Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu nano pt, au mang trên các chất mang chứa cacbon định hướng ứng dụng làm xúc tác cho quá trình oxi hóa etanol

Nhan đề : Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu nano Pt, Au mang trên các chất mang chứa cacbon định hướng ứng dụng làm xúc tác cho quá trình oxi hóa etanol Tác giả : Phan Thị Chuyên Người hướng dẫn: Giang Thị Phương Ly Vũ Thị Thu Hà Từ khoá : Oxi hóa etanol; Vật liệu nano Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về quá trình oxi hóa điện hóa alcohol, quá trình oxi hóa etanolhydro hóa curcumin, tình hình nghiên cứu trên thế giới; thực nghiệm; kết quả.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *** LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu nano Pt, Au mang chất mang chứa cacbon định hướng ứng dụng làm xúc tác cho trình oxi hóa etanol PHAN THỊ CHUN Ngành Kỹ thuật hóa học Giảng viên hướng dẫn 1: TS Giang Thị Phương Ly Viện: Kỹ thuật hóa học Giảng viên hướng dẫn 2: GS.TS Vũ Thị Thu Hà Viện: Hóa học công nghiệp Việt Nam HÀ NỘI, 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *** LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu nano Pt, Au mang chất mang chứa cacbon định hướng ứng dụng làm xúc tác cho q trình oxi hóa etanol PHAN THỊ CHUYÊN Ngành Kỹ thuật hóa học Giảng viên hướng dẫn 1: TS Giang Thị Phương Ly Viện: Kỹ thuật hóa học Giảng viên hướng dẫn 2: GS.TS Vũ Thị Thu Hà Viện: Hóa học cơng nghiệp Việt Nam HÀ NỘI, 2020 Chữ ký GVHD Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Phan Thị Chuyên Đề tài luận văn: Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu Pt, Au mang chất mang chứa cacbon định hướng ứng dụng làm xúc tác cho trình oxi hóa etanol Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số SV: CA 180237 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 25 tháng năm 2020, với nội dung sau: - Đã chỉnh sửa lỗi tả luận văn; Đã thống lại cách viết tên vật liệu aerogel (graphen trước hay sau), PtAu hay AuPt thành vật liệu graphen aerogel PtAu; Đã chỉnh sửa lại kết luận để nêu bật kết đạt Ngày 29 tháng năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Giang Thị Phương Ly GS.TS Vũ Thị Thu Hà Phan Thị Chuyên CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GS.TSKH Ngô Thị Thuận ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu nano Pt, Au mang chất mang chứa cacbon định hướng ứng dụng làm xúc tác cho trình oxi hóa etanol Giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn TS Giang Thị Phương Ly GS.TS Vũ Thị Thu Hà LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, nhận nhiều động viên, giúp đỡ cá nhân tập thể Trước hết, xin bày tỏ lỏng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Vũ Thị Thu Hà TS Giang Thị Phương Ly trực tiếp định hướng, dẫn dắt bảo tận tình cho tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn ban lãnh đạo, đồng nghiệp PTNTĐ cơng nghệ lọc hóa dầu, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo Viện Kỹ thuật Hóa Học, Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Ban lãnh đạo Viện Kỹ Thuật Hóa Học đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình học tập Những lời cảm ơn sau xin dành