Bên cạnh sự ảnh hưởng của chất mang và kim loại hoạt động, cần phải xét tới ảnh hưởng của các yếu tố trong chế tạo và hoạt hóa xúc tác như: chất mang, phương pháp ngâm tẩm, độ pH của dung dịch, quá trình nung, sấy, ….
a. Ảnh hưởng của chất mang [4, 14, 20]
Giữa chất mang và kim loại hoạt động trong xúc tác có sự tương tác với nhau. Trong đó, sự tương tác giữa kim loại Mo và nhôm oxit có ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt tính của xúc tác. Chất mang γ-Al2O3 có tương tác với Mo theo kiểu liên kết: Mo-O-Al, tạo nên cấu trúc đơn lớp MoO3 trên bề mặt nhôm, kết quả sẽ tạo ra sự phân tán của Mo trên chất mang tốt hơn.
Tuy nhiên, để nâng cao hoạt tính xúc tác và hiệu quả của quá trình, người ta cần nghiên cứu thêm nhiều chất mang mới khác γ-Al2O3 như: cacbon, oxit, zeolit, các loại khoáng sét, …… (vật liệu vô cơ)
b. Ảnh hưởng của phương pháp ngâm tẩm [14, 21]
Cấu trúc của xúc tác hình thành chủ yếu ở giai đoạn tẩm và sấy khô.
Phương pháp ngâm tẩm được thực hiện bằng cách ngâm tẩm chất mang có cấu trúc lỗ xốp vào dung dịch của cấu tử hoạt động. Sau đó, lượng dung môi được tách ra bằng cách bay hơi. Như vậy, thành mao quản chất mang có các vi thể hoạt động.
Phương pháp ngâm tẩm đòi hỏi các cấu tử xúc tác nhỏ hơn các phương pháp khác. Khi tăng hàm lượng cấu tử xúc tác thì hoạt tính xúc tác gần đạt đến cực đại. Quá trình ngâm tẩm, sấy xúc tác được lặp đi lặp lại nhiều lần, cho phép thu được xúc tác có độ phân tán cao.
c. Ảnh hưởng của độ pH [14]
Quá trình chế tạo của xúc tác phụ thuộc rất nhiều vào độ pH của dung dịch ngâm tẩm. Ở pH càng thấp, lượng Mo hấp phụ trên chất mang càng nhiều. Đó là hiện tượng ion hóa một số nhóm -OH trên bề mặt chất mang trong môi trường dung dịch, làm cho bề mặt của chúng mang điện dương hoặc âm tùy vào pH thấp (môi trường axit) hay pH cao (môi trường bazơ).
Trong môi trường axit, các ion molipdat tồn tại chủ yếu ở dạng polimolipdat
[Mo O ]X Y −n, sự hấp phụ của ion này sẽ thuận lợi nhờ xuất hiện diện tích dương trên bề mặt chất mang. Ngược lại, trong môi trường bazơ dung dịch tẩm tạo chủ yếu ion
2 4
oO
M − ở dạng monome, sự hấp phụ các ion trên sẽ kém hơn do bề mặt chất mang cũng mang điện tích âm.
Giá trị pH của dung dịch phải nhỏ hơn 6 trong suốt quá trình ngâm tẩm bởi quá trình cân bằng hấp phụ cho kết quả là hình thành cấu trúc đơn lớp, nếu pH lớn hơn 6 thì sẽ hình thành cấu trúc đa lớp trên bề mặt chất mang.
d. Ảnh hưởng của quá trình sấy [14, 16, 17]
Sau khi ngâm tẩm là quá trình sấy, dung môi được tách ra bằng cách bay hơi. Như vậy, trên thành mao quản của chất mang sẽ có những vi tinh thể muối. Quá trình sấy nhanh với tốc độ nâng nhiệt 50C/phút bao giờ cũng cho kim loại phân tán tốt hơn trong các mao quản của chất mang.
