Nghiên cứu và tổng hợp vật liệu mao quản trung bình eta oxit nhôm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ĐÌNH ĐỊNH NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG HỢP VẬT LIỆU MAO QUẢN TRUNG BÌNH ETA - OXÍT NHÔM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN HỮU TRỊNH HÀ NỘI 2007 Mục lục Trang Mở Đầu Phần I Tổng Quan I.1 Vật liệu mao quản trung bình I.1.1 Giới thiệu chung vật liệu MQTB I.1.2 Phân loại vật liệu MQTB I.1.3 Thành phần tổng hợp vật liệu MQTB I.1.4 Cơ chế hình thành cấu trúc vật liệu MQTB I.1.5 Chất hoạt động bề mặt axit tactaric 12 I.1.6 ứng dụng vật liệu MQTB 15 I.2 Vật liệu MQTB Nhôm oxit 19 I.2.1 Hydroxit nhôm dạng Bayerit 19 I.2.2 Tổng hợp MQTB Nhôm oxit 21 I.2.3 Các tính chất vật liệu MQTB nhôm oxit 22 I.2.4 ảnh hưởng điều kiện tổng hợp lên hình thành vật liệu MQTB nhơm oxit 25 I.2.5 ảnh hưởng chất phụ gia lên hình thành vật liệu MQTB nhơm oxit 26 I.2.6 Nguyên liệu để điều chế oxit nhôm 27 I.2.7 ứng dụng vật liệu MQTB nhôm oxit 28 Phần II Thực Nghiệm 29 II.1 Điều chế vật liệu MQTB -Al2O3 29 II.1.1 Dụng cụ hoá chất thí nghiệm 29 II.1.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm 30 II.2 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu MQTB 32 II.2.1 Nghiên cứu định tính pha tinh thể phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 32 II.2.2 Nghiên cứu cấu trúc vật liệu mao quản phương pháp hấp đo phụ vật lý 34 II.2.3 Phương pháp phân tích nhiệt 38 I.2.4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua – TEM 38 Phần III Kết Quả Thảo Luận 40 III.1 Hydroxit nhôm dạng Bayerit 40 Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu III.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tạo thành Bayerit 40 III.1.2 Khảo sát biến đổi Bayerit theo nhiệt độ 44 III.2 Điều chế vật liệu MQTB  -Al2O3 45 III.2.1 ảnh hưởng thời gian nung 45 III.2.2 ảnh hưởng nhiệt độ nung 47 III.2.3 ảnh hưởng nồng độ chất hoạt động bề mặt 49 III.3 Kết đo BET 53 III.3.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ 54 III.3.2 Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng 54 III.3.3 Đường phân bố lỗ xốp theo BJH 55 III.3.4 Số liệu kết đo BET 56 III.4 Kết chụp TEM 57 III.5 Nghiên cứu vật liệu MQTB  -Al2O3 cho thêm chất phụ gia amoni nitrat 59 III.5.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất phụ gia amoni nitrat 59 III.5.2 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ 62 III.5.3 Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng 62 III.5.4 Đường phân bố lỗ xốp theo BJH 63 III.5.5 Số liệu kết đo BET 64 III.6 Nghiên cứu vật liệu MQTB  -Al2O3 có cho thêm chất phụ gia than hoạt tính nung dịng khơng khí đối lưu 65 III.6.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất phụ gia than hoạt tính 65 III.6.2 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ 69 III.6.3 Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng 70 III.6.4 Đường phân bố lỗ xốp theo BJH 70 III.6.5 Số liệu kết đo BET 71 Kết Luận 73 Tài Liệu Tham Khảo 75 Danh mục từ viết tắt bet Dtg Hđbm Phương trình đưa Brunauer, Emmett Teller (1929) Derivative Thermogravimetry - đạo hàm bậc đường TG theo thời gian Hoạt động bề mặt NguyÔn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu Mqtb Tem Tg Mao quản trung bình Transmission Electron Microscopy Thermogravimetry - biến thiên khối lượng mẫu theo nhiệt độ Danh mục bảng Bảng I.1: Một số tương tác cấu tử trình hình thành vật liệu MQTB Bảng I.2 : Sự thay