Nghiên cứu tổng hợp xúc tác trên cơ sở ni ga, ứng dụng để chuyển hóa CO2 thành metanol nhiên liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trường đại học Bách khoa Hà Nội *** Đặng Hồng Toan LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ Ni-Ga, ỨNG DỤNG ĐỂ CHUYỂN HÓA CO2 THÀNH METANOL NHIÊN LIỆU Ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 9520301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng ii Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, công trình nghiên cứu tơi hướng dẫn GS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng Hầu hết số liệu, kết luận án nội dung từ báo xuất thành viên nhóm tập thể khoa học Các số liệu, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội ngày tháng năm 2021 Nghiên cứu sinh Đặng Hồng Toan Người hướng dẫn GS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến GS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng, người tận tình hướng dẫn tơi q trình làm luận án tiến sỹ Cơ người đề định hướng nghiên cứu, đồng thời dành nhiều công sức hỗ trợ tơi hồn thành luận án Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Đinh Thị Ngọ, người thầy định hướng cho nghiệp học tập nghiên cứu Xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô Bộ môn Công nghệ Hữu – Hóa dầu, Viện Kỹ thuật Hóa học, Phịng Đào tạo, đơn vị trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện, giúp đỡ nhiều mặt thời gian thực luận án; Xin bày tỏ lòng biết ơn tới người gia đình, bạn bè tơi, giúp đỡ tận tâm tin tưởng người động lực lớn để tơi hồn thành luận án Hà Nội ngày tháng năm 2021 Nghiên cứu sinh Đặng Hồng Toan ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASTM BET BJH CTAB DME DTG EDX FID FT-IR IUPAC American Society for Testing and Materials Brunauer–Emmett–Teller (tên lý thuyết hấp phụ chất khí bề mặt rắn) Barrett-Joyner-Halenda (tên phương pháp xác định phân bố mao quản) Cetyl Trimethylammonium Bromide Dimethyl ether Differential Thermal Gravimetry (nhiệt khối lượng vi sai) Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (Phổ tán sắc lượng tia X) Flame Ionized Detector (Detector ion hóa lửa) Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (phổ hồng ngoại biến đổi Fourier) The International Union of Pure and Applied Chemistry (Liên minh Quốc tế Hóa học túy Hóa học ứng dụng) MR MTO MTA MTBE SAXRD SEM TCD TCVN TEM TEOS Membrain reaction (hệ phản ứng màng) Methanol to olefin Methanol to aromatic Methyl tert-butyl ether Small Angle X-Ray Diffraction (nhiễu xạ tia X góc hẹp) Scanning Electron Microscopy (hiển vi điện tử quét) TG-DTA Thermal Conductivity Detector (Detector dẫn nhiệt) Tiêu chuẩn Việt Nam Transmission Electron Spectroscopy (hiển vi điện tử truyền qua) Tetraethyl Orthosilicate Thermal Gravimetry-Differential Thermal Analysis (phân tích nhiệt trọng lượng – nhiệt vi sai) TG-DSC Thermal Gravimetry-Differential Scanning Calorimetry (phân tích nhiệt trọng lượng – nhiệt quét vi sai) TPR-H2 Temperature Programmed Reduction of Hydrogen (Khử với H2 theo chương trình nhiệt độ) XRD XPS WAXRD MQTB X-Ray Diffraction (nhiễu xạ tia X) X-Ray Photoelectron Spectroscopy (phổ quang điện tử tia X) Wide Angle X-Ray Diffraction (nhiễu xạ tia X góc rộng) Mao quản trung bình iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii MỤC LỤC .iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ vii A GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI B NỘI DUNG LUẬN ÁN .4 Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .4 1.1 METANOL VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA NÓ TRONG NỀN KINH TẾ HIỆN ĐẠI .4 1.1.1 Tầm quan trọng metanol 1.1.2 Các ứng dụng metanol 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP METANOL 1.2.1 Tổng hợp metanol từ khí tổng hợp .8 1.2.2 Tổng hợp metanol từ khí tự nhiên 1.2.3 Tổng hợp metanol từ than đá 10 1.2.4 Tổng hợp metanol từ sinh khối 11 1.2.5 Tổng hợp metanol theo số phương pháp khác 11 1.2.6 Tổng hợp metanol từ CO2 H2 13 1.3 Q TRÌNH CHUYỂN HĨA TRỰC TIẾP CO2 THÀNH CH3OH 16 1.3.1 Nguyên liệu để tổng hợp CH3OH .16 1.3.2 Cơ chế chuyển hóa CO2 thành CH3OH 17 1.3.3 Tình hình sản xuất ứng dụng metanol giới Việt Nam 18 1.4 XÚC TÁC ĐA KIM LOẠI TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CO2 THÀNH METANOL 20 1.4.1 Các xúc tác sở Cu 20 1.4.2 Các xúc tác sở Pd 24 1.4.3 Các xúc tác khác 25 1.4.4 Các phương pháp tổng hợp xúc tác đa kim loại 26 1.5 GIỚI THIỆU XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ Ni-Ga TRONG Q TRÌNH CHUYỂN HĨA CO2 THÀNH CH3OH 28 Chương THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 HÓA CHẤT 32 2.2 CHẾ TẠO XÚC TÁC Ni-Ga DẠNG HỢP KIM 32 2.3 CHẾ TẠO XÚC TÁC Ni-Ga/OXIT 32 2.4 CHẾ TẠO XÚC TÁC Ni-Ga/MESOSILICA .33 2.5 CHUYỂN HÓA CO2 THÀNH METANOL TRÊN CÁC XÚC TÁC ĐÃ TỔNG HỢP .34 2.5.1 Mơ tả quy trình 34 2.5.2 Đánh giá hiệu trình 36 2.6 NGHIÊN CỨU TÁI SINH XÚC TÁC 38 2.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA XÚC TÁC 38 2.7.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 38 2.7.2 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 39 2.7.3 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 40 2.7.4 Phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 41 2.7.5 Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng – nhiệt lượng quét kết hợp detector khối phổ (TGA-DSC-MS) 41 iv 2.7.6 Phương pháp hấp phụ-giải hấp phụ đẳng nhiệt (BET) .42 2.7.7 Phương pháp khử H2 theo chương trình nhiệt độ (TPR-H2) 43 2.7.8 Phương pháp phổ quang điện tử tia X (XPS) .44 Chương III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 Phần 1: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ NiGa .45 3.1 TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC NiGa DẠNG HỢP KIM 45 3.1.1 Giản đồ XRD 45 3.1.2 Phổ EDX 46 3.1.3 Ảnh SEM TEM 47 3.1.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 48 3.2 TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC DẠNG NiGa/oxit 50 3.