3. Phương phỏp phõn tớch cấu trỳc
3.3. Đặc trưng tớnh chất hoỏ lý của xỳc tỏc Co-Mo/Al2O
Chỳng tụi điều chế mẫu xỳc tỏc Co-Mo/Al2O3-08 với hàm lượng lý thuyết là: 14% MoO3, 3% CoO. Kết quả phõn tớch hàm lượng nguyờn tố cho thấy xỳc tỏc tạo ra cú hàm lượng của cỏc oxit MoO3, CoO là 13,91 % MoO3 ; 2,96 % CoO. Như vậy hàm lượng thực tế và hàm lượng lý thuyết cú sự sai khỏc rất nhỏ và quỏ trỡnh điều chế xỳc tỏc là tương đối tốt.
Kết quả phõn tớch cấu trỳc cho thấy mẫu xỳc tỏc Co-Mo/Al2O3-08 cú diện tớch
bề mặt riờng (BET) là 477 m2/g tương tự với diện tớch bề mặt riờng (BET) của chất
mang Al2O3-08 (480 m2/g ) trước khi điều chế xỳc tỏc. Như vậy cỏc giai đoạn tẩm,
sấy, nung khi điều chế xỳc tỏc khụng làm thay đổi cấu trỳc của chất mang.
Hỡnh 3.9. Phổ TG/DTA của mẫu xỳc tỏc Co-Mo/Al2O3
Chỳng tụi nghiờn cứu quỏ trỡnh phõn huỷ nhiệt trọng lượng và nhiệt vi sai của mẫu xỳc tỏc Co-Mo/Al2O3-08. Kết quả nghiờn cứu TG/DTA (hỡnh 3.9) cho thấy quỏ trỡnh phõn huỷ nhiệt của xỳc tỏc gồm 3 giai đoạn mất trọng lượng : sự mất trọng
lượng thứ nhất từ 100-140oC liờn quan đến quỏ trỡnh thoỏt nước hấp phụ vật lý, sự
mất trọng lượng thứ hai từ 140-250oC tương đương với quỏ trỡnh phõn huỷ muối
phõn huỷ muối (NH4)6Mo7O24.4H2O. Sau khi nung xỳc tỏc ở 450oC trong 4h, cỏc
muối (NH4)6Mo7O24.4H2O và Co(NO3)2.6H2O bị phõn huỷ hết, tạo thành cỏc oxit MoO3 và CoO. Phổ XRD của mẫu xỳc tỏc Co-Mo/Al2O3-08 (hỡnh 3.10) cho thấy cỏc oxit MoO3 và CoO được phõn bố rất đều và khụng bị co cụm trờn chất mang.
Như vậy với hàm lượng pha hoạt tớnh là 14% MoO3, 3% CoO thỡ quỏ trỡnh điều
chế xỳc tỏc là tương đối tốt : cỏc cỏc oxit MoO3 và CoO được phõn bố đồng đều trờn chất mang nhụm oxit, cấu trỳc xốp của chất mang hầu như khụng bị thay đổi và hàm lượng pha hoạt tớnh đạt yờu cầu
Hỡnh 3.10. Phổ XRD của mẫu xỳc tỏc Co-Mo /Al2O3-08 3.4. Thử hoạt tớnh xỳc tỏc
Hoạt tớnh của xỳc tỏc CoMo/ Al2O3- 08 được thử nghiệm bằng phản ứng hydro hoỏ khử lưu huỳnh của thiophen. Phản ứng được tiến hành ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau trong khoảng từ 300°C đến 340°C. Độ chuyển hoỏ và vận tốc phản ứng được trỡnh bày trong bảng 3.8.
Bảng 3.8. Phản ứng khử lưu huỳnh cỏc thiophen với xỳc tỏc Co-Mo/ Al2O3-08
Xỳc tỏc CoMo/ Al2O3-08
340 20.1 253.1
320 13.96 172.57
300 9.1 108,3
Cỏc kết quả thu được trờn xỳc tỏc Co-Mo/ Al2O3 tương đương với cỏc mẫu xỳc tỏc cụng nghiệp Co-Mo/ Al2O3 cú cựng thành phần pha hoạt tớnh (bảng 3.9)
Bảng 3.9. Phản ứng khử lưu huỳnh cỏc thiophen với xỳc tỏc cụng nghiệp
Xỳc tỏc Cụng nghiệp
Nhiệt độ (0C) Độ chuyển hoỏ (%) Vận tốc phản ứng (10-8mol/g/s)
340 20 250,12
320 14 172,21
300 9 107,88
Như vậy, chất mang nhụm oxit đó điều chế rất thớch hợp làm chất mang xỳc tỏc cho phản ứng HDS. Trong thời gian tới, chỳng tụi tiếp tục nghiờn cứu nõng cao hiệu quả sử dụng của chất mang bằng cỏch tăng hàm lượng Co-Mo trờn chất mang, thậm chớ tăng lờn gấp 2 lần. Thực tế, với diện tớch bề mặt riờng lớn, việc tăng hàm lượng Co-Mo hoàn toàn cú thể thực hiện được mà vẫn đảm bảo được độ phõn tỏn tốt của cỏc pha hoạt tớnh trờn bề mặt chất mang.