Chế độ sấy có ảnh hưởng đến sự phân bố pha hoạt tính vào sâu chất mang. Quá trình sấy có thể phá vỡ sự phân bố cân bằng dung dịch trong mao quản, vì trong quá trình bay hơi chất lỏng dao động trong mao quản, phụ thuộc vào tốc độ bay hơi của mầm tinh thể có thể đi vào các vị trí khác nhau của mầm mao quản (thường ở trên bề mặt của hạt). Trong trường hợp này, nếu hợp chất định vị không chắc chắn trong mao quản có thể bị chuyển ra ngoài mao quản và tích tụ ở bên ngoài bề mặt. Hiện tượng này đưa đến sự phân bố không đồng đều hoạt tính theo chiều sâu của hạt. Để có sự phân bố đồng đều hoạt tính xúc tác kim loại cần có sự định vịtốt ngay từ khi chuẩn bị xúc tác.
Khi sấy ở chế độ nhanh, tốc độ tạo mầm tinh thể lớn hơn tốc độ phát triển tinh thể, nên nó sẽ tạo thành tinh thể có kích thước nhỏ hơn. Mặt khác, vì tốc độ bốc hơi lớn hơn tốc độ đồng thể hóa dung dịch tẩm trong các lỗ xốp, nên sự tạo kết tủa đã bắt đầu khi vỏ mặt bốc hơi hay còn nằm gần phía ngoài chất mang. Nhờ đó, sẽ tạo ra những tinh thể nhỏ phân bố đều trong lỗ xốp của chất xúc tác. Khi xúc tác được tổng hợp ở pH khác nhau với chế độ sấy nhanh thì đường kính lỗ không thay đổi nhiều so với chất mang ban đầu.
Ngược lại, khi tiến hành sấy với tốc độ chậm. Nồng độ bão hòa của dung dịch tẩm thấp, nên tốc độ tạo mầm thể nhỏ hơn tốc độ phát triển tinh thể. Điều này, sẽ thuận lợi cho sự hình thành những tinh thể có kích thước lớn. Khi ngâm tẩm
xong, ta phải để cho xúc tác bay hơi tự nhiên trong khoảng 48 giờ. Sau đó, mới sấy sơ bộ khoảng 600C, tiếp tục mới nâng nhiệt độ sấy lên 1100C.
Quá trình sấy nhằm mục đích là định vị tốt kim loại trên chất mang và tránh hiện tượng co cụm kim loại.
e. Ảnh hưởng của quá trình nung [14]
Quá trình nung xảy ra nhiều hiện tượng khác nhau: tăng tinh thể kim loại, nóng chảy, kết tinh lại, chuyển pha giữa các pha thù hình dẫn đến sự phân bố lại hoặc đa tụ kim loại.
Lựa chọn chế độ nung xuất phát từđộ bền của hợp chất ban đầu, sự biến đổi hóa học khi nung và nhiệt độ làm việc của xúc tác. Thông thường, nhiệt độ nung cuối thường cao hơn nhiệt độ làm việc tối ưu của xúc tác từ 100 – 1500C để đảm bảo sự làm việc ổn định của xúc tác trong quá trình phảnứng.
Tốc độ nâng nhiệt độ có vai trò quan trọng, đặc biệt trong khoảng xảy ra sự chuyển đổi hóa học của pha hoạt tính. Phương pháp nung nhiều bậc được áp dụng rộng rãi. Theo phương pháp nung này xúc tác được nung ở nhiều nhiệt độ khác nhau.
Sau khi sấy khô, xúc tác được nung ở nhiệt độ 5000C trong môi trường không khí thì nó sẽ bị phân hủy bởi nhiệt độ theo phương trình phản ứng sau:
4 6 7 24 3 3 2
(NH ) Mo O =7MoO +6NH +3H O
Đối với xúc tác được mang trên oxit nhôm, quá trình nung này đặc biệt có lợi, vì quá trình nung xảy ra phản ứng hydrat hóa của oxit nhôm làm giảm lượng nước trong oxit nhôm, do đó làm tăng độ phân tán của Mo.