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ mol Ni/Ga đến cấu trúc xúc tác NiGa/oxit 50 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ngưng tụ đến cấu trúc xúc tác NiGa/oxit 52 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian ngưng tụ đến cấu trúc xúc tác NiGa/oxit 53 3.2.4 Ảnh hưởng phương pháp điều chế xúc tác NiGa/oxit 54 3.2.5 Độ ổn định nhiệt xúc tác NiGa/oxit .55 3.2.6 Kết TPR-H2 xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 56 3.2.7 Kết hấp phụ - giải hấp N2 đẳng nhiệt xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 58 3.2.8 Ảnh SEM TEM xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 59 3.2.9 Kết đo phổ EDX xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 60 3.2.10 Kết phổ XPS xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay .62 3.3 TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC DẠNG NiGa/mesosilica 63 3.3.1 Tổng hợp chất mang mesosilica 63 3.3.2 Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc xúc tác NiGa/mesosilica .65 3.3.3 Hình thái học xúc tác NiGa/mesosilica 67 3.3.4 Độ ổn định nhiệt xúc tác NiGa/mesosilica 68 3.3.5 Bề mặt riêng xúc tác NiGa/mesosilica 71 3.3.6 Phổ XPS xúc tác NiGa/mesosilica .72 Phần 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XÚC TÁC NiGa TRONG Q TRÌNH CHUYỂN HĨA CO2 THÀNH METANOL 75 3.4 NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA CO2 THÀNH METNOL TRÊN CÁC HỆ XÚC TÁC KHÁC NHAU Ở ÁP SUẤT THƯỜNG .75 3.5 NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA CO2 THÀNH METANOL Ở ÁP SUẤT CAO 79 3.5.1 Khảo sát tìm xúc tác thích hợp cho q trình chuyển hóa 79 3.5.2 Nghiên cứu tìm điều kiện thích hợp để chuyển hóa CO2 thành metanol xúc tác NiGa/mesosilica áp suất cao 83 KẾT LUẬN 96 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN .97 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC LUẬN ÁN 108 v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các phản ứng tạo thành sản phẩm phụ thiết bị phản ứng 14 Bảng 1.2 Thành phần sản phẩm trình 14 Bảng 3.1 Kết đo TPR-H2 xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay .56 Bảng 3.2 Thành phần (mol) nguyên tố xúc tác NiGa/oxit tính tốn từ phổ EDX .60 Bảng 3.3 Thành phần nguyên tố xúc tác NiGa/mesosilica theo phổ XPS 74 Bảng 3.4 Thành phần sản phẩm thử nghiệm xúc tác NiGa điều kiện áp suất thường .75 Bảng 3.5 Thành phần sản phẩm thử nghiệm xúc tác NiGa/oxit điều kiện áp suất thường 75 Bảng 3.6 Thành phần sản phẩm thử nghiệm xúc tác NiGa/mesosilica điều kiện áp suất thường 76 o Bảng 3.7 Độ chọn lọc metanol xúc tác 220 C thời gian 1÷ 24 79 o Bảng 3.8 Độ chuyển hóa CO2 xúc tác 220 C thời gian 1÷ 24 80 Bảng 3.9 Ảnh hưởng nhiệt độ đến thành phần sản phẩm xúc tác NiGa/mesosilica 83 Bảng 3.10 Ảnh hưởng áp suất đến thành phần khí sản phẩm xúc tác NiGa/mesosilica 86 Bảng 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ H2/CO2 đến độ chuyển hóa CO2 độ chọn lọc metanol 89 Bảng 3.12 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hóa CO2 độ chọn lọc metanol 91 vi DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ Hình 1.1 Nhu cầu sử dụng metanol giới Hình 1.2 Cơ chế tổng hợp metanol từ CO2 thông qua phản ứng hydro hóa 17 Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể ZnO 21 Hình 1.4 Cấu trúc γ-Al2O3 22 Hình 1.5 Quá trình hydro hóa CO2 thành metanol xúc tác Pd/ZnO .24 Hình 1.6 Đường cong hoạt tính lý thuyết cho q trình hydro hóa CO2 thành metanol .28 Hình 1.7 Sơ đồ tổng hợp xúc tác sở Ni-Ga: Sự biến đổi trạng thái hóa trị khoảng nhiệt độ khác nhau…………………………………………………………….30 Hình 2.1 Mơ hình thử nghiệm hoạt tính xúc tác: thiết bị phản ứng, mơ máy tính thiết bị phân tích nguyên liệu, sản phẩm 35 Hình 3.1 Giản đồ XRD xúc tác NiGa dạng hợp kim 46 Hình 3.2 Phổ EDX kết tính tốn thành phần mẫu xúc tác NiGa dạng hợp kim 47 Hình 3.3 Ảnh SEM xúc tác NiGa dạng hợp kim 47 Hình 3.4 Ảnh TEM xúc tác NiGa dạng hợp kim 48 Hình 3.