cho gia đình, bạn bè, người ln bên cạnh tơi, hết lịng quan tâm, bảo, động viên suốt thời gian qua, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Học viên Phan Thị Chuyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU I TỔNG QUAN 1.1 Q trình oxi hóa điện hóa alcohol 1.2 Quá trình oxi hóa etanol–hydro hóa curcumin 1.3 Tình hình nghiên cứu giới 1.3.1 Xúc tác cho q trình oxi hóa etanol 1.3.2 Vật liệu cacbon 14 1.4 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 18 II 1.4.1 Vât liệu cacbon 18 1.4.2 Xúc tác cho q trình oxi hóa điện hóa etanol 19 1.4.3 Kết luận rút từ tổng quan 20 THỰC NGHIỆM 22 2.1 Hóa chất sử dụng 22 2.2 Dụng cụ thiết bị 22 2.3 Tổng hợp GO 22 2.4 Tổng hợp graphen aerogel 23 2.5 Tổng hợp PtAu/rGOA, Pt/rGOA, Au/rGOA 24 2.6 Tổng hợp cacbon biochar 25 2.7 Tổng hợp Pt/ cacbon biochar 26 2.8 Ký hiệu mẫu 26 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT XÚC TÁC 27 2.1.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 27 2.1.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 28 2.1.3 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 28 2.1.4 TEM) Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HR………………………………………………………………… 29 2.1.5 Phương pháp phổ quang điện tử tia X (XPS) 29 2.1.6 Phương pháp quang phổ Raman 30 2.1.7 Phương pháp quang phổ phát xạ plasma (ICP-MS) 30 2.1.8 Phương pháp đánh giá hoạt tính xúc tác 31 III KẾT QUẢ VÀO THẢO LUẬN 33 3.1 Đặc trưng tính chất mẫu nguyên liệu GO 33 3.2 Đặc trưng tính chất mẫu rGOA 36 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian thủy nhiệt đến phản ứng tổng hợp rGOA 39 3.2.2 rGOA Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ GO đến trình tổng hợp ………………………………………………………………… 42 3.3 Đặc trưng tính chất mẫu xúc tác Pt/rGOA, PtAu/rGOA 43 3.4 Đánh giá hoạt tính xúc tác phản ứng oxi hóa etanol 52 3.4.1 Xác định hoạt tính điện hóa xúc tác 52 3.4.2 Xác định độ bền hoạt tính xúc tác 55 3.4.3 Xác định độ ổn định hoạt tính xúc tác 58 3.5 Xúc tác Pt/biochar q trình oxi hóa etanol – hydro hóa curcumin 62 3.5.1 Kết đặc trưng vật liệu Pt/biochar 62 3.5.2 Kết khảo sát hoạt tính xúc tác Pt/biochar 64 IV KẾT LUẬN 67 V TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 VI PHỤ LỤC 75 DANH MỤC BẢNG Bảng Danh mục ký hiệu mẫu tổng hợp 26 Bảng Kết tỉ lệ ID/IG thành phần nguyên tố mẫu vật liệu 39 Bảng Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình thủy nhiệt 39 Bảng Ảnh hưởng nồng độ GO đến rGOA 42 Bảng Kết XPS mẫu Pt/rGOA 47 Bảng Kết ICP mẫu vật liệu 51 Bảng Kết ECSA mẫu vật liệu 53 Bảng Tổng hợp kết khảo sát CV mẫu vật liệu 55 Bảng Kết khảo sát CA mẫu vật liệu PtAu/ rGOA 56 Bảng 10 Kết khảo sát CA mẫu vật liệu Pt/rGOA, PtAu/rGOA 57 Bảng 11 Hoạt tính điện hóa theo phép đo CV theo thời gian xúc tác PtAu/ rGOA 59 Bảng 12 Kết hoạt tính điện hóa theo giời gian mẫu PtAu/rGOA 59 Bảng 13 Kết xác định hàm lượng Pt dung môi điện ly mẫu PtAu/rGOA môi trường axit 62 Bảng 14 Kết đo hấp phụ-giải hấp N2 64 Bảng 15 Độ hấp thụ quang curcumin/EtOH nồng độ khác 64 Bảng 16 Tổng kết kết dộ hấp thụ quang theo thời gian dung dịch phản ứng (dung môi etanol) 66 DANH MỤC HÌNH Hình Mơ hình phản ứng oxi hóa điện hóa etanol [9] Hình Q