đổi đặc tính cấu trúc số oxit nhôm theo nhiệt độ Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình I.1: Các dạng cấu trúc vật liệu MQTB Hình I.2: ảnh hưởng nồng độ chất HĐBM tới hình thành cấu trúc Hình I.3 : Cơ chế tổng hợp vật liệu MQTB Hình I.4: Cơ chế định hướng theo cấu trúc tinh thể lỏng Hình I.5: Cơ chế xếp silicat ống Hình I.6: Cơ chế tạo lớp silicat trung gian Hình I.7: Cơ chế phối hợp tạo cấu trúc Hình I.8: Sự tương tác chất HĐBM chất vô Hình I.9: Sự hình thành nên mạng lưới vi mao quản Hình I.10: Một số dạng hình học mixen chất HĐBM Hình I.11: Sơ đồ trình loại chất tạo cấu trúc SBA-15 Hình I.12: Cấu trúc Bayerit Hình I.13: Cấu trúc lớp Bayerit Hình I.14: Quá trình phát triển nhân mixen làm tăng kích thước mao quản Hình II.1: Sơ đồ q trình điều chế nhơm MQTB -Al2O3 Hình II.2: Sơ đồ thiết bị phản ứng điều chế nhơm hydroxit Hình II.3: dạng đường đẳng nhiệt vật liệu hình II.4: dạng đường đẳng nhiệt vật liệu mao quản trung bình Hình III.1: Phổ Rơnghen Bemit pH=8 - Hình III.2: Phổ Rơnghen Bemit có lẫn Bayerit pH=9 -10 Hình III.3: Phổ Rơnghen Bayerit pH=10 - 11 Hình III.4: Phổ Rơnghen Bayerit khơng già hố Hình III.5: Phổ Rơnghen Bayerit để già hố Hình III.6 : Giản đồ TG v DTG ca Bayerit Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Häc Vịng Tµu Hình III.7: Phổ Rơnghen  -Al2O3 nung Bayerit 6000C Hình III.8: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C Hình III.9: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 4500C với chất HĐBM axit tactaric 20% Hình III.10: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 5500C với chất HĐBM axit tactaric 20% Hình III.11 : Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 20% Hình III.12: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 10% Hình III.13: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% Hình III.14: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 20% Hình III.15: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 7000C với chất HĐBM axit tactaric 15% Hình III.16 : Đường đẳng nhịêt hấp phụ nhả hấp phụ Hình III.17: Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng theo BET Hình III.18: Đường phân bố lỗ xốp theo BJH Hình III.19: ảnh TEM Hình III.20: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% chất phụ gia amoni nitrat 10% Hình III.21: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% chất phụ gia amoni nitrat 15% Hình III.22 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ Hình III.23 Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng Hình III.24 Đường phân bố lỗ xốp theo BJH Hình III.25: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% than hoạt tính 10% có dịng khơng khí đối lưu Hình III.26: Phổ Rơnghen  -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% than hoạt tính 15% có dịng khơng khí đối lu Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu Hình III.27 : Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% than hoạt tính 20% có dịng khơng khí đối lưu Hình III.28: Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ Hình III.29: Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng Hình III.30: Đường phân bố lỗ xốp theo BJH Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tµu LờI CảM ƠN Để hồn thành tốt luận văn nghiên cứu này, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hữu Trịnh, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian làm nghiên cứu để luận văn tốt hoàn thành thời hạn