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp N2 xúc tác NiGa dạng hợp kim 49 Hình 3.6 Đường phân bố kích thước mao quản xúc tác NiGa dạng hợp kim 49 Hình 3.7 Giản đồ XRD của xúc tác NiGa/oxit tỷ lệ mol Ni/Ga khác 50 Hình 3.8 Giản đồ XRD xúc tác NiGa/oxit theo nhiệt độ đồng ngưng tụ .52 Hình 3.9 Giản đồ XRD xúc tác NiGa/oxit theo thời gian đồng ngưng tụ 53 Hình 3.10 Giản đồ XRD xúc tác NiGa/oxit điều chế theo phương pháp đồng ngưng tụ - bay đồng ngưng tụ thông thường .54 Hình 3.11 Giản đồ TG-DTG xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 55 Hình 3.12 Giản đồ TPR-H2 xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 57 Hình 3.13 Chiều cao pic theo nhiệt độ khử phương pháp đồng ngưng tụ bay .57 Hình 3.14 Đường đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp N2 xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 58 Hình 3.15 Đường phân bố kích thước mao quản xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 59 Hình 3.16 Ảnh SEM xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 59 Hình 3.17 Ảnh TEM xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 60 Hình 3.18 Phổ EDX kết tính tốn thành phần nguyên tố xúc tác NiGa/oxit (phương pháp đồng ngưng tụ bay hơi) trước nung .61 Hình 3.19 Phổ EDX kết tính tốn thành phần ngun tố xúc tác NiGa/oxit (phương pháp đồng ngưng tụ bay hơi) sau nung khử 61 Hình 3.20 Phổ XPS tổng thể xúc tác NiGa/oxit phương pháp đồng ngưng tụ bay 62 Hình 3.21 Giản đồ SAXRD chất mang mesosilica .63 Hình 3.22 Giản đồ WAXRD chất mang mesosilica 64 Hình 3.23 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 mesosilica 64 Hình 3.24 Giản đồ WAXRD ba xúc tác NiGa, NiGa/oxit NiGa/mesosilica 65 Hình 3.25 Giản đồ SAXRD ba xúc tác NiGa dạng hợp kim, NiGa/oxit NiGa/mesosilica 66 Hình 3.26 Ảnh SEM ba xúc tác NiGa dạng hợp kim, NiGa/oxit NiGa/mesosilica 67 Hình 3.27 Ảnh TEM ba xúc tác NiGa dạng hợp kim, NiGa/oxit NiGa/mesosilica 67 Hình 3.28 Giản đồ TG-DSC xúc tác NiGa/mesosilica 68 Hình 3.29 Sự biến đổi lượng chất theo MS H2O q trình phân tích nhiệt 69 vii Hình 3.30 Sự biến đổi lượng chất theo MS NO trình phân tích nhiệt 69 Hình 3.31 Sự biến đổi lượng chất theo MS CO2 trình phân tích nhiệt 70 Hình 3.32 Sự biến đổi lượng chất theo MS NO2 trình phân tích nhiệt 70 Hình 3.33 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 xúc tác NiGa/mesosilica .71 Hình 3.34 Đường phân bố mao quản theo bề mặt riêng xúc tác NiGa/mesosilica .72 Hình 3.35 Phổ XPS tồn phần xúc tác NiGa/mesosilica 73 Hình 3.36 Phổ XPS Ga Ni xúc tác 73 Hình 3.37 Phổ XPS O Si xúc tác 74 Hình 3.38 Sự thay đổi hàm lượng H2 thành phần sản phẩm thử nghiệm xúc tác NiGa/mesosilica điều kiện P thường 77 Hình 3.39 Sự thay đổi hàm lượng CO2 thành phần sản phẩm thử nghiệm xúc tác NiGa/mesosilica điều kiện P thường 77 Hình 3.40 Sự thay đổi hàm lượng CO thành phần sản phẩm thử nghiệm xúc tác NiGa/mesosilica điều kiện