Hình 3.4. Kết quả phân tích TPR-H2 trên các mẫu xúc tác
Tính chất oxy hóa khử của các mẫu xúc tác được khảo sát bằng phương pháp TPR-H2. Vì các cation tại vị trí A trong cấu trúc perovskite hầu như không bị khử [46, 47], nên các đỉnh khử được gán cho sự khử các cation Tin+. Trong vùng nhiệt độ cao, các đỉnh khử chính nằm trong vùng nhiệt độ từ 440 đến 700°C được cho là quá trình khử Ti4+ thành Ti3+ [48], và đỉnh vai sát cạnh các đỉnh khử chính ở nhiệt độ cao hơn được cho là do sự khử Ti3+ bề mặt thành Ti2+ [49]. Kết quả các mẫu được thể hiện trên Hình 3.4. cho thấy rằng: Các mẫu perovskite đều xuất hiện đỉnh khử trong khoảng nhiệt độ trên. Trong đó mẫu MgTiO3 có đỉnh khử tại 683oC, SrTiO3 tại 576oC và BaTiO3 là 444oC, các nhiệt độ của các đỉnh khử này giảm dần theo chiều tăng kích thước của cation vị trí A (RMg2+ < RSr2+ < RBa2+). Ngoài ra mẫu BaTiO3 còn suất hiện đỉnh khử thứ hai ở nhiệt độ cao hơn là 639oC, đây có thể là các ion Ti4+ nằm sâu bên cấu trúc khó bị khử ở nhiệt độ thấp hơn và có một đỉnh
47
vai bên cạnh đặc trưng cho quá trình khử Ti3+ thành Ti2+. Kết quả cho thấy khả năng khử tốt hơn trên mẫu BaTiO3. Như vậy, mẫu này cũng có khả năng cung cấp oxy cấu trúc linh động lớn hơn.
Bảng 3.3. Lượng H2 tiêu thụ trên các mẫu xúc tác
Mẫu Nhiệt độ (oC) Định lượng (mmol/g)
MgTiO3 683 - SrTiO3 576 0.066 BaTiO3 444 0.059 639 0.132 > 700 - CuO-ZnO 185 2.11 218 0.735 363 0.45 600 1.14
Mẫu CuO-ZnO cho thấy hai cực đại khử được ghi nhận ở khoảng 185 và 218°C, tương ứng với mức khử của CuO và Cu2O [50]. Và hai cực đại còn lại ở 348oC và 600oC có thể là quá trình khử Cu 2+ thành Cu + và Zn2+ thành Zn [51].
Từ Bảng 3.3. cho thấy sự vượt trội của lượng H2 tiêu thụ trên mẫu CuO-ZnO so với các mẫu perovskite (trên 4.4 mmol/g). Lượng H2 tiêu thụ trên mẫu BaTiO3 cũng lớn hơn so với hai mẫu còn lại. Điều này cho thấy tính khử và khả năng cung cấp oxy cấu trúc linh động của CuO-ZnO cao hơn và ở nhiệt độ thấp hơn hẳn so với các mẫu xúc tác perovskite.