III. DANH SÁCH CÁC BẢNG
4. Kết quả tổng hợp xúc tác MESO-SAPO-5
4.2. Xác định pha tinh thể
Để chứng minh sự tồn tại của pha tinh thể Meso-SAPO-5 trong cấu trúc của xúc tác cần tiến hành đo nhiễu xạ tia X góc rộng. Theo giản đồ nhiễu xạ tia X góc rộng (WAXRD) (hình 3.17) có thể kết luận mẫu Meso-SAPO-5 có pha tinh thể của Meso-SAPO-5, độ tinh thể lớn, tuy nhiên độ tinh khiết chưa cao, còn xuất hiện pha lạ.
Hình 3.17. Giản đồ nhiễu xạ WAXRD của mẫu Meso-Sapo-5.
Xúctác MESO-SAPO-5 tồn tại cả hai hệ thống mao quản, đó là các vi mao quản có trong Sapo-5 và hệ các mao quản trung bình. Loại xúc tác này có cấu trúc
là sự kết hợp của cả hai loại vật liệu. Điều đó tạo cho xúc tác MESO-SAPO-5 khả năng xúc tác rất tốt, hứa hẹn rất nhiều những ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
5. Thực hiện phản ứng cracking
Để nghiên cứu hoạt tính của vật liệu SAPO-5 đã tổng hợp được chúng tôi sử dụng mẫu M2 làm chất nền cho phản ứng cracking dầu ăn thải thu nhiên liệu diesel.
Với mục đích thu được nhiều diesel, loại nhiên liệu giao thông chủ đạo hiện nay chúng tôi tiến hành nghiên cứu nhiều loại xúc tác đồng thời phối trộn mẫu M2 với nhiều loại xúc tác khác nhau với tỉ lệ như sau :
- Xúc tác 1:20%ZSM-5,80% -Al2O3 - Xúc tác 2:30%ZSM-5,70% -Al2O3 - Xúc tác 3:20%ZSM-5,80% SAPO-5 - Xúc tác 4:20%ZSM-5,20%SAPO-5,60% -Al2O3 - Xúc tác 5:25%ZSM-5,15%SAPO-5,60% -Al2O3 - Xúc tác 6:15%ZSM-5,20%SAPO-5,65% -Al2O3
Hiệu suất các sản phẩm được đưa ra trong bảng sau:
Bảng 3.7 Khảo sát tỉ lệ phối trộn các thành phần xúc tác
Lượng sản phẩm ,%V XT1 XT2 XT3 XT4 XT5 XT6
Khí 19.8 27 21.1 19 23 15
Sản phẩm lỏng 75.1 71 74.23 77 73.5 75.63
Cặn 5.1 2 4.67 4 3.5 5
Lượng Diesel trong sản phẩm
lỏng 85 84.1 84 85.6 81.3 82
Hiệu suất thu Diesel 63.83 59.71 62.35 65.9 59.75 62.02 Từ kết quả trên cho thấy tỉ lệ phối trộn ZSM-5, SAPO-5 và γ-Al2O3 thích hợp nhất, cho nhiều lỏng và diesel nhất là 20% ZSM-5, 20% SAPO-5, 60% γ- Al2O3.
KẾT LUẬN
1. Tổng hợp thành công SAPO-5 với các chất tạo cấu trúc khác nhau và với các điều kiện khác nhau. Tìm ra được sự ảnh hưởng của các chất tạo cấu trúc khác nhau tới quá trình tổng hợp SAPO-5. Chất tạo cấu khác nhau ảnh hưởng đến cơ chế sự phát triển của tinh thể: một số template tạo điều kiện thích hợp cho các hạt thứ cấp, và một số thì không.
2. Tìm ra được sự ảnh hưởng của nguồn Si đến quá trình tổng hợp SAPO-5 và đã lựa chọn được nguồn Si tốt nhất để sử dụng là TEOS.
3. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng Si có ảnh hưởng đến bản chất của khung mạng SAPO-5.
4. Khi nghiên cứu nhiệt độ tách template của xúc tác SAPO-5 với hàm lượng 1% Si, chúng tôi bước đầu đưa ra kết luận như sau: Nhiệt độ bắt đầu tách template là khoảng 300oC. Các mẫu xúc tác đã tổng hợp được có độ bền nhiệt khá tốt.
5. Bước đầu đã tổng hợp thành công MESO-SAPO-5, hứa hẹn rất nhiều những ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Hướng phát triển trong tương lai của đề tài.
Trong thời gian có hạn với khối lượng công việc khá lớn, tuy chúng tôi đã làm được nhiều việc nhưng vẫn còn những vấn đề mà chúng tôi cần phải nghiên cứu và phát triển thêm. Trong thời gian tới nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tiến hành đề tài theo hướng như sau:
Nghiên cứu các điều kiện tạo lỗ xốp lớn cho vật liệu MESO-SAPO-5.
Xác định các đặc trưng của vật liệu Meso-Sapo từ đó điều chỉnh các điều kiện tổng hợp.
