Tổng hợp được chất mang γ −Al203và sau đó tiến hành chế tạo xúc tác MoO3/γ −Al203 với tỷ lệ phần trăm khối lượng khác nhau.
Chất mang và xúc tác được đặc trưng bằng các phương pháp: phương pháp đo nhiễu xạ Rơn ghen(XRD), phương pháp đo bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp đo xác định diện tích bề mặt riêng BET.
a. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X của boehmit tổng hợp từ phèn nhôm
Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ tia X của Boehmit tổng hợp từ phèn nhôm.
Từ kết quả trên ta thấy rằng đã điều chế được phèn nhôm hydroxit dạng boehmit trong điều kiện.
- pH = 7 – 8
b. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X của γ-Al2O3
Kết quả chụp XRD của γ −Al203 với 10% urotropin và 20% axit citric so với khối lượng boehmit, thời gian nung ở 5000C là 5h.
Hình 3.2 Ảnh chụp XRD của γ −Al203 với 10% urotropin và 20% axit citric so với khối lượng boehmit, thời gian nung ở 5000C là 5h.
Qua phân tích mẫu γ −Al203 này với góc quét thay đổi từ 20 – 700 ta thấy có sự tạo thành γ −Al203 nhưng với hàm lượng không lớn lắm và ở đây còn có pha vô định hình.
Kết quả chụp XRD của mẫu γ −Al203 với 10% urotropin và 20% axit citric so với khối lượng boehmit, thời gian nung ở 5000C là 7h.
Qua phân tích mẫu γ −Al203 với góc quét thay đổi từ 20 – 700 thấy có sự tạo thành γ −Al203 rõ rệt, pic cao, chân pic rộng, hàm lượng tạo thành nhiều hơn. Nguyên nhân ở đây có thể là do thời gian nung đủ để có thể đốt cháy hết axit citric, những tạp chất trong mẫu thúc đẩy quá trình dehydroxyl boehmit tạo thành γ −Al203.
c. Kết quả chụp SEM
Khảo sát nồng độ khối lượng của các thành phần tham gia bao gồm: Chất tạo cấu trúc axit citric, chất tạo khí urotropin so với boehmit để tạo thành γ −Al203 ta có các kết quả như sau:
Hình 3.4 Mẫu γ −Al203 Hình 3.5 Mẫu γ −Al203(có sự tham gia của 20% axitcitric so với boehmit)
So sánh kết quả chụp SEM của 2 mẫu: mẫu γ −Al203 và mẫu γ −Al203 (có sự tham gia của 20% axit citric so với boehmit) thì thấy rằng mẫu không sử dụng urotropin và axit citric thì có kích thước lớn và bề mặt không đồng đều. Mẫu
203
Al
γ − có sự tham gia của 20% axit citric so với boemit) thì thấy rằng kích thước hạt nhỏ hơn và có bề mặt đồng đều hơn.
Hình 3.6 Mẫu γ −Al203( 10% urotropin
so với boehmit) Hình 3.7 Mẫu 2 3
0
Al
γ − ( 8% urotropin và 20% axit citric )
Từ kết quả chụp SEM này chúng tôi nhận thấy rằng khi cho urotropin vào thì các hạt γ −Al203 nhỏ và đồng đều hơn, và khi cho thêm axitcitric vào thì các hạt phân bố tương đối đều hơn, không có hiện tượng tạo thành từng mảng lớn, bề mặt tươi xốp hơn.
Hình 3.8Mẫu γ −Al203 (10% urotropin và 20% axitcitric so với boehmit)
Hình 3.9Mẫu γ −Al203(12% urotropin và 20% axitcitric so với boehmit) Nhìn vào ảnh SEM của 2 mẫu trên ta thấy rằng khi cho với lượng 10% urotropin và 20% axitcitric thì mẫu γ −Al203 tạo ra cho kết quả tốt nhất. Kích thước hạt nhỏ, bề mặt đồng đều và có độ tơi xốp cao.
Từ kết quả chụp SEM của 6 mẫu trên chúng tôi nhận thấy rằng mẫu γ-Al2O3
với hàm lượng 10% urotropin và 20% axitcitric so với boehmit là cho kết quả tốt nhất. d. Kết quả ảnh TEM Hình 3.10 Mẫuγ −Al203MQTB thị trường Hình 3.11 Mẫu 2 3 0 Al γ − MQTB điều chế có sự tham gia của urotropin vàaxit
Qua kết quả chụp TEM của 2 mẫu như trên có thể thấy rằng so với mẫu 203
Al
γ − thị trường (hình 3.10) thì mẫu γ −Al203 MQTB điều chế được có sự tham gia của urotropin và axit citric (hình 3.11) có hệ thống lỗ xốp phân bố đồng đều và trật tự hơn nhiều. Tuy cả 2 mẫu đều cho thấy bề mặt có chứa các lỗ xốp nhưng ở mẫu γ −Al203 MQTB thể hiện các kênh xốp kéo dài vào bên trong khối vật liệu, điều này chứng tỏ cấu trúc lỗ xốp của mẫu γ −Al203 MQTB ổn định hơn.
e. Khảo sát hàm lượng nước được giữ lại trong mẫu
Khảo sát các tỷ lệ phần trăm khối lượng urotropin khác nhau ta thấy.