Chỳng tụi đó điều chế mẫu xỳc tỏc Co-Mo/Al2O3-08.2 với hàm lượng pha hoạt tớnh là 28% MoO3, 6% CoO. Kết quả bước đầu khỏ tốt: phổ XRD của mẫu (hỡnh 3.10) cho thấy cỏc oxit MoO3 và CoO được phõn bố trờn chất mang khỏ tốt và khụng
thấy hiện tượng co cụm. Điều này chứng tỏ với diện tớch bề mặt riờng lớn (480 m2/g),
chất mang oxit nhụm đó điều chế cú thể dựng để tổng hợp xỳc tỏc cú hàm lượng pha hoạt tớnh cao hơn hẳn so với xỳc tỏc cụng nghiệp (14% MoO3, 3% CoO)
KẾT LUẬN
VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIấN CÚU TIẾP THEO
Chỳng tụi đó nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc điều kiện tổng hợp đến tớnh chất của nhụm oxit hoạt tớnh điều chế bằng phương phỏp sol-gel và nhận thấy điều kiện tối ưu cho quỏ trỡnh tổng hợp là:
+ Tốc độ nhỏ giọt: 1 ml/phỳt + Tốc độ khuấy: 500 v/phỳt + Dung mụi: isopropanol
+ Nhiệt độ phản ứng: 900C (đun hồi lưu dung mụi)
+ Nhiệt độ già hoỏ gel: 800C + Thời gian già hoỏ gel: 2- 3 ngày
+ Sấy xerogel ở 800C trong 3h, tốt hơn hết là sấy phun + Chế độ nung:
- Nung ở chế độ nung dũng liờn tục
- Tốc độ gia nhiệt: 10C/phỳt
- Nung ở 2440C trong 2h
- Nung ở 5000C trong 10h
Mẫu nhụm oxit hoạt tớnh điều chế theo cỏc điều kiện trờn cú diện tớch bề mặt
riờng là 480 m2/g, thể tớch lỗ xốp trung bỡnh là 1.4 ml/g và đường kớnh lỗ xốp nằm
trong khoảng 40 – 70 Ao tập trung chủ yếu ở 50Ao. Kết quả này nhỡn chung tốt hơn
nhiều so với cỏc kết quả đó được bỏo cỏo đối với cỏc mẫu được điều chế bởi cựng phương phỏp sol-gel. Lần đầu tiờn tại Việt Nam, nhụm oxit hoạt tớnh điều chế theo phương phỏp sol-gel cú diện tớch bề mặt riờng rất cao đó được tổng hợp thành cụng.
Ngoài ra, chỳng tụi đó nghiờn cứu ứng dụng của nhụm oxit hoạt tớnh đó điều chế làm chất mang xỳc tỏc Co-Mo/Al2O3 cho phản ứng hydro khử lưu huỳnh. Kết quả thử hoạt tớnh xỳc tỏc cho thấy: xỳc tỏc này cú hoạt tớnh tương đương với xỳc tỏc cụng nghiệp cú cựng thành phần pha hoạt tớnh (14% MoO3, 3%CoO). Điều này chứng tỏ nhụm oxit hoạt tớnh mà chỳng tụi đó điều chế hoàn toàn phự hợp làm chất mang cho xỳc tỏc Co-Mo/Al2O3 của quỏ trỡnh hydro hoỏ khử lưu huỳnh..
Trong thời gian tới, chỳng tụi dự định tiếp tục tiến hành điều chế xỳc tỏc Co- Mo/Al2O3 với hàm lượng lớn pha hoạt tớnh lớn hơn (28% MoO3, 6% CoO) trờn chất mang nhụm oxit hoạt tớnh đó tổng hợp nhằm làm tăng hiệu quả sử dụng của xỳc tỏc.