Nghiên cứu thử nghiệm hoạt tính của vật liệu MESO-SAPO làm chất nền cho xúc tác cracking dầu béo thải thu nhiên liệu.
Nghiên cứu phối trộn với các chất xúc tác khác, tạo hiệu quả cao trong công nghiệp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A.K. Sinha, S. Sainkar, S. Sivasanker, An improved method for the synthesis of the silicoaluminophosphate molecular sieves,SAPO-5, SAPO-11 and
SAPO-3,Microporous and Mesoporous Materials 31, pp.321–331, 1999.
[2] D. S. Wragg, A. M. Z. Slawin, R. E. Morris. The role of added water
in the ionothermal synthesis of microporous aluminum phosphates. Solid State
Sciences 11, pp. 411 – 416, 2009.
[3] Derouane, A.W.C.l.E.G. Zeolite Characterization and Catalysis.
Springer, 2009.
[4] G. Sankar and J. M. Thomas. In situ combined X-ray absorption
spectroscopic and X-ray diffractometic sudies of solid catalyst. Topics in
Catalysis 8, pp. 1 – 21, 1999.
[5] H. Hentit, K. Bachari, M.S. Ouali, M. Womes, B. Benaichouba, J.C. Jumas. Alkylation of benzene and other aromatics by benzyl chloride over iron-
containing aluminophosphate molecular sieves. Journal of Molecular Catalysis
A: Chemical 275, pp. 158 – 166, 2007.
[6] H. Van Bekkum, E. M. Flanigen, P. A. Jacobs and J. C. Jansen.
Introduction to Zeolite Science and Practice Chapter 8: Techiques of zeolite
characterization. Elvesier, Amsterdam. 2001.
[7] Holmgren, Technology and more. UOP company, 2006.
[8] http://books.google.com.vn/books?id=_fZ31AFSnaMC&pg=PA48&d q=sapo5&hl=vi&sa=X&ei=H87KT6G6NfGjiAex4qDOBg&ved=0CD8Q6AEw Aw#v=onepage&q=sapo-5&f=false. [9] http://congnghedaukhi.com/Tong-hop-va-su-dung-Ray-phan-tu- SAPO-5-cho-phan-ung-Cracking-va-dong-phan-hoa-n-Hexan-t46.html. [10] http://www.iza-structure.org/databases/
[11] Iwasaki, T. Sano, T. Kodaira, Y. Kiyozumi. Growth behaviors of AFI
[12] J. El Haskouri, M. Perez-Cabero, C. Guillem, J. Latorre, A. Beltran, D. Beltran, P. Amoros. Mesoporous aluminum phosphate. Journal of Solid State Chemistry 182, pp. 2122 – 2129, 2009.
[13] J. Wang, J. Song, C. Yin, Y. Ji, Y. Zou, F. S. Xiao.
Tetramethylguadine – templated synthesis of aluminophosphate – based
microporous crystals with AFI – structure type. Microporous and Mesoporous
Materials 117, pp. 561 – 569, 2009.
[14] J. Yu, R. Xu. Insight into the construction of open-framework aluminophosphates. Chem. Soc. Rev, 35. pp. 593 – 604, 2006.
[15] Jeong-Geol Na, Bo Eun Yi, Ju Nam Kim, Kwang Bok Yi, Sung-Youl Park, Jong-Ho Park, Jong-Nam Kim, Chang Hyun Ko. Hydrocarbon production
from decarboxylation of fatty acid without hydrogen. Catalysis Today 156,
pp.44–48, 2010.
[16] Jyh-Fu Lee, An-Chyi Wei, Kuei-Jung Chao. In situ X-ray absorption spectroscopic study on the reducibility of cobalt-containing aluminophosphate
molecular sieves. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 203, pp. 165 –
172, 2003.
[17] Kanchana Utchariyajit, Sujitra Wongkasemjit. Effect of synthesis parameters on mesoporous SAPO-5 with AFI-type formation via microwave
radiation using alumatrane and silatrane precursors. Microporous and
Mesoporous Materials 135, pp.116–12, 2010.
[18] Lijun Wang , Changwen Guo, Shirun Yan, Xidan Huang, Quanzhi Li.
High-silica SAPO-5 with preferred orientation: synthesis, characterization and
catalytic applications. Microporous and Mesoporous Materials 64, pp. 63– 68,
2003.
[19] M. Hochtl, A. Jentys, H. Vinek. Acidity of SAPO and CoAPO molecular sieves and their activity in the hydroisomerization of n – heptane.
[20] Marguerite Briend, Afshine Shikholeslami, Marie-Jeanne Peltre , Denise Delafosse and Denise Barthomeuf, Thermal and hydrothermal stability
of SAPO-5 and SAPO-37 molecular sieves, J. Chem. Soc., Dalton Trans,
pp.1361-1362, 1989.
[21] Misook Kang, Chul-Tae Lee. Synthesis of Ga-incorporated SAPO-34s
(GaAPSO-34) and their catalytic performance on methanol conversion. Journal
of Molecular Catalysis A: Chemical 150, pp. 213 – 222, 1999.