P thường 77 Hình 3.41 Sự thay đổi hàm lượng CH4 thành phần sản phẩm thử nghiệm xúc tác NiGa/mesosilica điều kiện P thường 78 Hình 3.42 Sự thay đổi hàm lượng C thành phần sản phẩm thử nghiệm xúc tác NiGa/mesosilica điều kiện P thường 78 o Hình 3.43 Độ chọn lọc metanol xúc tác khác Phản ứng 220 C thời gian 1÷ 24 .80 o Hình 3.44 Độ chuyển hóa CO2 xúc tác khác Phản ứng 220 C thời gian 1÷ 24 .81 Hình 3.45 Ảnh hưởng nhiệt độ đến thành phần H2 84 Hình 3.46 Ảnh hưởng nhiệt độ đến thành phần CO2 84 Hình 3.47 Ảnh hưởng nhiệt độ đến thành phần CO .85 Hình 3.48 Ảnh hưởng nhiệt độ đến thành phần CH4 85 Hình 3.49 Ảnh hưởng nhiệt độ đến thành phần CH3OH 85 Hình 3.50 Ảnh hưởng áp suất đến thành phần H2 87 Hình 3.51 Ảnh hưởng áp suất đến thành phần CO2 87 Hình 3.52 Ảnh hưởng áp suất đến thành phần CO .87 Hình 3.53 Ảnh hưởng áp suất đến thành phần CH4 88 Hình 3.54 Ảnh hưởng áp suất đến thành phần CH3OH 88 Hình 3.55 Ảnh hưởng tỷ lệ H2/CO2 đến độ chuyển hóa CO2 .90 Hình 3.56 Ảnh hưởng tỷ lệ H2/CO2 đến độ chọn lọc metanol 90 Hình 3.57 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hóa CO2 .93 Hình 3.58 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến chọn lọc metanol 93 viii A GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI Lý chọn đề tài Metanol rượu đơn giản nhất, dự trữ vận chuyển dễ dàng Sử dụng metanol làm nhiên liệu hay nguyên liệu cho tổng hợp hữu đánh giá hướng quan trọng cho phát triển kinh tế xã hội Do đó, có số nhà nghiên cứu đề cập đến “nền kinh tế metanol” tương lai gần, metanol trở thành hóa chất để tạo hầu hết sản phẩm cơng nghiệp hóa học nhiên liệu dự trữ Hiện nay, metanol tổng hợp theo phương pháp từ hỗn hợp khí CO + H2, từ q trình oxi hóa trực tiếp metan khí tự nhiên, hay chuyển hóa trực tiếp từ CO2… Trong đó, phương pháp chuyển hóa trực tiếp CO thành metanol có tiềm phát triển mạnh nhất, có ưu điểm vượt trội CO nguồn khí dồi tự nhiên cơng nghiệp Với nước có mỏ dầu, khí chứa nhiều CO Việt Nam, q trình có ý nghĩa thực tiễn Hiện tại, q trình tổng hợp metanol cơng nghiệp u cầu áp suất, nhiệt độ cao, xúc tác kim loại/chất mang mà phổ biến hệ Cu/ZnO/Al 2O3 Tuy nhiên, độ chuyển hóa CO2 thấp, tạo nhiều sản phẩm phụ CO Để khắc phục nhược điểm này, cần tìm loại xúc tác có hoạt tính độ chọn lọc cao trình chuyển hóa CO2 thành metanol, hoạt hóa điều kiện êm dịu Gần đây, xúc tác sở hợp kim Ni-Ga, tỷ lệ hợp thức định, giải vấn đề nêu Một vài nghiên cứu chứng minh tâm Ni 5Ga3 có hoạt tính tốt phản ứng Tuy vậy, nhiều đặc trưng khác xúc tác sở Ni-Ga chưa nghiên cứu đầy đủ, đồng thời yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính thực tâm Ni5Ga3 độ phân tán độ ổn định chưa nghiên cứu Do vậy, luận án tập trung vào việc chế tạo, đặc trưng ứng dụng hệ xúc tác sở Ni-Ga khác nhau, có độ phân tán tâm Ni 5Ga3 khác nhau, ứng dụng cho q trình chuyển hóa CO2 thành metanol Đây nghiên cứu mới, ý nghĩa khoa học, mang ý nghĩa thực tiễn Việt Nam: lượng CO phát thải từ khu công nghiệp ngày tăng, Việt Nam có định hướng đưa vào khai thác thời gian gần mỏ khí Cá Voi Xanh với trữ lượng khí lớn, chiếm tới khoảng 30% CO2 Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu chế tạo đặc trưng ba loại xúc