Em xin cảm ơn tới thầy giáo khoa Cơng nghệ hố học giúp đỡ em nhiều suốt thời gian học tập Tuy nhiên việc hồn thành luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận lời bảo, góp ý thầy bạn bè để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Học viên Nguyễn Đình Định Trang Mở đầu Việc tìm Zeolit vào năm 60 kỷ XX tạo nên bước ngặt lớn cơng nghiệp hố học, đặc biệt ngành cơng nghiệp dầu khí Song với kích thước mao quản < 10 Å nên zeolit không sử dụng phản ứng phân tử có kích thước động học lớn Tuy nhiên cần chuyển hoá phân đoạn dầu nặng dầu mỏ cần phải có xúc tác có lỗ xốp lớn để tiếp nhận phân tử Vì việc tìm kiếm phương pháp tổng hợp vật liệu có kích thước mao quản lớn thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học Vào thập kỷ 90, thành công việc tổ hợp vật liệu mao quản trung bình (MQTB) mở triển vọng to lớn tổng hợp chất xúc tác hấp phụ Các vật liệu có bề mặt riêng lớn, kích thước mao quản lớn (2 - 50 nm), cấu trúc mao quản với độ trật tự cao, đồng Chúng cho phép phân tử lớn dễ dàng khuếch tán tham gia phản ứng bên mao quản Vật liệu MQTB vật liệu quan trọng hoá học hấp phụ xúc tác có tính chất hấp phụ chọn lọc cao Một đòi hỏi quan trọng việc tổng hợp vật liệu MQTB việc sử dụng chất tạo cấu trúc để tạo lỗ xốp có cấu trúc kích thước mong muốn Những nghiên cứu gần tập trung vào việc tìm chất tạo cấu trúc sử dụng hỗn hợp số chất tạo cấu trúc, thường polyme để tạo lỗ xốp không gian dạng hexagonal (sáu mặt) cubic (lập phương) lỗ xốp khơng gian có trật tự lặp lại Trong nhà máy lọc hoá dầu, nguyên liệu đầu vào dầu thô chứa nhiều thành phần nên cần phải phân tách hay chuyển đổi chúng theo q trình hố học để phục vụ cho mục đích khác Việc sử dụng vt liu Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tµu Trang mao quản trung bình hấp phụ để tách cấu tử cần thiết n-parafin, hợp chất vòng thơm nhằm: làm tăng trị số octan xăng, tăng phẩm chất nhiên liệu, hay làm nguyên liệu đầu vào cho số trình tổng hợp hoá học khác Làm chất mang, làm xúc tác cho q trình như: isome hố, đồng phân hố, refoming, cracking, Trong luận văn này, tơi nghiên cứu vật liệu nhơm mao quản trung bình eta-oxit nhơm Nguồn vật liệu nguồn nhơm phế thải, sử dụng chất hoạt động bề mặt axit hữu tactaric chất phụ gia Amoni nitrat, than hot tớnh Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tµu Trang PHầN I : TổNG QUAN I.1 VậT LIệU MAO QUảN TRUNG BìNH I.1.1 Giới thiệu chung vật liệu MQTB Theo qui định hiệp hội IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) vật liệu mao quản chia làm loại [15]: + Vật liệu vi mao quản: đường kính lỗ xốp d < 2nm Ví dụ: zeolit vật liệu có cấu trúc tương tự zeolit aluminosilicat, aluminophotphat + Vật liệu mao quản trung bình: đường kính lỗ xốp 2nm < d < 50nm Ví dụ: M41S, MSU, SBA, oxit kim loại nhơm, silic có mao quản trung bình + Vật liệu mao quản lớn: đường kính lỗ xốp d > 50nm Ví dụ: gel mao quản, thuỷ tinh mao quản Tìm phương pháp tổng hợp họ vật liệu MQTB đầu thập kỷ 90 mở hướng nghiên cứu lĩnh vực nghiên cứu xúc tác Họ vật liệu ký hiệu M41S có cấu trúc mao quản với độ trật tự cao kích thước mao quản đồng Kích thước mao quản dao động khoảng rộng từ 20 - 100 Å, tuỳ thuộc vào điều kiện tổng hợp như: chất chất hoạt động bề mặt, chất tiền chất vô cơ, nhiệt độ phản ứng Họ vật liệu gồm nhiều dạng: MCM-41 (cấu trúc lục lăng), MCM-48 (cấu trúc lập phương), MCM-50 (cấu trúc lớp mỏng) Những năm gần đây, nhà khoa học tổng hợp họ vật