara, Noriaki Masuyama, Eiko Konoshi, Tomoki Akita, Satoshi Ichikawa, CO oxidation below room temperature over Ir/TiO2 catalyst prepared by deposition precipitation method, Journal of Catalysts 208, 2002 [23] K S R C Murthy and J Ghose, CO oxidation on substituted Copper Chromite Spinel oxide catalysts, 1993 [24] Mayfair C Kung, Colleen K Costello, Harold H Kung, CO oxidation over supported Au catalysts, Vol17, The Royal Society of Chemistry, 2004 [25] T.V.Choudhary, C Sivadinarayana, C.C.Chusuei, Jr., D.W Goodman, A.K Datye, J.P Frakler, CO oxidation on supported nano Au catalysts synthesized from a [Au6(PPh3)6](BF4)2 complex, Journal of Catalysis 207, 2002 GVHD: PGS-TS Traàn Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Tài liệu tham khảo 90 Luận văn Thạc só [26] Peter Broqvist, Luis M Molina, Henrik Gronbeck, Bjaork Hammer, CO oxidation over supported Au nanoparticles: Promoting and Poisonous effects of coadsorbates, March 23, 2004 [27] Jun Liu, Design activity and selective in tailored nanoscale materials, Catl69, Nanotechnology in Catalysis, SanDiego National Meeting Abstracts, 2001 [28] Iza Dobrosz, Kveta Jiratova, Veronique Pitchon, Jacek M Rynkowski, Effect of preparation of supporeted gold particles on the catalytic activity in CO oxidation reaction, Journal of Molecular catalysis A: Chemical 234 (2005) 187 - 197, Science Direct [29] William A Goddard, Weiqiao Deng, Xin Xu, Deb Chakraborty, Dean Philipp, First principles simulations of catalysis and nanotechnology, Catl 70, Nanotechnology in Catalysis, San Diego National Meeting Abstracts, 2001 [30] Andras Fasi, Istvan Palinko, Klara Hernadi and Imre Kiricsi, Formation of nanorods and nanoforks over MgO support, React Kinet Cata Lett Vol 87, No 2, 263 - 268 (2006) [31] A Pestryakov, I Tuzovskaya, E Smolentseva, N Bogdanchikova, F C Jentoft, A Knop - Gericke, Formation of gold nanoparticles in zeolites, International Journal of Modern Physics, Vol.19, No.15-17 (2005) 2321 - 2326 [32] Stuart S P Parkin, Christian Kaiser, Alex Panchula, Philip M Rice, Brian Hughes, Mahesh Samant and See-Hun Yang, Giant tunneling magnetoresistance at room temperature with MgO (100) tunnel barriers, Letters, Natural Materials Vol.3, December 2004, Nature Publishing Group [33] Jimming Hua, Qi Zheng, Yuanhui Zheng, Kemei Wei and Xingyi Lin, Influence of modifying additives on the catalytic activity, stability of Au/Fe2O3 - MOx catalysts for the WGS reaction, Catl Letters Vol.102, No.12, July 2005 [34] MingCheng Wu, Charles M Truong, Kent Coulter, D.Wayne Goodman, Investigations of active sites for methane activation in the oxidative coupling reaction over pure and promoted MgO catalysts, Journal of catalysis, 1993 [35] Galina Xanthopoulou, George Vekinis, Investigation of catalytic oxidation of CO over a Cu–Cr oxide catalyst made by self–propagating high temperature synthesis, Applied Catalysis B: Environmental 1998 GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Tài liệu tham khảo 91 Luận văn Thạc só [36] Improving the selectivity of NH3 TPD measurements, Journal of catalysis 159, 249-252 (1996) [37] O Meerson., G Sitja, C.R Henrry, Low temperature and low pressure CO oxidation on gold clusters on MgO (100), The Journal Physical, (2005) [38] Renaud Cousin, Svetlana Ivanova, Fatima Ammari, Corinne Petit, Veronique Pitchon, Low temperature oxidation of CO and hydrocarbons over supported gold catalysts, Science Direct, 2005 [39] Miki Niwa and Naonobu Katada, Measurements of acidic property of zeolites by temperature programmed desorption of ammonia, Catalysis Surveys from Japan (1997) 215-226 [40] F Porta, L Prati, M Rossi, S Coluccia, G Martra, Metal sols as a useful tool for heterogeneous gold catalyst preparation: reinvestigation of a liquid phase oxidation, Catalysis Today 61 (2000) 165-172 [41] K Blick et al, Methane oxidation using Au/MgO catalysts, Catl Today, 1998 [42] Jozsef L Margitfalvi, Mihaly Hegedus, Agnes Szegedi, Modification of Au/ MgO catalysts used in low temperature CO oxidation with Mn and Fe, 2003 [43] Jozsef L Margitfalvi, Mihaly Hegedus, Modification of Au/MgO catalysts used in low temperature CO oxidation with Mn, Fe and