Độ phân tán và đường kính hoạt động của Pd trong hai mẫu xúc tácPC-50/C và PC- 50/Cxl được trình bày trong bảng 3.6.
Bảng 3.6. Độ phân tán Pd trong xúc tác trước và sau quá trình xử lý C* bằng HNO3
Mẫu Chất mang Độ phân tán Pd, DPd (%) Đường kính hoạt động của Pd, dPd (nm) PC-50/C Khơng xử lý 23,9 4,9 PC-50/Cxl Xử lý HNO3 0,5M 25,3 4,5
Kết quả cho thấy, xúc tác được tổng hợp từ chất mang đã xử lý bằng axit HNO3 0,5M cĩ độ phân tán Pd cao hơn (25,3%) chất mang khơng được xử lý bằng axit (23,9%) và đường kính hoạt động của Pd giảm từ 4,9nm (PC-50/C) xuống 4,5nm (PC-50/Cxl). Nguyên nhân của sự thay đổi này (tuy khơng lớn) là do trong quá trình xử lý C* bằng HNO3 đã xảy ra phản ứng oxy hĩa tạo ra các liên kết mới cacbonyl (C=O) trong chất mang, làm tăng khả năng phân tán của Pd kim loại trên bề mặt xúc tác. Sự hình thành các nhĩm C=O này đã được xác nhận qua phân tích phổ IR của chất mang trước và sau quá trình xử lý C* bằng axit (hình 3.24).
Hình 3.24. Phổ IR của chất mang C* và C*xl
Quan sát phổ IR hình 3.24 cĩ thể thấy, sau quá trình xử lý C* bằng HNO3 liên kết C=C, C-H ở bước sĩng 1573cm-1 (C*) biến mất do bị oxy hĩa tạo thành liên kết C=O tại
100 95 90 85 80 75 70 % T ra n sm it ta n ce 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) C* C*xl 1384.3 1083.5 1083.5 1380.7 1572.8 3450.5 1637.2
1637cm-1 (C*xl) là nhĩm chức của lacton, xeton và cacboxyl. Cấu trúc hình học của C* trước và sau quá trình xử lý HNO3 cũng đã được nhĩm nghiên cứu R Mahalakshmy và các cộng sự [103] mơ tả như hình 3.25.
(a) (b)
Hình 3.25. Cấu trúc hình học của chất mang C* (trước (a) và sau (b) quá trình xử lý C* bằng HNO3)
Đặc điểm quan trọng nhất của than hoạt tính là bề mặt cĩ thể biến tính thích hợp để thay đổi đặc tính hấp phụ. Một trong những kiểu biến tính đĩ là tạo các dạng nhĩm chức cacbon - oxy bằng quá trình oxy hĩa bề mặt C* bằng axit HNO3. Vì các nhĩm chức này hình thành ở cạnh và gĩc ngồi của các vịng 6 cạnh, là bề mặt hấp phụ chính nên khi oxy hĩa bề mặt C* sẽ làm thay đổi đặc trưng hấp phụ và khả năng tương tác của C* với pha kim loại, dẫn tới làm tăng độ phân tán của Pd trên C*xl [103]. Mặt khác, oxy cĩ độ âm điện (3,44) lớn hơn độ âm điện của cacbon (2,55) nên khả năng hút cặp điện tử chung về phía oxy lớn, cịn Pd kim loại cĩ chứa các obital trống, rất dễ bị điền đầy bởi các electron, kết quả là độ phân tán Pd tăng lên. Hiện tượng làm tăng độ phân tán Pd khi sử dụng chất mang C* đã qua xử lý axit cũng cĩ thể được quan sát thấy bằng ảnh TEM (hình 3.26).
So với ảnh TEM của mẫu dùng chất mang khơng xử lý axit (hình 3.21d), Pd phân tán trên chất mang C* đã qua xử lý axit cĩ kích thước nhỏ hơn (10 ÷ 20nm) và đồng đều hơn.