liệu MQTB ký hiệu SBA Vật liệu có độ trật tự cao, kích thước mao quản lên tới 500 Å Đến họ SBA có 16 loại từ SBA-1 đến SBA-16 I.1.2 Phân loại vật liu MQTB Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tµu Trang 62 III.5.2 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ Hình III.22 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ Nhìn vào hình ta thấy đường hấp phụ nhả hấp phụ không trùng nhau, tạo vòng trễ, vòng trễ rộng đặc trưng cho vật liệu MQTB Theo phân loại IUPAC, vòng trễ thuộc kiểu IV Ta thấy vòng trễ mẫu  -Al2O3 thu nung Bayerit với chất HĐBM axit tactaric 15% amoni nitrat 15% lớn nhiều so với vòng trễ mẫu  -Al2O3 thu nung Bayerit với chất HĐBM axit tactaric 15% Điều chứng tỏ mẫu  -Al2O3 thu nung Bayerit có cho thêm amoni nitrat 15% vật liệu mao quản có đường kính MQTB lớn so với mẫu  -Al2O3 thu nung Bayerit không cho thêm amoni nitrat 15% III.5.3 Đồ thị đo din tớch b mt riờng Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Häc Vịng Tµu Trang 63 Dựa vào phương trình BET ta xây dựng đường thẳng biểu thị quan hệ phụ thuộc P / Ps  P / Ps , ta đường thẳng nằm khoảng 0,05 < x(1  P / Ps ) P/Ps < 0,35 Hình III.23 Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng Từ phương trình BET ta có diện tích bề mặt riêng MQTB eta-oxit nhơm có cho thêm amoni nitrat 15% : 257.4771 m2/g > 213.6328 m2/g diện tích bề mặt riêng MQTB eta-oxit nhôm không cho thêm amoni nitrat 15% III.5.4 Đường phân bố lỗ xốp theo BJH Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu Trang 64 Hình III.24 Đường phân bố lỗ xốp theo BJH Nhìn vào hình ta thấy: kích thước mao quản tập trung đỉnh nằm khoảng từ 52-58 Å so với kết chung đo 126.9302 Å Trong kích thước mao quản MQTB eta-oxit nhôm không cho thêm amoni nitrat 15% 46 Å so với kết chung ta đo 96.2449 Å III.5.5 Số liệu kết đo BET Số liệu diện tích bề mặt, thể tích mao quản kích thước mao quản tổng hợp õy: Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu Trang 65 Kết luận: Qua kết đo BET, từ phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt riêng đường cong trễ chứng tỏ vật liệu MQTB Như chúng tơi tìm phương pháp làm tăng kích thước mao quản, diện tích bề mặt riêng MQTB eta-oxit nhôm cách cho thêm chất phụ gia amoni nitrat III.6 Nghiên cứu vật liệu MQTB -Al2O3 cho thêm chất phụ gia than hoạt tính nung dịng khơng khí đối lưu Than hoạt tính: Là chất gồm chủ yếu ngun tố cacbon dạng vơ định hình, phần có dạng tinh thể vụn Than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn, từ 5002500 m2/g Khi nhiệt độ cao có mặt oxy than hoạt tính bị cháy toả nhiệt lượng lớn III.6.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất phụ gia than hoạt tính Cũng với cách tiến hành thí nghiệm điều chế MQTB  -Al2O3 có cho thêm chất phụ gia amoni nitrat Trong thí nghim ny chỳng tụi tin Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Häc Vịng Tµu Trang 66 hành tổng hợp mẫu -Al2O3 với thành phần hoạt tính chiếm 10%, 15%, 20% chất hoạt động bề mặt axit tactaric 15% Với q trình nung Bayerit lị nung có đối lưu khơng khí Dùng 7.06g gel Aluminum lọc rửa hết SO42- với 0.706g than hoạt tính cho vào 40ml dung dịch axit tactaric nồng độ 15% Khuấy dung dịch vừa tạo vòng sau để n vịng 24 giờ, ta đem sấy nhiệt độ 110 - 1200C vòng 12 giờ, sau chuyển nhanh mẫu vào tủ nung 6000C khoảng thời gian 10 Phổ Rơnghen sau: Mau M1 200 190 180 170 160 150 d=1.399 140 d=1.989 120 110 d=2.406 Lin (Counts) 130 100 90 80 70 d=1.529 60 50 40 30 20 10 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: Hong BK mau M1.