tác: xúc tác Ni-Ga dạng hợp kim, xúc tác Ni-Ga/oxit xúc tác Ni-Ga/mesosilica, theo phương pháp nóng chảy kim loại, đồng ngưng tụ - bay ngâm tẩm Ba xúc tác ứng dụng vào q trình chuyển hóa trực tiếp CO2 thành metanol Đối tượng nghiên cứu luận án nguồn CO tự nhiên, CO2 công nghiệp, cách xử lý thích hợp, chuyển hóa thành metanol – nguyên liệu quan trọng phát triển cơng nghiệp hóa học tương lai Phạm vi nghiên cứu luận án: khảo sát trình chế tạo xúc tác NiGa; đặc trưng thông số kỹ thuật xúc tác này; khảo sát trình tổng hợp metanol từ CO2 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - NiGa-M2 d=2.035 500 400 300 Lin (Cps) d=1.211 d=1.731 d=1.799 d=2.396 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: ToanBK NiGa-M2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 85.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° 00-041-1103 (*) - Gallium Oxide - Ga2O3 - Y: 41.09 % - d x by: - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 12.22700 - b 3.03890 - c 5.80790 - alpha 90.000 - beta 103.820 - gamma 90.000 - Base-centered - C2/m (12) - - 209.555 - I/I 00-004-0850 (*) - Nickel, syn - Ni - Y: 93.87 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.52380 - b 3.52380 - c 3.52380 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - - 43.7556 - F8= 88(0.0114 00-043-1376 (C) - Gallium Nickel - Ga3Ni5 - Y: 46.19 % - d x by: - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 7.53000 - b 6.72000 - c 3.77000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Base-centered - Cmmm (65) - - 190.768 03-065-7988 (C) - Gallium Nickel - alpha-Ga0.3Ni0.7 - Y: 42.03 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.59100 - b 3.59100 - c 3.59100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - - 46.30 00-036-1146 (D) - Gallium Nickel - Ga4Ni - Y: 31.07 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.44700 - b 8.44700 - c 8.44700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I-43m (217) - 10 - 602.709 - F4= Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - M8 200 190 180 170 160 150 100 90 80 d=2.696 d=2.623 d=3.014 d=2.942 110 (Cps) d=7.002 120 Lin d=3.616 130 d=3.757 d=6.722 140 d=1.746 70 60 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: ToanBK M8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 9.886 ° - End: 69.906 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 9.886 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0 m 70 d=1.159 d=1.148 d=1.182 d=1.204 d=1.228d=1.220 d=1.268 d=1.254 d=1.245 d=1.299 d=1.382 d=1.369 d=1.354 d=1.437 d=1.475 d=1.544 d=1.577 d=1.680 d=1.763 d=2.080 d=2.013d=1.987 d=2.342 d=2.548 d=2.818 d=2.680 d.931=2 100 d=4.321 d=2.969 200 112 600 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - M1 d=1.412 d=2.146 d=2.198 d=1.854 d=1.792 d=2.046 d=2.344 d=2.315 d=2.266 d=2.520 d=2.459 d=2.417 d=2.651 d=2.389 200 d=2.771 d=2.852 d=3.077 d=3.196 d=2.984d=2.930 d=3.450 d=3.598 d=3.949 d=4.123 d=4.870 d=4.711 d=4.403 d=5.206 d=5.596 d=5.982 d=7.116 300 d=2.011d=1.988 Lin (Cps) d=2.837 d=5.724 400 d=2.072 d=2.566 500 100 10 20 40 30 50 60 70 2-Theta - Scale File: ToanBK M1-24April.