Tổng hợp canxi gluconat bằng oxy hóa chọn lọc glucozơ trên xúc tác Pt và Ag/MCM-41

Chuyển hóa D-glucozơ

Vật liệu mao quản trung bình MCM-41

Bằng nhiều phương pháp điều chế khác nhau như: phân huỷ- kết tủa, phương pháp sol gel, đồng kết tủa, phương pháp trao đổi…các kim loại được mang trên chất nền với các kích thước khác nhau. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, nếu kim loại càng được phân tán đồng đều với kích thước hạt càng nhỏ, thì hoạt tính xúc tác càng cao.

Xúc tác thế hệ mới nano platin và nano bạc trên MCM-41

Các hệ xúc tác mang kim loại, đa kim loại kích thước nano trên các chất nền có diện tích bề mặt lớn như cacbon hoạt tính, oxit Silic vô định hình, các vật liệu mao quản… đang được sử dụng trong công nghiệp hiện nay. Khi phân tán platin, bạc nano lên các vật liệu nền có diện tích bề mặt lớn không những giúp tiết kiệm xúc tác kim loại quí mà còn làm tăng độ hoạt động của chất xúc tác như tính chọn lọc và độ chuyển hóa cao cùng với việc kéo dài thời gian hoạt động của xúc tác nano[57,58]. Có nhiều phương pháp đưa kim loại lên vật liệu xốp như: phương pháp tẩm, phương pháp kết tủa; phương pháp đồng kết tủa, phương pháp thủy nhiệt, phương pháp trao đổi ion.

Trong đề tài này, việc tổng hợp vật liệu Pt/MCM-41, Ag/MCM-41 được thực hiện bằng phương pháp tẩm H2PtCl6 và AgNO3 lên chất nền MCM-41 sử dụng chất khử là NaBH4. Theo các tác giả [3,4] thì phản ứng oxi hóa chọn lọc glucozơ thành axit gluconic phải thực hiện trong môi trường pH=9 và điều chỉnh bằng NaOH hoặc KOH [1], với mục đích thu được sản phẩm là muối canxi gluconat nên trong nghiên cứu này dùng Ca(OH)2 vừa để điều chỉnh pH đồng thời để tạo. Chính vì vậy mà quá trình điều chỉnh pH bằng Ca(OH)2 là rất khó khăn nếu Ca(OH)2 bão hòa thì tốc độ phản ứng sẽ nhanh nhưng nồng độ dung dịch Ca(OH)2 bão hòa lại thấp nên điều chỉnh pH sẽ khó và tốn nhiều thể tích làm cho dung dịch loãng sẽ ảnh hưởng đến quá trình kết tinh muối canxi gluconat.

THỰC NGHIỆM

• Các phương pháp Vật lý – Hóa lý đặc trưng xúc tác
• Tổng hợp muối canxi gluconat bằng quá trình oxi hóa glucozơ trên xúc tác Pt/MCM-41 và Ag/MCM-41

Đối với vật liệu vi tinh thể, khoảng cách hai lớp cỡ vài chục nguyên tử, nên góc quét 2θ thường lớn hơn 50; Đối với vật liệu mao quản trung bình, kích thước mao quản lớn hơn 20 Å thì góc quét 2θ ≥ 0.50. Với các vật liệu mao quản trung bình trật tự, có thể dùng phương pháp nhiễu xạ tia X vùng góc hẹp để xác định, do chúng cấu trúc mao quản đồng đều với độ trật tự cao, cho dù thành mao quản là vô định hình. Chính vì vậy để đặc trưng hệ vật liệu nghiên cứu, sử dụng phương pháp này để đặc trưng cấu trúc trong vùng giá trị 2θ từ 00 – 600, tuy nhiên hàm lượng Pt phải lớn hơn 5% mới có thể phát hiện bằng phương pháp nhiễu xạ tia X.

Mỗi loại tín hiệu phản ánh một đặc điểm của mẫu tại thời điểm được điện tử chiếu đến (số lượng điện tử thứ cấp phỏt ra phụ thuộc độ lồi lừm ở bề mặt mẫu, số điện tử tỏn xạ ngược phát ra phụ thuộc nguyên tử số Z, bước sóng tia X phát ra phụ thuộc nguyên tử ở mẫu là nguyên tố nào…). Với các mẫu dẫn điện, chúng ta có thể thu trực tiếp điện tử thứ cấp của mẫu phát ra, còn với các mẫu không dẫn điện chúng ta phải tạo trên bề mặt mẫu một lớp kim loại (thường là vàng hoặc platin). Với sóng điện tử thông thường (dây sợi đốt hình chữ V), năng suất phân giải là 5 nm đối với ảnh bề mặt bằng cách thu điện tử thứ cấp, do đó cho ta thấy được các chi tiết thô trong công nghệ nano.

Do nitơ được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu sự hấp phụ của chất khí nên nó có những tính chất đặc trưng riêng và là chất bị hấp phụ phổ biến nhất để xác định sự phân bố kích thước mao quản. Khả năng mô tả của phổ này dựa trên nguyên lý cơ bản là mỗi nguyên tố có một cấu trúc nguyên tử hình học duy nhất, do đó cho phép các tia X có thể mô tả được cấu trúc điện tử của một nguyên tố và xác định được nguyên tố đó. Để mô phỏng sự phát xạ tia X của một mẫu vật, một chùm hạt tích điện có năng lượng cao, chẳng hạn như các electron hay các proton, hoặc một chùm tia X, được tập trung vào mẫu nghiên cứu.

Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng (tần số) xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử đó sẽ hấp thu các bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ của nó. Nếu độ hấp thụ nằm ngoài đường chuẩn thì người ta lại pha loãng để đạt đến nồng độ nằm trong đường chuẩn (nếu nồng độ kim loại lớn) hoặc bằng phương pháp làm giầu (nếu nồng độ kim loại nhỏ) khi đó dựa vào đồ thị đường chuẩn ta có thể xác định được hàm lượng của kim loại trong mẫu. Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương và luôn luôn tự quay quanh mình nó, khi quay như vậy nó sinh ra momen quán tính gọi là momen spin hạt nhân P và momen từ μ, đồng thời với mỗi hạt nhân nguyên tử còn được đặc trưng bởi số lượng tử spin I và I có các giá trị 0, 21,1,23,52…tùy theo mỗi loại hạt nhân nguyên tử.

Hằng số chắn xuất hiện do ảnh hưởng của đám mây electron bao quanh hạt nhân nguyên tử, do đó, tùy theo vị trí của hạt nhân 1H và 13C trong phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó khác nhau dẫn đến chúng có các giá trị hằng số chắn σ khác nhau và do đó độ chuyển dịch hóa học của mỗi hạt nhân khác nhau. Một số phân tử khi dao động có gây ra sự thay đổi mômen lưỡng cực điện,có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại để cho hiệu ứng phổ hồng ngoại hay (phổ dao động).Theo quy tắc này, các phân tử có hai nguyên tử giống nhau không cho hiệu ứng phổ hồng ngoại. Dựa vào tần số đặc trưng, cường độ pic trong phổ hồng ngoại, người ta có thể phán đoán trực tiếp về sự có mặt của các nhóm chức, các liên kết xác định trong phân tử nghiên cứu, từ đó xác định được cấu trúc của chất nghiên cứu.