3.2.1. Kết quả phân tích bề mặt riêng theo phương pháp BET
Kết quả phân tích bề mặt riêng theo phương pháp BET của một số xúc tác oxit kim loại được thể hiện trong bảng 3.1. Các kết quả cho thấy, diện tích bề mặt của các mẫu oxit khác nhau có sự chênh lệch đáng kể. Xúc tác CeO2, hỗn hợp MnO2-Co3O4-CeO2
có bề mặt khá cao. Thông thường, diện tích bề mặt cao tạo điều kiện tốt cho phản ứng do đó ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác.
Nguyễn Thị Ái Nghĩa 55 Tuy nhiên, một số xúc tác có bề mặt riêng thấp, nhưng lại có khả năng oxi hóa muội cao hơn các xúc tác khác như V2O5, xúc tác đa kim loại MnO2-Co3O4-V2O5. Mặc dù bề mặt riêng thấp nhưng khả năng oxi hóa lại khá cao. Điều này được chứng minh qua hoạt tính xúc tác trong phần xác định các hoạt tính xúc tác ở phần dưới.
Bảng 3.1: Diện tích bề mặt của các xúc tác được nghiên cứu
Tên xúc tác Diện tích bề mặt riêng
SBET (m2/g)
CeO2 (sol-gel) 21,71
Co3O4 (sol-gel) 11,39
MnO2 (sol-gel) 5,61
V2O5 (thương phẩm) 3,89
MnO2-Co3O4-V2O5 =28-12-60(sol-gel) 5,70 MnO2-Co3O4-CeO2 =21-63-16 (sol-gel) 81,40 MnO2-Co3O4-CeO2-V2O5=18,9-56,7-14,4-10 (sol-
gel)
14,90
MnO2-Co3O4-CeO2-V2O5 =12,6-37,8-9,6-40 (sol- gel)
5,27
3.2.2. Kết quả phân tích XRD
Kết quả phân tích XRD cho phép xác định thành phần cũng như độ tinh khiết của xúc tác dựa vào thông số quan trọng là sự xuất hiện các peak ở góc 2θ đặc trưng của từng loại tinh thể.
a. Kết quả phân tích XRD của các oxit kim loại
Kết quả phân tích XRD của mẫu CeO2 được biểu diễn trên hình 3.4. Dựa vào phổ XRD chuẩn của CeO2 ta nhận thấy mẫu có xuất hiện các góc 2θ đặc trưng là 28,370, 32,870, 47,390 và 56,450. Các góc 2θ này trùng với các góc 2θ đặc trưng của CeO2. Như vậy, xúc tác được tổng hợp là CeO2 tinh khiết, không xuất hiện các pha tạp khác.
Nguyễn Thị Ái Nghĩa 56 60 40 20 0 i nt ens it y, a .u 70 60 50 40 30 20 2theta, degree Hình 3.4: Phổ XRD của CeO2
Kết quả phân tích XRD của mẫu V2O5 được thể hiện trên hình 3.5:
60 50 40 30 20 10 i nt ens it y, a .u 60 50 40 30 20 2theta, degree Hình 3.5: Phổ XRD của V2O5
Trên phổ XRD của mẫu V2O5 xuất hiện peak nhiễu xạ với cường độ lớn tại các góc 2θ bằng 20,20 ; 26,10, 27,20 ; 30,90, 32,40, 34,60 và 51,20. Các góc 2θ này trùng với các góc 2θ trong phổ chuẩn của V2O5, chứng tỏ mẫu chứa V2O5 tinh khiết mặc dù mẫu V2O5 này còn chứa nhiều pha vô định hình.
Kết quả phân tích XRD của mẫu MnO2 được thể hiện trên hình 3.6. Trên phổ xuất hiện peak nhiễu xạ với cường độ lớn tại các góc 2θ bằng 23,20 ; 32,50 ; 38,40 và 56,80. Các góc 2θ này trùng với các góc 2θ trong phổ chuẩn của MnO2, chứng tỏ mẫu tổng hợp được là MnO2 tinh khiết, không có tạp chất.
Nguyễn Thị Ái Nghĩa 57 50 40 30 20 10 int ens it y , a. u 80 60 40 20 2theta, degree Hình 3.6: Phổ XRD của MnO2
Kết quả phân tích XRD của mẫu Co3O4 được thể hiện trên hình 3.7. Trên phổ xuất hiện peak nhiễu xạ với cường độ lớn tại các góc 2θ bằng 37,20 ; 43,90 ; 59,50 và 65,80. Các góc 2θ của mẫu này trùng với các góc 2θ trong phổ chuẩn của Co3O4, chứng tỏ mẫu tổng hợp được là Co3O4. Tuy nhiên mẫu chứa một lượng đáng kể pha vô định hình. 1000 900 800 700 600 500 int ens it y , a. u 70 60 50 40 30 20 2theta, degree Hình 3.7: Phổ XRD của Co3O4
b. Kết quảđo XRD của các đa oxit kim loại
Phổ XRD của mẫu MnO2-Co3O4-V2O5=28-12-60 được thể hiện ở hình 3.8a cho thấy các góc quét trùng với các peak đặc trưng của V2O5 như 2θ= 27,20, 32,40 và trùng với peak đặc trưng của MnO2 tại 2θ= 38,40. Hàm lượng Co3O4 nhỏ nhất nên không phát hiện được. Mẫu sau phản ứng ở hình 3.8b không xuất hiện peak đặc trưng
Nguyễn Thị Ái Nghĩa 58 cho tinh thể mà chủ yếu là các pha vô định hình. Như vậy quá trình phản ứng đã làm thay đổi cấu trúc của xúc tác.
Hình 3.8: Phổ XRD của mẫu xúc tác MnO2-Co3O4-V2O5=28-12-60 a- Xúc tác trước phản ứng
b- Xúc tác sau phản ứng
Phổ XRD của mẫu MnO2-Co3O4-CeO2=21-63-16 thể hiện ở hình 3.9 cho thấy xúc tác điều chế được gồm chủ yếu là vô định hình do mẫu chứa một lượng lớn Co3O4 có pha vô định hình cao (hình 3.7). Hàm lượng Co3O4 chiếm phần lớn (63% số mol) nên xuất hiện peak đặc trưng tại góc 2θ= 37,20.
Hình 3.9: Phổ XRD của MnO2-Co3O4-CeO2=21-63-16
Phổ XRD của mẫu MnO2-Co3O4-CeO2-V2O5=12,6-36,8-9,6-40 thể hiện ở hình 3.10 cho thấy xúc tác điều chế được cũng chủ yếu là vô định hình. Hàm lượng V2O5
Nguyễn Thị Ái Nghĩa 59 ra, phổ còn xuất hiện peak đặc trưng của MnO2 tại góc 2θ= 23,20 và peak đặc trưng của Co3O4 tại góc 2θ= 43,90.
Hình 3.10: Phổ XRD của MnO2-Co3O4-CeO2-V2O5=12,6-36,8-9,6-40
Phổ XRD của mẫu MnO2-Co3O4-CeO2-V2O5= 18,9-56,7-14,4-10 thể hiện ở hình 3.11 cho thấy xúc tác điều chế được cũng chủ yếu là pha vô định hình. Hàm lượng Co3O4 chiếm lượng lớn nhất nên xuất hiện peak đặc trưng tại góc 2θ= 37,20. Ngoài ra, Ngoài ra, phổ còn xuất hiện peak đặc trưng của V2O5 tại góc 2θ= 20,20.
Hình 3.11: Phổ XRD của MnO2-Co3O4-CeO2-V2O5=18,9-56,7-14,4-10