[22] N. A. Khan, J. H. Park, S. H. Jhung. Phase-selective synthesis of a
silicaluminophosphate molecular sieve, Materials Research Bulletin 45, pp. 377
– 381, 2010.
[23] Nadiya Danilina, Frank Krumeich , Jeroen A. van Bokhoven.
Hierarchical SAPO-5 catalysts active in acid-catalyzed reactions. Journal of
Catalysis : 272, pp. 37– 43, 2010.
[24] Nadiya Danilina, Stefano A. Castelanelli, Ekaterina Troussard, Jeroen A. van Bokhoven. Influence of synthesis parameters on the catalytic activity of hierarchical SAPO-5 in space-demanding alkylation reactions. Catalysis Today
168, pp. 80 – 85, 2011.
[25] Nazmul Abedin Khan, Jung Hwa Park, Sung Hwa Jhung. Phase- selective synthesis of a silicoaluminophosphate molecular sieve from dry gels.
Materials Research Bulletin 45, pp. 377 – 381, 2010.
[26] Nevenka Rajic. Open-framework aluminophosphates: synthesis,
characterirazation and transition metal modifications. J. Serb. Chem. Soc. 70
(3), pp. 371 – 379, 2005.
[27] Nguyễn Khánh Diệu Hồng. Alumino-photphat, phần 1: phân loại, cấu trúc và các phương pháp tổng hợp. Tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ-Địa chất, số 28, (Chuyên đề Lọc - Hóa dầu), tr. 76 – 81, 10/2009.
[28] Paul O'Connor, C.C., George W. Huber, Laurent Louis Sauvanad.
[29] R. J. Farrauto, C. H. Bartholomow. Fundamentals of Industrial
catalytic process. Blackie Academic and Professional, 1997.
[30] Ruren xu, W.P, Jihong Yu, Qisheng Huo, Jiesheng Chen. Chemistry
of Zeolites and Related Porous Materials: Synthesis and Structure. John Wiley &
Sons (Asia) Pte Ltd, 2007.
[31] S. Cheng, J. Tzeng, B. Hsu. Synthesis and characterization of a novel
layered aluminophosphate of kanemite-like structure. Chem. Matter. 9, pp. 1788
– 1796, 1997.
[32] S. G. Hede and P. Ratnasamy, and L. M. Kustov and V. B. Kazansky. Acidity and catalytic activity of SAPO-5 and AlPO-5 molecular sieves. Zeolites Vol 8, 1988.
[33] S. Seelan, A.K. Sinha. Crystallization and characterization of high
silica silico aluminophosphate SAPO-5. Journal of Molecular Catalysis A:
Chemical 215, pp. 149 – 152, 2004.
[34] S.P. Singh, Dipti Singh. Biodiesel production through the use of different sources and characterization of oils and their esters as the substitute of
diesel: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 114, pp.200–216,
2009.
[35] S.T.Wilson, B.M.Lok, C.A. Messina, T.R.Cannan, E.M.Flanigen.
Aluminophotphat molecular sieves: A new dass of Microporous srytalline
inoranic solids. J.Am. Chem. Soc. 104,pp. 1146 – 1147, 1982.
[36] Saadoune, F. Cora, C. Richard, A. Catlow. Computational study of the structural and electronic properties of dopant ions in microporous AlPOs. 1.
Acid catalytic activity of divalent metal ions. J. Phys. Chem B 107, pp. 3003 –
3011, 2003.
[37] Sorina C. Popescu, Stuart Thomson and Russell F. Howe.
Microspectroscopic studies of template interactions in and AlPO4-5,SAPO-5
[38] Sreedevi Upandhyayula. Alkylation of toluene with isopropyl alcohol
over SAPO-5 catalyst. J. Chem. Sci, Vol. 121, No. 2, pp. 199–207, March 2009.
[39] Stanley M. Roberts, I.V.K, Eric G. Derouane. Catalysts for Fine Chemical Synthesis, John Wiley & Sons, Ltd, 2006.
[40] Sung Hwa Jhung, Jong-San Chang , Jin Soo Hwang, Sang-Eon Park.
Selective formation of SAPO-5 and SAPO-34 molecular sieves with microwave
irradiation and hydrothermal heating. Microporous and Mesoporous Materials
64, pp.33–39, 2003.
[41] Tian-cun Xiao, Li-dun An, Hong-li Wang. Dependence of the nature and catalytic performance on the synthesis factors of SAPO-5 molecular
sieve. Applied Catalysis A: General 130, pp. 187-194, 1995.
[42] W. M. Meier, D. H. Olson. Atlas of Zeolite structure types. Structure Commision of the International Zeolite Association, 1987.
[43] X. Ren, S. Komarneni, D. M. Roy. The role of gel chemistry in
synthesis of aluminophosphate molecular sieves. Zeolites Vol 11, pp. 142 – 148,
1991.
[44] Zuren xu, W.P, Jihong Yu, Qisheng Huo, Jiesheng Chen. Chemistry
of Zeolites and Related Porous Materials: Synthesis and Structure. John Wiley &