Theo dự đoán ở trên boehmit là một nguồn nhôm dễ tan nên chúng tôi tiến hành tổng hợp mà vấn giữ nguyên điều kiện nhiệt độ và thời gian của quá trình tổng hợp với nguồn nhôm Al(OH)3 và quá trình chuẩn bị gel ban đầu không cần gia nhiệt khi khuấy trộn.
Dưới đây là ảnh XRD của mẫu AP-4.
Hình 3.7. Ảnh XRD của mẫu AP-4.
Kết quả phân tích XRD thể hiện trên hình 3.7 cho thấy xuất hiện các pic đặc trưng của AlPO-34 tại vị trí 2θ = 9028’, 16006’, và 20036’… với độ tinh thể tương đối cao. Tuy nhiên, vẫn thấy có xuất hiện các pic lạ và nền vô định hình còn cao, điều này
có thể là do quá trình chuẩn bị gel ban đầu không có sử dụng gia nhiệt khi khuấy làm cho một phần nhôm boehmit chưa tan.
Hình 3.8. Ảnh SEM của mẫu AP-4.
Quan sát ảnh SEM của mẫu AP-4 cho thấy kích thước tinh thể hình lập phương tương đối đồng đều, kích thước tinh thể khoảng 0,2µm, nhưng vẫn còn phần vô định hình.
Để chứng minh cho lập luận trên chúng tôi tiến hành tổng hợp mẫu AP-5 với các
điều kiện như trên nhưng trong quá trình chuẩn bị gel ban đầu có sử dụng gia nhiệt khi khuấy. Qúa trình tiền chuẩn bị gel này đóng vai trò rất quan trọng nó góp phần giúp kết tinh tốt và độ tinh khiết của sản phẩm cao hơn thúc đẩy trạng thái cân bằng của hỗn hợp gel. Kết quả phân tích XRD (hình 3.9) và SEM ( hình 3.10) của mẫu AP-5 đã cho thấy độ kết tinh thu được cao, nền vô định hình thấp.
Hình 3.10. Ảnh SEM của mẫu AP-5.
Quan sát phổ XRD và ảnh SEM thấy xuất hiện các pic đăc trưng của AlPO-34 có
độ tinh thể cao và nền vô định hình thấp, điều đó chứng tỏ quá trình tiền chuẩn bị gel
đóng vai trò rất quan trọng. Việc gia nhiệt khi khuấy giúp cho nhôm boehmit tan tốt từ đó làm tăng khả năng tham gia vào quá trình kết tinh hình thành tinh thể.
Những phân tích trên cho thấy quá trình tổng hợp AlPO-34 với nguồn nhôm boehmit đã thu được kết quả tốt. Từ đó chúng tôi tiếp tục sử dụng nguồn nhôm Boehmit để tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian kết tinh đến khả năng hình thành tinh thể của hỗn hợp gel.
Kết quả phân tích mẫu AP-5 ở trên cho thấy với thời gian kết tinh là 19 giờ đã cho kết quả tốt, kích thước tinh thể khoảng 0,22 µm, nhưng để khảo sát sựảnh hưởng của thời gian kết tinh chúng tôi tiến hành tổng hợp 2 mẫu. Mẫu AP-6 giảm thời gian kết tinh xuống còn 10 giờ và mẫu AP-7 tăng thời gian kết tinh lên 24 giờ. Kết quả
phân tích của từng mẫu trên như sau:
Dưới đây là phổ XRD và ảnh SEM của mẫu AP-6:
Hình 3.12. Ảnh SEM của mẫu AP-6.
Từ phổ đồ XRD cho thấy khi rút ngắn thời gian kết tinh xuống 10 giờ thì vẫn xuất hiện các pic đặc trưng của AlPO-34 tại vị trí góc 2θ = 9028’ và các píc ở các vị trí khác, tuy nhiên nền vô định hình cao chứng tỏ quá trình kết tinh chưa tốt. Điều này cũng được nhận thấy trên ảnh SEM, vẫn thấy xuất hiện cấu trúc hình lập phương nhưng chưa rõ nét, bên cạnh đó còn có nhiều tạp chất khác. Như vậy có thể khẳng định khi ta rút ngắn thời gian kết tinh thì quá trình kết tinh xảy ra kém, độ tinh thể cũng như độ tinh khiết của sản phẩm giảm rõ rệt.
Để tìm hiểu thêm về ảnh hưởng của thời gian kết tinh đến khả năng tạo tinh thể
trong quá trình tổng hợp AlPO-34, chúng tôi tiếp tục tổng hợp mẫu AP-7 với thời gian kết tinh lên 24 giờ, kết quả phân tích phổ XRD và ảnh SEM của mẫu AP-7 như sau:
Hình 3.14. Ảnh SEM của mẫu AP-7.
Phổ đồ XRD của mẫu AP-7 cho thấy xuất hiện các pic đặc trưng của AlPO-34 với cường độ lớn, các đường rõ nét, đường nền phẳng, các pic cao và sắc nhọn. Do đó,
độ tinh thể và độ tinh khiết của xúc tác cao.
Khi quan sát kết quả phân tích SEM của AP-7 càng chứng tỏ điều này. Trên ảnh SEM có thể nhìn thấy các cấu trúc lập phương của tinh thể AlPO-34 rất rõ nét, có rất ít tạp chất và các dạng vô định hình, kích thước tinh thể khoảng 2 µm.
Qua phân tích mẫu AP-5, AP-6 và AP-7 có thể thấy rằng với thời gian kết tinh là 19 giờ và 24 giờ chúng tôi đã thu được kết quả rất tốt, tổng hợp được AlPO-34 với độ
tinh thể và độ tinh khiết cao qua đó xác định được khoảng thời gian kết tinh tối ưu là từ 19 ÷ 24 giờ.
Để biết chính xác thời gian kết tinh tối ưu có thể dựa vào khoảng thời gian trên để nghiên cứu thêm, cụ thể là tiến hành nguyên cứu các mẫu với thời gian kết tinh khác nhau nằm trong khoảng trên là 20, 21, 22, 23 giờ thì mới kết luận được thời gian tối ưu chính xác.
Trong quá trình tổng hợp AlPO-34 với 2 nguồn nhôm là Al(OH)3 và Boehmit nhận thấy rằng ở cùng điều kiện thời gian kết tinh là 19 giờ thì quá trình kết tinh khi sử
dụng nguồn Boehmit cho kết quả tốt hơn. Điều này là do nhôm Boehmit dễ tan cho nên quá trình kết tinh xảy ra nhanh hơn.
Dưới đây là một số hình ảnh về hai nguồn nhôm trước khi tổng hợp và các mẫu AlPO-34 tổng hợp được ứng với từng nguồn nhôm đó.
a. Al(OH)3 b. Boehmit
Hình 3.15. Ảnh của nhôm Al(OH)3 và nhôm boehmit trước khi tổng hợp.
Các nguồn nhôm Al(OH)3 và nguồn nhôm boehmit ban đầu trước khi tổng hợp
đều có màu trắng. Nhưng sau khi tổng hợp thành AlPO-34 thì các mẫu AlPO-34 tổng hợp được có màu xanh như hình 3.16.
Hình 3.16. Hình ảnh mẫu AP-3 và AP-7 tổng hợp được.