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.0 01-079-1557 (C) - Aluminum Oxide - eta-Al2.144O3.2 - Y: 86.94 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 7.91400 - b 7.91400 - c 7.91400 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m Hình III.25: Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% than hoạt tính 10% có dịng khơng khí đối lưu Dùng 7.06g gel Aluminum lọc rửa hết SO42- với 1.059g than hoạt tính cho vào 40ml dung dịch axit tactaric nồng độ 15% Khuấy dung dịch vừa tạo vịng sau để yên vòng 24 giờ, ta đem Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu Trang 67 sấy nhiệt độ 110 - 1200C vòng 12 giờ, sau chuyển nhanh mẫu vào tủ nung 6000C khoảng thời gian 10 Mau M4-19-7 120 110 100 90 60 d=1.396 d=1.978 d=2.451 70 d=2.362 Lin (Counts) 80 50 d=1.530 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: Hong BK mau M4-19-7.raw - Type: Locked Coupled - Start: 10.000 ° - End: 79.990 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Ch 00-004-0875 (D) - Aluminum Oxide - eta-Al2O3 - Y: 94.35 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hình III.26: Phổ Rơnghen  -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% than hoạt tính 15% có dịng khơng khí đối lưu Dùng 7.06g gel Aluminum lọc rửa hết SO42- với 1.415g than hoạt tính cho vào 40ml dung dịch axit tactaric nồng độ 15% Khuấy dung dịch vừa tạo vịng sau để n vòng 24 giờ, ta đem sấy nhiệt độ 110 - 1200C vịng 12 giờ, sau chuyển nhanh mẫu vào tủ nung 6000C khong thi gian 10 gi Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Häc Vịng Tµu Trang 68 Mau T6N-20% 60 50 d=1.517 d=2.177 20 d=1.400 d=1.989 d=1.971 d=2.409 d=2.824 d=2.296 30 d=3.336 Lin (Counts) 40 10 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: Than BK mau T6N-20%.raw - Type: 2Th/Th locked - Step: 0.030 ° - Step time: s - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/6/2007 12:47:29 PM 00-004-0875 (D) - Aluminum Oxide - eta-Al2O3 - WL: 1.5406 01-079-1557 (C) - Aluminum Oxide - eta-Al2.144O3.2 - WL: 1.5406 - Cubic - a 7.91400 - b 7.91400 - c 7.91400 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered 01-075-2078 (C) - Graphite - C - WL: 1.5406 - Rhombo.R.axes - a 3.63500 - b 3.63500 - c 3.63500 - alpha 39.490 - beta 39.490 - gamma 39.490 - Primitive Hình III.27 : Phổ Rơnghen -Al2O3 nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric 15% than hoạt tính 20% có dịng khơng khí đối lưu Qua hình III.25, III.26 III.27, ta thấy nung Bayerit 10 6000C với chất HĐBM axit tactaric chất phụ gia hoạt tính có dịng khơng khí đối lưu thu -Al2O3 Tuy nhiên mẫu có hàm lượng Cacbon cao (20%) với thời gian nung 10 có khơng khí đối lưu lượng Cacbon chưa cháy hết Qua so sánh pic thu -Al2O3 nung Bayerit với chất HĐBM axit tactaric 15% chất phụ gia than hoạt tính 15% cho kết pic tốt Pic đặc trưng cho -Al2O3 ứng với góc quét từ 42 - 480 64 - 700 Do ta chọn mẫu -Al2O3 thu nung Bayerit với chất HĐBM axit tactaric 15% hoạt tính 15% có dịng khơng khí đối lưu để đo BET xem diện tích bề mặt riêng kích thước mao quản thay đổi so với mẫu -Al2O3 thu nung Bayerit với chất HĐBM axit tactaric NguyÔn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu Trang 69 15% mẫu -Al2O3 thu nung Bayerit với chất HĐBM axit tactaric 15% có chất phụ gia amoni nitrat 15% Kết đo BET sau: III.6.2 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ Hình III.28: Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ Nhìn vào hình ta thấy đường hấp phụ nhả hấp phụ khơng trùng nhau, tạo vịng trễ, vòng trễ rộng đặc trưng cho vật liệu MQTB Theo phân loại IUPAC, vòng trễ thuộc kiểu IV Ta thấy vòng trễ mẫu  Al2O3 thu nung Bayerit với chất HĐBM axit tactaric 15% than hoạt tính 15% có dịng khơng khí đối lưu lớn nhiều so với vòng trễ mẫu  -Al2O3 thu nung Bayerit với chất HĐBM axit tactaric 15% Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tµu Trang 70 Điều chứng tỏ mẫu  -Al2O3 thu nung Bayerit có cho thêm chất phụ gia than hoạt tính 15% VLMQ có đường kính MQTB lớn so với mẫu  -Al2O3 thu nung Bayerit khơng cho thêm than hoạt tính III.6.3 Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng Dựa vào phương trình BET ta xây dựng đường thẳng biểu thị quan hệ phụ thuộc P / Ps  P / Ps , ta đường thẳng nằm khoảng 0,05 < x(1  P / Ps ) P/Ps < 0,35 Hình III.29: Đồ thị đo diện tích bề mặt riêng Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu Trang 71 Từ phương trình BET ta có diện tích bề mặt riêng MQTB eta-oxit nhơm có cho thêm than hoạt tính 15% : 287.6165 m2/g > 257.4771 m2/g diện tích bề mặt riêng MQTB eta-oxit nhơm cho thêm amoni nitrat 15% III.6.4 Đường phân bố lỗ xốp theo BJH Hình III.30: Đường phân bố lỗ xốp theo BJH Nhìn vào hình ta thấy: kích thước mao quản tập trung đỉnh nằm khoảng từ 51-55 Å so với kết chung đo 80.1573 Å Trong kích thước mao quản MQTB eta-oxit nhôm cho thêm amoni nitrat 15% 52-58 Å so với kết chung ta đo 126.9302 Å III.6.5 Số liệu kết đo BET Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Học Vũng Tàu Trang 72 Kết luận: Qua kết đo BET, từ phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt riêng đường cong trễ chứng tỏ vật liệu MQTB Đồng thời kích thước mao quản tập trung diện tích bề mặt lớn so với mẫu không cho chất phụ gia cho chất ph gia l amoni nitrat Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Häc Vịng Tµu Trang 73 Kết luận Chúng tơi nghiên cứu điều chế Eta - oxit nhơm có kích thước MQTB từ ngun liệu dễ kiếm kết hợp với chất tạo cấu trúc tác nhân tạo khí dễ cháy Một số kết cụ thể đạt sau: Điều kiện để điều chế Bayerit: - pH = 10  11 - Nhiệt độ phản ứng: 500C - Thời gian già hoá: - Sấy 110  1200C vòng 12 Chế tạo -Al2O3 MQTB sử dụng chất tạo cấu trúc axit tactaric: - Nung Bayerit 6000C - Sử dụng chất hoạt động bề mặt Tactaric 15% - Diện tích bề mặt riêng theo BET: 213,6328 m2/g - Thể tích lỗ xốp : 0,514027cm3/g - Kích thước mao quản trung bình: 96,2449 Å Ngồi chúng tơi tìm phương pháp làm tăng kích thước mao quản, tăng diện tích bề mặt riêng vật liệu MQTB  -Al2O3 cách cho thêm tác nhân tạo khí dễ cháy Chế tạo -Al2O3 MQTB sử dụng tác nhân amoni nitrat: - Sử dụng chất phụ gia amoni nitrat 15% - Diện tích bề mặt riêng theo BET: 257,4771 m2/g - Thể tích lỗ xốp : 0,817040 cm3/g - Kích thước mao quản trung bình: 126,9302 Å Chế tạo -Al2O3 MQTB sử dụng tác nhân than hoạt tính - Than hoạt tính 15% nung dịng khơng khí đối lưu: - Diện tích bề mặt riêng theo BET: 287,6165 m2/g - Th tớch l xp : 0,576364 cm3/g Nguyễn Đình Định - Líp Cao Häc Vịng Tµu Trang 74 - Kích thước mao quản trung bình: 80,1573 Å Từ bayerit cách sử dụng chất tạo cấu trúc tác nhân amoni nitrat, Than hoạt tính điều chế -Al2O3 MQTB Trong dùng tác nhân amoni nitrat cho mao quản lớn nhất, dùng than hoạt tính cho b mt riờng ln nht Nguyễn Đình Định - Líp Cao Häc Vịng Tµu Trang 75 Tài