trình hydro hóa curcumin Hình Quá trình tổng hợp vật liệu dạng aerogel [33] 14 Hình Sơ đồ tổng hợp chung mẫu rGOA 25 Hình Sự phản xạ bề mặt tinh thể 27 Hình Giản đồ nhiễu xạ XRD graphit tróc nở GO 33 Hình Phổ Raman (1) graphit tróc nở (2) GO 34 Hình Phổ FT-IR GO 35 Hình Phổ XPS C 1s GO 36 Hình 10 Ảnh TEM (a) SEM (b) graphen oxit 36 Hình 11 Kết Raman mẫu nguyên liệu GO-EG GO 37 Hình 12 Kết Raman mẫu PtAu/rGOA mẫu rGOA 38 Hình 13 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 phân bố mao quản rGOA – 3h (A); rGOA – 5h (B); rGOA – 15h (C) 40 Hình 14 Ảnh SEM mẫu vật liệu rGOA-3h (A), rGOA-5h (B) rGOA15h (C) 41 Hình 15 Đường đẳng nhiệt hấp phụ N2 phân bố mao quản mẫu rGOA (GO2,5 mg/ml) 43 Hình 16 Hình ảnh SEM mẫu rGOA (GO – 2,5 mg/ml) 43 Hình 17 Hình ảnh phổ XRD mẫu xúc tác PtAu/rGOA 44 Hình 18 Phổ XRD mẫu Pt/rGOA 45 Hình 19 Kết phổ XPS quét bề mặt mẫu Pt/rGOA 45 Hình 20 Kết XPS mẫu Pt/rGOA 46 Hình 21 Kết XPS – Pt 4f mẫu Pt/rGOA 46 Hình 22 Hình ảnh TEM mẫu xúc tác PtAu/rGOA mẫu Pt/rGOA 48 Hình 23 Biểu đồ phân bố kích thước hạt mẫu PtAu/rGOA (a) Pt/rGOA (b) 48 Hình 24 Kết HR TEM mẫu PtAu/rGOA 49 Hình 25 Hình ảnh mapping mẫu PtAu/rGOA 50 Hình 26 Kết EDX mẫu PtAu/rGOA 51 Hình 27 Đường quét CV mẫu PtAu/rGOA, Pt/rGOA môi trường axit (H2SO4 – 0,5 M) môi trường kiềm (NaOH – M) 53 Hình 28 Kết quét CV mẫu Pt/rGOA, PtAu/rGOA cho phản ứng EOR môi trường axit, kiềm 53 Hình 29 Kết quét CA xúc tác Pt/rGOA, PtAu/rGOA môi trường axit 56 Hình 30 Kết quét CA xúc tác Pt/rGOA, PtAu/rGOA môi trường kiềm 57 Hình 31 Đường quét CV xúc tác PtAu/ rGOA môi trường axit (a); môi trường kiềm (b) 58 Hình 32 Hình ảnh mẫu xúc tác PtAu/rGOA mơi trường kiềm sau 450 vòng quét 60 Hình 33 Hình ảnh mẫu PtAu/ rGOA mơi trường axit sau quét 2500 vòng 61 Hình 34 Phân bố kích thước hạt mẫu PtAu/rGOA sau 2500 vịng qt mơi trường axit 61 Hình 35 Hình ảnh Fe -SEM mẫu Pt/biochar phân tán 10 % Pt phóng đại 10.000 lần (a) 100.000 lần (b) 62 Hình 36 Hình ảnh TEM mẫu 1% Pt/biochar 63 Hình 37 Đường cong hấp phụ giải hấp N2 phân bố kích thước lỗ mẫu biochar (hình a) Pt/biochar (1%Pt) (hình b) 63 Hình 38 Đường chuẩn độ hấp thụ quang etanol nồng độ curcumin 64 Hình 39 Biến thiên độ hấp thụ quang dung dịch phản ứng dung môi ethanol theo thời gian 65 Hình ảnh TEM mẫu Pt/rGOA 79 80 81 82 83 Hình ảnh kết phân tích EDX mẫu PtAu/rGOA 84 Hình ảnh kết BET mẫu rGOA – 2,5 mg/ml – 85 Hình ảnh kết BET mẫu rGOA – 5mg/ml – 86 Kết BET mẫu rGOA – mg/ml – 15 87 Hình ảnh kết BET mẫu rGOA – mg/ml – 88 89 90 Hình ảnh kết mẫu BET vật liệu PtAu/rGOA 91 ... THẠC SĨ Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu nano Pt, Au mang chất mang chứa cacbon định hướng ứng dụng làm xúc tác cho trình oxi hóa etanol PHAN THỊ CHUN Ngành Kỹ thuật hóa học Giảng viên hướng. .. Họ tên tác giả luận văn : Phan Thị Chuyên Đề tài luận văn: Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu Pt, Au mang chất mang chứa cacbon định hướng ứng dụng làm xúc tác cho q trình oxi hóa etanol. .. cơng trình khoa học cơng bố sử dụng hệ xúc tác lưỡng kim Pt, Au mang chất rGOA định hướng ứng dụng phản ứng oxi hóa điện hóa etanol 20 Thêm vào đó, hướng ứng dụng sử dụng xúc tác Pt vật liệu cacbon