Bảng 3.1 Hàm lượng nước giữ lại trong các mẫu theo hàm lượng urotropin
Hàm lượng % urotropin trong mẫu
2 3
Al O
γ − 5% 8% 10% 12%
Lượng nước giữ lại trong mẫu 0,753 0,839 0,871 0,867 Đồ thị biểu diễn hàm lượng nước được giữ lại trong mẫu theo hàm lượng urotropin.
Đồ thị 3.1Đồ thị hàm lượng nước giữ lại trong các mẫu.
Vẽ đồ thị biểu diễn hàm lượng nước được giữ lại trong mẫu theo hàm lượng urotropin. Qua đó thấy rằng, mẫu γ −Al O2 3 có chứa 10% hàm lượng urotropin thì
lượng nước được giữ lại nhiều hơn, chứng tỏ diện tích bề mặt riêng và kích thước của mẫu này sẽ là lớn nhất. Điều này có thể giải thích như sau:
Khi ta tăng hàm lượng urotropin thì lượng khí phân hủy nhiều hơn và khi đó, đã để lại trong mẫu nhiều pore liên kết với nhau và nhiều lỗ xốp hơn, vì vậy nên khả năng giữ nước trong mao quản, lỗ xốp nhiều hơn. Tuy nhiên, đối với mẫu 12% uroropin thì lượng nước được giữ lại ít hơn là vì với hàm lương 12% này nhiều quá nên khi phân hủy urotropin lượng khí thoát ra khá mạnh sẽ làm cho vật liệu
2 3
Al O
γ − một phần nào đó bị phá hủy nên lượng nước được giữ lại ít hơn.
f. Kết quả đo BET
Kết quả đo BET của mẫu γ −Al203 với hàm lượng 10% urotropin và 20% axit citric so với boehmit.
Diện tích bề mặt riêng Sr của mẫu γ-Al2O3
Relative Pressure (p/p°) Quantity Adsorbed (mmol/g) 1/[Q(p°/p- 1)] 0.049496745 0.099296912 0.149424429 0.199612532 0.249613519 0.299919078 2.10642 2.40243 2.63986 2.86044 3.06955 3.28459 0.02472 0.04589 0.06655 0.08719 0.10837 0.13043
BET Surface Area: 230.1263 ± 1.2118 m²/g
Thể tích mao quản của mẫu γ-Al2O3
Thể tích lỗxốp = 1.4953 cm3/g
Hình 3.13 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ N2
Qua đồ thị hình trên thấy rằng trên đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ có xuất hiện vòng trễ và thay đổi tỷ lệ áp suất P/Po = 0,05 – 1,0. Vậy mẫu γ-Al2O3 này có cấu trúc mao quản trung bình.
Hình 3.14 Đồ thị sự phân bố lỗ xốp Kích thước mao quản trung bình của lỗ xốp là: 100.660247 A0
Bảng 3.2 Kết quả đo BET Mẫu SBET ( m2/g) Thể tích lỗ xốp (cm3/g) Đường kính lỗ xốp ( Ao) γ-Al2O3 230,1263 1,4953 100,66
Bằng phương pháp đo hấp phụ vật lý, dựa trên đường hấp phụ và nhả hấp phụ nitơ, kết hợp với phương trình đẳng nhiệt hấp phụ BET đã xác định được diện tích bề mặt riêng của γ −Al203 là: 230.1263 (m2/g). Như thế, γ −Al203 là vật liệu khá xốp, có bề mặt riêng tương đối lớn.
Từ phương pháp đo hấp phụ vật lý bằng nitơ và dựa vào BJH xác định được sự phân bố lỗ xốp của γ −Al203 với đường kính lỗ xốp tập trung trong khoảng là: 100,660247A0. Kết quả này cho thấy γ −Al203 là vật liệu mao quản trung bình.
Như vậy, γ −Al203 thích hợp dùng làm chất mang cho xúc tác vì có khả năng phân tán đều kim loại lên bề mặt của mình.