Liệu Tham Khảo Phạm Minh Hảo Tổng hợp đặc trưng vật liệu aluminosilicat mao quản trung bình MSU-S từ cao lanh Luận văn thạc sĩ khoa học Hà Nội (2002) Lê thị Hoài Nam, Nguyễn Hữu Phú Tổng hợp đặc trưng vật liệu mao quản trung bình Al-Si-MCM-41 TC Háo học, 2005, Vol 43, No 4, p 406-410 PGS.TS Đinh Thị Ngọ Hoá học dầu mỏ khí NXB Khoa học kỹ thuật 2004 Phạm Anh Sơn, Nguyễn Đình Bảng, Ngơ Sỹ Lương Tổng hợp nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vật liệu mao quản trung bình MCM-41 Ce-MCM-41 Tóm tắt báo cáo khoa học hội nghị khoa học Trường đại học khoa học tự nhiên, Hà Nội, 2006, tr 149-150 Nguyễn Hữu Trịnh Ngiên cứu điều chế dạng hydroxit nhôm, oxit nhôm ứng dụng cơng nghịêp lọc hố dầu Luận án tiến sĩ hố học Hà nội 2002 Nguyễn Hữu Trịnh, Đào Văn Tường, Hồng Trọng m Ngiên cứu điều chế nhơm oxit dạng Bemit - Al2O3 Tạp chí Hố Học, T400, số 1, tr 91-97 2002 Flockhart B.D, Nacachec, Scott J.A.N, Pink R.C (1965) The Al2O3 surface - electron donor properties of aluminas Proc Chem Soc, pp.238 Wefers, Karl, et al Oxides and Hydroxides of Aluminum Alcoa Technical Paper No 19, Revised (1987) Karen J.Edler Formation of order mesoporous thin films through templating Handbook of Sol-Gel science and technology Vol Kluwe Acedemic 2004 Quanchang Li Synthesis and catalytic application of mesoporous Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Häc Vịng Tµu Trang 76 aluminium metal oxides Elsevier, 2002 10 Megaw H.D The crystal structure of hydrargillite Al(OH)3 Z-ktist, Bd.A87 11 Nan Yao, Guoxing Xiong, Yuhong Zhang, Ming Yuan He, Wei Shen Zang Preparation of novol uniform mesoporous alumina catalysts by the sol- gel method Elsevier, 2001 12 Shunaiche, Mizue Kaneda, Osamu Terasaki and Takashi Tatsumi Counteranion Effect on the Formation of Mesoporous Materials under Acidic Synthesis Process International Mesostructured Matrials Association 2002 13 L.Sicard, B Lebeau, J Patarin and F Kolenda Synthesic of Mesostructured or Mesoporous Aluminas in the Presence of Surfactants Oil and Gas Science and Technology Vol 58 (2003) No 5, pp 557-569 14 Thomas J Zhang, Wenzhong United States Patent 6027706 15 Ratnesh Kumar JHA Synthesis and characterization of mesoporous materials and their applications in fine chemical synthesis India 2005 16 Wiley - VCH - Ullmann’s Encyclopedia of industrial chemistry2004 17 Xin Zhang, Feng Zang, Kwang- Yu chan The synthesis of larger mesopores alumina by microemulsion templating, their characterization and properties and catalyst support 2004 18 Xinghua Liu, Yen Wei, Danliang Jin, Wei-Heng Shih Synthesis of mesoporous aluminum oxide with aluminum alkoxide and tartaric acid Elsevier, 1999 19 H.Y.Zhu, Z.Ding, C.Q.Lu, G.Q.Lu Molecular engineered porous clays using surfactants Elsevier, 2002 Nguyễn Đình Định - Lớp Cao Häc Vịng Tµu ... MSU, SBA, oxit kim loại nhôm, silic có mao quản trung bình + Vật liệu mao quản lớn: đường kính lỗ xốp d > 50nm Ví dụ: gel mao quản, thuỷ tinh mao quản Tìm phương pháp tổng hợp họ vật liệu MQTB... chất cần nghiên cứu Đây phương pháp sử dụng rộng rãi nghiên cứu cấu trúc tinh thể vật chất Vật liệu mao quản trung bình vật liệu giả tinh thể có cấu trúc mao quản trật tự thành mao quản dạng... pháp tổng hợp vật liệu có kích thước mao quản lớn thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học Vào thập kỷ 90, thành công việc tổ hợp vật liệu mao quản trung bình (MQTB) mở triển vọng to lớn tổng hợp chất