1.8.1. Xeri (IV) oxit CeO2
CeO2 có dạng bột rắn, màu vàng nhạt, hút ẩm và hấp phụ một lượng nhỏ CO2 khi để ngoài không khí. Cấu trúc tinh thể dạng lập phương kiểu CaF2. Trong đó các nguyên tử kim loại tạo thành mạng lập phương tâm mặt, xung quanh là các nguyên tử oxi tạo thành tứ diện. Nhiệt nóng chảy (0C) của CeO2 là 24000C [22].
Khi bị khử trong không khí ở nhiệt độ cao, CeO2 tạo thành các oxit thiếu oxi dạng CeO2-x ( với 0 ≤ x ≤0,5) đặc biệt sau khi thiếu một lượng lớn nguyên tử oxi trong mạng lưới tinh thể và tạo nên một lượng lớn lỗ trống tại những vị trí nguyên tử oxi đã mất, CeO2 vẫn có cấu trúc của caxiflorit và những oxit xeri thiếu oxi này sẽ dễ dàng bị oxi hóa thành CeO2 nhờ tác dụng của môi trường oxi hóa [45].
Ứng dụng của CeO2 và các vật liệu có chứa CeO2 làm chất xúc tác và chất xúc tiến cả về mặt điện tử và cấu trúc đối với các phản ứng xúc tác dị thể. CeO2 đóng vai trò như là một chất tăng cường để cải thiện hoạt tính hoặc độ chọn lọc của xúc tác
Nguyễn Thị Ái Nghĩa 34 hoặc để tăng cường tính ổn định của xúc tác. Việc ứng dụng CeO2 làm tác nhân chính trong xúc tác ba chức năng (Three Way Catalyst – TWC) đối với vấn đề xử lý khí thải từ các động cơ ô tô cho thấy những triển vọng tốt cả về mặt công nghệ và mặt kinh tế đã kích thích những lỗ lực nghiên cứu của nhiều CeO2 nhà khoa học và đã có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng ứng dụng của CeO2. Ngoài ra, CeO2 được sử dụng rộng rãi như xúc tác hoặc trợ giúp xúc tác để thực hiện các phả ứng như phản ứng dehydro hóa, hydro hóa, sunfo hóa, đồng phân hóa, cracking…[45]
Và một đặc điểm quang trọng khi chọn CeO2 làm xúc tác trong xử lý khí thải động cơ là giá thành của CeO2 rẻ hơn so với các xúc tác khác mà lại có hoạt tính tương đối tốt. Như vậy, khi sử dụng CeO2 làm xúc tác sẽ được ứng dụng rộng rãi và phù hợp với điều kiện ở Việt Nam [45].
1.8.2. Cobalt (II, III) oxit Co3O4
Cobalt (II,III) oxit có công thức phân tử là Co3O4, có cấu trúc spinel khá phức tạp. Trong tinh thể Co3O4, ion Co2+ chiếm lỗ trống tứ diện và ion Co3+ chiếm lỗ trống bát diện, nghĩa là oxit có công thức CoCo2O4. Nhiệt độ nóng chảy của Co3O4 là 8950C. Khi phân hủy ở 9400C, Co3O4 tạo thành CoO. Khi đun nóng, Co3O4 có thể bị H2, CO, Al… khử đến kim loại, Co3O4 là chất oxi hóa mạnh [36].
Hiện nay, Co3O4 với cấu trúc có nhiều oxy mạng lưới linh động còn được nghiên cứu để chế tạo xúc tác trong xử lý khí thải cũng đã thu được một số kết quả khả quan [25, 17, 38].
1.8.3. Vanadi pentaoxit V2O5
V2O5 là chất dạng tinh thể khó nóng chảy, được tạo nên bởi các nhóm bát diện EO6 nối với nhau qua cạnh và đỉnh chung. Nhiệt độ nóng chảy của V2O5 là 6900C.
Hiện nay ,V2O5 có rất nhiều ứng dụng. Với khả năng oxi hóa tốt, V2O5 được sử dụng làm chất sử dụng làm xúc tác trong quá trình sản xuất axit sunfuric và một số hợp chất hữu cơ [36]. Xúc tác trên cơ sở V2O5 được sử dụng cho phản ứng oxi dehydro hóa n-butan tạo butadiene và buten [3]. V2O5 kết hợp với hệ xúc tác Bitmut molipdat làm tăng hiệu suất quá trình oxi hóa chọn lọc propylen tạo acrolein [31]. Ngoài ra, hệ xúc tác V2O5 mang trên các chất mang cũng được sử dụng cho quá trình
Nguyễn Thị Ái Nghĩa 35 oxi hóa chọn lọc hydrocacbon thơm [4]. Hệ xúc tác V2O5-CuO được sử dụng cho quá trình xử lý muội cacbon động cơ diesel cho hiệu quả cao [2].
1.8.4. Mangan đioxit MnO2
Ở điều kiện thường, MnO2 là oxit bền nhất trong các oxit mangan, không tan trong nước và tương đối trơ. Khi đun nóng, nó tan trong axit và kiềm như một oxit lưỡng tính. Khi tan trong dung dịch axit, nó không tạo nên muối kém bền của Mn4+ theo phản ứng trao đổi mà tác dụng như chất oxi hóa; nó tác dụng HCl đặc giải phóng khí Cl2:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O [36].
MnO2 là oxit của mangan có nhiều ứng dụng nhất trong thực tế. Ở dạng bột nhỏ, MnO2 được dùng làm chất xúc tác cho quá trình phân hủy KClO3 và H2O2, cho phản ứng oxi hóa NH3 đến NO và biến axit axetic thành axeton. [36].
Trong xử lý các thành phần gây ô nhiễm, hệ xúc tác trên cơ sở MnO2 được sử dụng khá rộng rãi, đặc biệt cho quá trình oxy hóa hoàn toàn và khử NOx [1, 28].