Bảng 3.6. Độ chuyển hóa CO (X%) trên các xúc tác Pt + Cr2O3/CeO2với hàm lượng Pt khác nhau (V = 12 lít/giờ; CoCO = 0,5 %mol; CoO2 = 10,5 %mol; mxt = 0,2 g
Nhiệt độ phản ứng, C Xúc tác 150 175 180 185 200 215 225 10CrCe(TT)600 3,7 - - 16 19 100 0,1Pt10CrCe(TT)600 6,8 45 75,5 100 0,2Pt10CrCe(TT)600 13 41,1 - 64,6 100
Hình 3.12a. Độ chuyển hóa CO (X%) trên các xúc tác Pt + Cr2O3/CeO2với hàm lượng Pt khác nhau (V = 12 lít/giờ; CoCO = 0,5 %mol; CoO2 = 10,5 %mol; mxt = 0,2 g)
Theo kết quả trong bảng 3.6 và hình 3.12, xúc tác 10CrCe(TT)600 không có Pt
có khả năng chuyển hóa hoàn toàn CO trong hỗn hợp khí thải ở nhiệt độ phản ứng 225oC. Theo kết quả nghiên cứu tác giả [3] xúc tác 10CrAl (chất mang sử dụng là Al2O3) có hoạt tính khá thấp, nó chỉ chuyển hóa 62,2% thành phần CO trong hỗn hợp khí (thành phần hỗn hợp khí khảo sát như nhau), trong khi đó lượng xúc tác 10CrAl sử dụng cao gấp 5 lần. Điều này chứng tỏ CeO2 phát huy vừa vai trò là chất mang phân tán tốt pha hoạt động, vừa là chất tồn trữ oxi, cung cấp oxi trong mạng cho phản ứng trong pha hấp phụ và tăng thể tích oxi chiếm chỗ trong xúc tác, kích hoạt phản ứng. Điều này cho phép khẳng định CeO2 là chất mang phù hợp cho xúc tác oxi hóa trên cơ sở oxit kim loại chuyển tiếp Cr2O3.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Hình 3.12b. Nhiệt độ chuyển hóa 50% CO (T50) và 100% CO (T100) trên các xúc tác Pt + Cr2O3/CeO2với hàm lượng Pt khác nhau.
Kết quả trên còn cho thấy xúc tác 0,1Pt10CrCe(TT)600 có hoạt tính cao nhất (chuyển hóa hoàn toàn CO ở nhiệt độ phản ứng 185C). So với xúc tác 10CrCe(TT)600, bổ sung Pt làm cho hoạt tính của xúc tác tăng, cụ thể nhiệt độ chuyển hóa hoàn toàn CO của xúc tác 0,1Pt10CrCe(TT)600 giảm 40C, và xúc tác 0,2Pt10CrCe(TT)600 giảm 25 C.
Khi tăng hàm lượng Pt 0,1% lên 0,2% khối lượng, hoạt tính của xúc tác giảm xuống nhưng không nhiều. Nghĩa là thêm Pt với hàm lượng thấp 0,1% không có tác dụng tích cực đối với xúc tác 0,1Pt10CrCe(TT)600. Bởi vì thêm Pt thì diện tích bề mặt riêng xúc tác giảm.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
CHƯƠNG IV
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 KẾT LUẬN
Để làm sáng tỏ ảnh hưởng của phương pháp điều chế xúc tác, ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý xúc tác và thành phần tối ưu của Cr2O3 và Pt trên chất mang CeO2, đề tài này tiến hành nghiên cứu điều chế xúc tác hỗn hợp Pt + Cr2O3/ CeO2 cho phản ứng oxi hóa cacbon monoxit. Đề tài đã chế tạo được xúc tác 0,1Pt10CrCe(TT)600 có hoạt tính cao nhất, chuyển hóa hoàn toàn CO ở nhiệt độ tương đối thấp, có khả năng ứng dụng trong thực tiễn (xử lý khí thải từ động cơ xe), bên cạnh đó từ các kết quả nghiên cứu có thể rút ra một số kết luận về tính chất lý hóa và hoạt tính của xúc tác như sau:
1) Ảnh hưởng của điều kiện điều chế xúc tác:
- Phương pháp điều chế xúc tác có vai trò rất quan trọng đối với hoạt tính cũng như tính chất lý hóa của xúc tác. Đối với xúc tác Pt + Cr2O3/CeO2 điều chế theo phương pháp nhiệt phân trình tự có diện tích bề mặt lớn hơn so với xúc tác điều chế theo phương pháp nhiệt phân đồng thời. Phương pháp điều chế cũng ảnh hưởng đến thành phần pha của các xúc tác với mức độ không nhiều. Xúc tác Pt + Cr2O3/ CeO2 điều chế theo phương pháp nhiệt phân trình tự có hoạt độ tốt hơn.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ nung: nhiệt độ nung ảnh hưởng khá rõ đến độ kết tinh của xúc tác và đến quá trình hình thành pha của chất mang của xúc tác – CeO2. Nhiệt độ nung tối ưu các xúc tác hỗn hợp Pt và Cr2O3 mang trên CeO2 là 600 C.
2) Ảnh hưởng của thành phần xúc tác
- Ảnh hưởng của hàm lượng Cr2O3: hàm lượng Cr2O3 không ảnh hưởng nhiều đến thành phần pha của xúc tác. Khi tăng hàm lượng Cr2O3 trong xúc tác Pt + Cr2O3/CeO2 điều chế theo phương pháp nhiệt phân trình tự thì làm cho diện tích bề mặt riêng của xúc tác giảm đi. Hàm lượng Cr2O3 tối ưu cho xúc tác này 10% thành phần.
- Ảnh hưởng của hàm lượng Pt: Hàm lượng Pt khác nhau trong thành phần xúc tác Pt + Cr2O3/ CeO2 có ảnh hưởng lớn đến diện tích bề mặt riêng của
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
xúc tác, khi tăng hàm lượng Pt trong xúc tác thêm 0,1% thì làm cho diện tích bề mặt riêng của xúc tác giảm đi đáng kể. Đồng thời tăng hàm lượng Pt không làm tăng hoạt độ của xúc tác. Hàm lượng Pt tối ưu là 0,1% khối lượng xúc tác.
- Vai trò của chất mang CeO2: CeO2 giúp phân tán tốt pha hoạt động, làm tăng thể tích oxi chiếm chỗ trong xúc tác và kích hoạt phản ứng. CeO2 là chất mang phù hợp cho xúc tác oxi hóa trên cơ sở oxit kim loại chuyển tiếp Cr2O3.
- Xúc tác 0,1%Pt + 10%Cr2O3/CeO2 điều chế bằng phương pháp nhiệt phân, tẩm, nhiệt phân theo trình tự (phương pháp TT) là xúc tác tối ưu cho phản ứng oxi hóa CO. Xúc tác này chuyển hóa hoàn toàn CO ở nhiệt độ 185 oC. Phản ứng oxi hóa CO xảy ra trên cả 2 tâm hoạt động của xúc tác là Pt và Cr2O3 của xúc tác.