Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hµ néi - Luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu điều chế xúc tác Pt/Al2O3 có độ phân tán kim loại cao đặng trung minh Hà nội 2005 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà néi - Luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu điều chế xúc tác Pt/Al2O3 có độ phân tán kim loại cao Ngành: Công nghệ hữu - hoá dầu đặng trung minh Người hướng dẫn khoa học : TS nguyễn hữu trịnh Hà nội 2005 Lời cảm ơn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Tiến sĩ Nguyễn Hữu Trịnh người Thầy đà động viên, tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, nhà khoa học Bộ môn Công nghệ Hữu - Hóa dầu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đà tạo điều kiện giúp đỡ em nhiều trình nghiên cứu Xin cám ơn phòng thí nghiệm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Vệ sinh dịch tễ Hà Nội đà giúp phương tiện máy móc trình nghiên cứu Nhân dịp cho phép em bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Bộ Giáo dục Đào tạo, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng sau đại học trường, Khoa Công nghệ Hóa học, Bộ môn Công nghệ Hữu - Hóa dầu Công ty Phát triển Phụ gia Sản phẩm dầu mỏ Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp đà giành cho động viên giúp đỡ nhiều mặt thời gian học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 21 tháng 11 năm 2005 Học viên Đặng Trung Minh Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày 21 tháng 11 năm 2005 Đặng Trung Minh Mục lục Mở đầu Chương Tổng quan lý thuyết 1.1 Giới thiệu chung trình isome hóa Trang 3 1.1.1 Giới thiệu chung trình isome hóa 1.1.2 Các phản ứng hóa học trình isome hóa 1.1.3 Cơ chế phản ứng isome hóa n-parafin 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình isome hóa 1.2 Xúc tác cho trình isome hóa 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác Pt/-Al2O3 1.3 Điều chế xúc tác platin chất mang -Al2O3 10 1.3.1 Kim loại platin 10 1.3.2 Chất mang -Al2O3 11 1.3.3 Điều chế xúc tác Pt/γ-Al2O3 12 1.4 Sù hÊp phơ cđa phøc Pt lªn bề mặt oxit nhôm 1.4.1 Trạng thái phức Pt dung dịch Các yếu tố ảnh hưởng 14 14 1.4.2 Sự hấp phụ phức Pt lên bề mặt oxit nhôm Các yếu tố ảnh hưởng 22 1.5 Mô hình ngâm tẩm 36 1.6 Hướng nghiên cứu luận văn 38 1.6.1 Tình hình nghiên cứu nước giới 38 1.6.2 Mục đích nghiên cứu đề tài 38 1.6.3 Hướng nghiên cứu luận văn 38 Chương Thực nghiệm 40 2.1 Điều chế -Al2O3 40 2.2 Xác định chi phí HCl 42 2.2.1 Hóa chất dụng cụ 42 2.2.2 Quy trình tiến hành 43 2.3 Điều chế xúc tác Pt/-Al2O3 45 2.4 Các phương pháp hóa lý khảo sát đặc trưng xúc tác 46 2.4.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 46 2.4.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử 47 2.4.3 Phương pháp hấp phụ NH3 (TPD-NH3) theo chương trình nhiệt độ 48 2.4.4 Phương pháp xác định bề mặt riêng phân bố lỗ xốp chất mang 49 2.4.5 Phương pháp đo độ phân tán Pt bề mặt chất rắn xốp 52 2.4.6 Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác 52 Chương Kết thảo luận 54 3.1 Điều chế nhôm boehmite 54 3.2 Điều chế -Al2O3 54 3.3 Xác định chi phí HCl 60 3.4 §iỊu chÕ xóc t¸c Pt/γ-Al2O3 67 3.4.1 §é axit cđa xúc tác 68 3.4.2 Sự phân bố Pt xúc tác Pt/-Al2O3 70 3.4.3 Nghiên cứu phản ứng isome hóa n-hexan xúc tác Pt/-Al2O3 80 Kết luận 89 Tài liệu tham khảo 91 Phụ lục 95 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Bet : Brunauer Emmett Teller (tên riêng) Dta : Differential Thermal Analysis (phân tÝch nhiÖt vi sai) EXAFS : Extended X – ray Absorption Fine Structure PZC : Point of Zero Charge (®iĨm không tích điện) RPA : Revised Physical Adsorption (hấp phụ vËt lý) Sem : Scanning Electron Microscopy (kÝnh hiÓn vi ®iƯn tư qt) TGA : Thermogravimetric Analysis (ph©n tÝch nhiƯt träng lỵng) TEM : Through Electron Microscopy (kÝnh hiĨn vi ®iƯn tư trun qua) TPD : Temperature Programmed Desorption (khư hấp phụ theo chương trình nhiệt độ)_ XRD : X ray Diffraction (nhiễu xạ tia X) Danh mục bảng Bảng 1.1 Trị số octan điểm sôi hydrocacbon C5, C6 Bảng 1.2 Nhiệt phản ứng tạo thành isomer nhiệt độ khác Bảng 1.3 Nồng độ cân sản phẩm isome hóa n-parafin C5, C6 Bảng 1.4 Xúc tác điều kiện thực ph¶n øng isome hãa n-parafin B¶ng 1.5 ¶nh hëng cđa nồng độ CPA lên pH số liên kết Pt-Cl, Pt-O Bảng 2.1 Kế hoạch thực nghiệm điều chế xúc tác Pt/ -Al2O3 Bảng 3.1 Chiều cao đoạn cột bị hÊp phơ B¶ng 3.2 KÕt qu¶ thùc nghiƯm pH - Chi phÝ HCl 0,1N déi cét, thùc nghiƯm TN2 B¶ng 3.3 Chi phÝ HCl déi cét B¶ng 3.4 KÕt qu¶ đo độ phân tán Pt mẫu xúc tác Bảng 3.5 Kết phản ứng isome hóa n-hexan nhiệt độ khác Bảng 3.6 Kết phản ứng isome hóa n-hexan xúc tác có độ phân tán khác Bảng 3.7 Kết phản ứng isome hóa n-hexan xúc tác có hàm lượng kim loại khác Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Trạng thái phức Pt dung dịch CPA theo mô hình Sillen & Marrtell Hình 1.2 Các trạng thái phức Pt dung dịch theo mô hình Regalbuto Hình 1.3 ảnh hưởng nồng độ CPA lên trạng thái phức Pt dung dịch Hình 1.4 ảnh hưởng pH lên trạng thái phức Pt dung dịch Hình 1.5 ảnh hưởng lượng dư ion clo lên số liên kết Pt-Cl Hình 1.6 Sự thay đổi pH dung dịch mặt phân cách dung dịch - bề mặt chất mang Hình 1.7 PZC oxit nhôm Hình 1.8 Hiện tượng tích điện bề mặt oxit nhôm Hình 1.9 ảnh hưởng hiệu ứng đệm oxit nhôm lên pH dung dịch Hình 1.10 ảnh hưởng hiệu ứng đệm oxit nhôm lên dung dịch ngâm tẩm Hình 1.11 Quá trình hấp phụ phức Pt lên -Al2O3 theo mô hình RPA Hình 1.12 ảnh hưởng cường độ ion lên hấp phụ Pt Hình 1.13 Mô hình trình ngâm tẩm Hình 2.1 Quy trình điều chế -Al2O3 Hình 2.2 Sơ đồ sản xuất Boehmite Hình 2.3 Quy trình điều chế xúc tác Pt/-Al2O3 Hình 2.4 Sơ đồ phản ứng isome hóa n-hexan Hình 3.1 Phổ Rơnghen Boehmite Hình 3.2 Giản đồ phân tích nhiệt Boehmite Hình 3.3 Phổ Rơnghen -Al2O3 điều chế từ nhôm phế liệu Hình 3.4 Kết đo diện tích bề mặt riêng -Al2O3 Hình 3.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nitơ -Al2O3 Hình 3.6 Biểu đồ phân bố lỗ xốp -Al2O3 Hình 3.7 TPD -Al2O3 Hình 3.8 Ngâm tẩm cột Hình 3.9 Quan hệ Chiều cao đoạn cột đà hấp phụ, %h - Nồng ®é HCl H×nh 3.10 Quan hƯ pH – chi phÝ HCl déi cét H×nh 3.11 Quan hƯ chi phÝ HCl dội cột phức Pt đà bị hấp phụ bắt đầu Nồng độ HCl Hình 3.12 NH3 TPD xúc tác M1, dùng HCl 1N Hình 3.13 NH3 TPD cđa xóc t¸c M3, dïng HCl 4N Hình 3.14 NH3 TPD xúc tác M4, dùng HCl 5N Hình 3.15 ảnh SEM xúc tác M1, 0,6% Pt/-Al2O3, sử dụng HCl 1N Hình 3.16 ảnh SEM xúc tác M2, 0,6% Pt/-Al2O3, sử dụng HCl 2N Hình 3.17 ảnh SEM xóc t¸c M4, 0,6% Pt/γ-Al2O3, sư dơng HCl 5N Hình 3.18 ảnh TEM xúc tác M1, 0,6% Pt/-Al2O3, sử dụng HCl 1N Hình 3.19 ảnh TEM xúc tác M2, 0,6% Pt/-Al2O3, sử dụng HCl 2N Hình 3.20 ảnh TEM xúc tác M3, 0,6% Pt/-Al2O3, sử dụng HCl 4N Hình 3.21 ảnh TEM xúc tác M4, 0,6% Pt/-Al2O3, sử dụng HCl 5N Hình 3.22 ảnh TEM xúc tác M5, 0,3% Pt/-Al2O3, sử dụng HCl 5N Hình 3.23 ảnh hưởng nhiệt độ đến độ chuyển hóa hiệu suất sản phẩm Hình 3.24 ảnh hưởng nhiệt độ đến độ chuyển hóa độ chọn lọc xúc tác ... đo độ phân tán kim loại Pt mẫu xúc tác M1 98 Phụ lục Kết đo độ phân tán kim loại Pt mẫu xúc tác M2 99 Phụ lục Kết đo độ phân tán kim loại Pt mẫu xúc tác M4 100 Phụ lục Kết đo độ phân tán kim loại. .. lượng kim loại lên hoạt tính xúc tác thực xúc tác M5, mẫu có hàm lượng kim loại Pt 0,3% Mẫu xúc tác M5 điều chế điều kiện tiến hành đà áp dụng điều chế xúc tác M4 có độ phân tán kim loại cao nhiều,... kim loại quý tăng hoạt tính xúc tác Đà điều chế xúc tác Pt/-Al2O3 có độ phân tán cao dạng nano với tâm kim loại có kích thước 1,8 ữ 2,4 nm Đà tìm phương pháp điều chế xúc tác Pt/Al2O3 có độ phân