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 9.886 ° - End: 69.906 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 21 s - 2-Theta: 9.886 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 00-033-1215 (*) - Borax, syn - Na2B4O5(OH)4·8H2O - Y: 63.40 % - d x by: - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 12.21900 - b 10.66500 - c 11.88400 - alpha 90.000 - beta 106.640 - gamma 90.000 - Base-centered - A2/a (15) - Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - M2 1000 900 d=2.075 800 d=2.050 700 d=1.765 d=1.796 400 d=2.023 d=1.991 500 d=2.416 Lin (Cps) 600 300 200 100 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: ToanBK M2-25April.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 9.886 ° - End: 69.906 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 9.886 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 01-089-7128 (D) - Nickel - Ni - Y: 35.53 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.53500 - b 3.53500 - c 3.53500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - - 44.1742 - I/Ic PDF 7.4 - F3=1 00-022-1189 (D) - Nickel Oxide - NiO - Y: 20.44 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 2.95400 - b 2.95400 - c 7.23600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3m (166) - - 54.6827 - F17= 113 70 Giản đồ TG-DTA 114 13.0 70 12.0 60 50 11.5 40 [mg] 11.0 30 [mW] 10.5 20 10.0 10 9.5 9.0 -10 100 200 300 400 500 Temperature, o C 115 600 700 800 Heat flow, mW Sample weight, mg 12.5 H2O A 1.30E-008 Ioncurrent, 1.50E-008 1.40E-008 1.20E-008 1.10E-008 1.00E-008 9.00E-009 100 200 300 400 500 Temperature, o 600 A Ioncurrent, 1.15E-009 800 900 NO 1.35E-009 1.30E-009 1.25E-009 700 C 1.20E-009 1.10E-009 1.05E-009 1.00E-009 100 200 300 400 500 600 o Temperature, C 116 700 800 900 CO2 2.50E-009 2.00E-009 Ion curre nt, A 1.50E-009 1.00E-009 5.00E-010 0.00E+000 100 200 300 400 500 600 700 800 900 o Temperature, C 2.20E-011 NO2 2.00E-011 1.80E-011 Ion current, A 1.60E-011 1.40E-011 1.20E-011 1.00E-011 8.00E-012 6.00E- 012 100 200 300 400 500 Temperature, Kết đo BET 117 600 o C 700 800 900 118 119 120 Isotherm Adsorbed 200 Quantty 250 100 150 50 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Relatve Pressure Adsorption 121 Desorption 0.7 0.8 0.9 SA 2.31e+02 dS(r) 2.00e+02 4.48e+01 Area (m²/g) 1.60e+02 3.59e+01 Cumulative Surface 5.18e+01 1.20e+02 2.69e+01 8.00e+01 1.79e+01 4.00e+01 8.97e+00 0.00e+00 0.00e+00 20.000 30.000 40.000 50.000 100.000 200.000 300.000 500.000 Pore Radius (Å) Kết đo TPR-H2 122 2000.000 Phổ XPS 123 124 125 ... lại để nghiên cứu sử dụng 2.5 CHUYỂN HÓA CO2 THÀNH METANOL TRÊN CÁC XÚC TÁC ĐÃ TỔNG HỢP 2.5.1 Mơ tả quy trình Hoạt tính xúc tác nghiên cứu nội dung luận án đánh giá thông qua phản ứng tổng hợp metanol. .. Phổ XPS xúc tác NiGa/mesosilica .72 Phần 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XÚC TÁC NiGa TRONG Q TRÌNH CHUYỂN HĨA CO2 THÀNH METANOL 75 3.4 NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA CO2 THÀNH METNOL TRÊN CÁC... H2 :CO2 = 3:1 Bên cạnh đó, nhiều xúc tác sở Cu xúc tiến B, V Ga báo cáo Để chứng minh tiềm ứng dụng xúc tác phản ứng hydro hóa CO2 tổng hợp metanol, Raudaskoski cộng viết tổng quan nghiên cứu