Sn, Science, 2003 [44] Gaham J Hutchings, New directions in gold catalysis, Gold Bulletin 2004, 37/1-2 [45] Karen Wilson, Duncan J Macquarrie and James H Clark, New catalytic materials for clean technology, Catl 5, Nanotechnology in Catalysis, 2001 [46] G Busca, E Finocchio, G Rannis, G Ricchiardi, On the role of acidity in catalytic oxidation, Catalysis Today 32 (1996) 133 – 143 [47] Anjali Pal, Preparation of ultrafine colloidal gold particles using a bioactive molecule, Journal of nanoparticle Research 6: 27-34, 2004 [48] Stefan Kotrel, Micheal P Rosynek, Jack H Lunsford, Quantification of acid sites in H-ZSM-5, H-β, H-Y zeolites, Journal of catalysis 182, 1999 [49] Jingyue Liu, Recent development in electron microscopy of nanoparticles and supported catalysts, Catl 40, Nanotechnology in Catalysis, 2001 GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Tài liệu tham khảo 92 Luận văn Thạc só [50] Robert L Whetten, Selective molecular adsorption on gold clusters, Catl 58, Nanotechnology in Catalysis, San Diego National Meeting Abstracts, 2001 [51] Oshio Hayashi, Takahiro Imagaki, Naohiko Itayama, Hideyuki Baba, Selective oxidation of alcohol over supported gold catalysts: methyl glycolate formation from ethylene glycol and methanol, Catalysis Today 117 (2006) 210-213, Science Direct [52] Dmitri A Bulushev, Lioubov Kiwi – Minker, Igor Yuranov, Elena I Suvorova, Philippe A Buffat, Albert Renken, Structed Au/ FeOx/ C catalysts for low–temperature CO oxidation, Journal of catalysis 210, 149-159 (2002) [53] N Lopez, J K Norskov, T V W Janssens, A Carlsson, A PuigMolina, B S Clausen J.D Grunwaldt, The adhesion and shape of nanosized Au particles in a Au/TiO2 catalyst, Journal of catalysis 225 (2004) 86-94 [54] C Costello, J M Wang, H H Kung and M C Kung, The natural of Au sites for CO oxidation, Science Direct, 2005 [55] Zhen Yan, Sivadinarayana Chinta, Ahmed A Mohamed, John P Fackler, Jr., D Wayne Goodman, The role of F – centers in catalysis by Au supported on MgO, JACS Communications, 20/01/2005 [56] I Pollini, Trends in science: Heterogeneous catalysis, Science Direct, 2005 [57] Arthur M Hartstein, Ultra clean fuels for the 21 st century, Society of Petroleum Engineers (SPE) and United States Department of Energy (DOE), 28 February 2001 [58] Jeremy j Pietron, Rhonda M Stroud, Debra R Rolison, Using three dimensions in catalytic mesoporous nanoarchitectures, NanoLetters 2002, Vol 2, No 5, 545 - 549 [59] La The Vinh, La Van Binh, Water-gas shift reaction on Au/CeO2 catalytic material, Journal of chemical, Vol 41 (1), P 119 - 123, 2006 [60] When gold becomes a catalyst, 22-Jun-2006, Eurekalertl GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Phụ lục 93 Luận văn Thạc só PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: TÍNH TOÁN LƯNG CÁC HOÁ CHẤT CẦN DÙNG ĐỂ ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC VÀNG Khối lượng xúc tác cần tổng hợp cho mẫu là: mxt = 2g Dung dịch tiền chất vàng: 1g HAuCl4.3H2O tinh khiết đem pha định mức thành 500ml dung dịch: C HAuCl H 2O = m HAuCl4 Vdd × M HAuCl4 = 5,076.10 −3 (mol / l ) 0,5 × 394 = Xúc tác có 1% Au ⇒ m Au = ×1% = 0,02 g Thể tích dung dịch HAuCl4 cần dùng: V HAuCl4 H 2O = m Au × 1000 0,02 × 1000 = = 20 (ml ) M Au × C HAuCl4 197 × 5,067.10 −3 Dung dịch chất ổn định sol: Khi sử dụng nồng độ chất ổn định 100 μg / ml tương ứng với tỉ lệ khối lượng chất ổn định sol / vàng 100/100: Khối lượng chất ổn định sol 0,02g Thể tích dung dịch chất ổn định sol nồng độ 1% khối lượng cần dùng: Vchất ổn ñònh sol = 0,02 = (ml ) 1% Khi sử dụng nồng độ chất ổn định 64 μg / ml tương ứng với tỉ lệ khối lượng chất ổn định sol / vàng 64/100: Khối lượng chất ổn định sol 0,02 × 64 = 0,0128 ( g ) 100 Thể tích dung dịch chất ổn định sol nồng độ 1% khối lượng cần dùng: Vdd= 0,0128 = 1,28 (ml ) 1% GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Phụ lục 94 Luận văn Thạc só Lượng nước cần thêm vào: Thể tích dung dòch = m Au 0,02 g = = 200 (ml ) C % 100μg / ml • Khi sử dụng nồng độ chất ổn định 100 μg / ml : Lượng nước cần thêm vào = 200 – 20 – = 178 (ml) • Khi sử dụng nồng độ chất ổn định 64 μg / ml : Lượng nước cần thêm vào = 200 – 20 – 1,28 = 178,72 (ml) Chất khử NaBH4: Theo lý thuyết, ta có phương trình cho nhận electron nhö sau: NaBH4 + OHAu3+ + 3e NaBO2 + 6H2O + 8e Au0 Số mol NaBH4 tối thiểu cần dùng: n NaBH = n Au × 0,02 = × = 3,8071.10 −5 (mol ) 197 Khối lượng NaBH4 tối thiểu cần dùng: m NaBH = n NaBH × M NaBH = 3,8071.10 −5 × 38 = 1,446.10 −3 ( g ) Thể tích dung dịch NaBH4 0,1M tối thiểu cần dùng: V NaBH = n NaBH C NaBH = 3,8071.10 −5 = 3,8071.10 − (lít ) = 0,38 ml 0,1 Khối lượng chất mang sử dụng: mchất mang = – 0.02 = 1,98 (g) Trộn HZSM-5 với hàm lượng 5%vào MgO: mHZSM-5 =1,98 × 5% = 0,099 ( g ) MMgO =1,98 – 0,099 = 1.881 (g) Trộn ZrO2 vào MgO vào tỷ lệ 1:6: mHZSM-5 = 1,98 × = 0,283 ( g ) MMgO =1,98 – 0,283 = 1,697 (g) GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Phụ lục 95 Luận văn Thạc só PHỤ LỤC 2: PHỔ GIẢI HẤP NH3 THEO NHIỆT ĐỘ CỦA CHẤT MANG MgO NUNG Ở CÁC NHIỆT ĐỘ KHÁC NHAU Cườn g độ giải hấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung 5000C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 500 550 Nhiệt độ giải hấp (0C) Cườn g độ giải hấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung 5500C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 Nhiệt độ giải hấp (0C) GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Phụ lục 96 Luận văn Thạc só C øn g đ o ä g iải h ấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung ôû 6000C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 500 550 Nhiệt độ giải hấp (0C) C øn g đ o ä g iải h ấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung 6500C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 Nhiệt độ giải hấp (0C) GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Phụ lục 97 Luận văn Thạc só C øn g đ o ä g iải h ấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung ôû 7000C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 500 550 Nhiệt độ giải hấp (0C) C øn g đ o ä g iải h ấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung 7500C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 Nhiệt độ giải hấp (0C) GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Phụ lục 98 Luận văn Thạc só Cườn g độ giải hấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung 8000C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Nhiệt độ giải hấp (0C) Cườn g độ giải hấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung 8500C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Nhiệt độ giải hấp ( C) GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng Phụ lục 99 Luận văn Thạc só Cườn g độ giải hấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung 9000C 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Nhiệt độ giải hấp (0C) Cườn g độ giải hấp Phổ giải hấp NH3 MgO nung 8500C+5%HZSM-5 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Nhiệt độ giải hấp (0C) GVHD: PGS-TS Trần Khắc Chương HVTH: Đoàn Kim Hồng LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: ĐOÀN KIM HỒNG Giới tính: Nữ Ngày tháng năm sinh: 25/03/1982 Nơi sinh: Tiền Giang Địa liên lạc: 7/5 Đinh Bộ Lónh, KP4, Phường 8, Tp Mỹ Tho, Tiền Giang Email: doankimhong863@yahoo.com Điện thoại: 0907039897 (073)886222 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Từ năm 2000 đến 2005: học Đại học trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, khoa Công nghệ Hóa học Từ năm 2005 đến nay: học Cao học trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, khoa Công nghệ Hóa học QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: Từ năm 2005 đến 2006: làm việc cho Công ty Cổ phần Công nghiệp gốm sứ TAICERA ... TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HP XÚC TÁC NANO VÀNG TRÊN CHẤT MANG MgO CHO PHẢN ỨNG OXY HÓA CO Ở NHIỆT ĐỘ THẤP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Điều chế xúc tác nano vàng chất mang MgO, ZrO2, MgO + 5% HZSM-5, MgO. .. tính xúc tác oxy hóa CO mẫu xúc tác vàng 77 3.2.3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến tốc độ oxy hóa CO mẫu xúc tác vàng 79 3.2.3.8 Xác định lượng hoạt hóa xúc tác vàng cho phản ứng. .. tốt cho phản ứng oxy hóa CO nhiệt độ phòng (cả nhiệt độ ≤ 00C) số tất chất xúc tác, thể tính chất kỳ lạ hạt nano vàng Đây tảng cho hàng loạt công trình nghiên cứu ứng dụng xúc tác vàng chất mang