Phản ứng theo chương trình nhiệt độ [81, 82] (Temperature Programmed Reaction) là kỹ thuật tiến hành phản ứng hóa học khi tăng nhiệt độ tuyến tính theo thời gian. Có một số phản ứng khác, đó là khử theo chương trình nhiệt độ (Temperature Programmed Reduction - TPR), oxi hóa theo nhiệt độ (TPO), và sunfua hóa theo nhiệt độ (TPS).
Trong nghiên cứu phản ứng theo chương trình nhiệt độ, thiết bị nghiên cứu chủ yếu bao gồm: (i). Ống đặt xúc tác được đặt trong lò đốt nóng theo chương trình, thông thường tốc độ nâng nhiệt đối với ống phản
40
ứng được đặt trước bằng hệ vi điện tử nằm trong khoảng 0,1oC/phút - 20oC/phút; (ii). Thiết bị trộn khí phản ứng cho dòng khí chứa một vài khí phản ứng được dẫn qua xúc tác, nếu xúc tác là oxit nó sẽ được đặt trong dòng khí trơ, thường Ar hoặc N2; (iii). Thiết bị phân tích, hiển thị nồng độ khí sản phẩm sau khi đi qua xúc tác. Sơ đồ nguyên lý hệ thống được mô tả như hình 2.2.
Hình 2.2: Sơ đồ hệ phản ứng TPSR
Đánh giá khả năng xúc tác oxi hóa của vật liệu oxit hỗn hợp chứa niken trong phản ứng chuyển hóa CO được khảo sát bằng phương pháp dòng không đổi. Nồng độ CO được hiển thị trên sensor khí Landcom II (Anh). Điều kiện phối trộn khí trên hệ vi dòng, gồm có khí mang 1/10 O2 + 9/10 N2, nồng độ CO được điều chỉnh khoảng 500 ppm - 620 ppm, tốc độ dòng khí 1000 ml/phút, khối lượng vật liệu đánh giá 200 mg (mẫu vật liệu đã được hoạt hóa ở 500oC trước khi đo). Chương trình phản ứng bề mặt theo nhiệt độ TPSR (Temperature Programmed Surface Reaction) được tiến hành với thiết bị điều khiển nhiệt độ chuyên dụng của hãng Siemens.
41
Độ chuyển hóa CO (CA) trên vật liệu xúc tác khi thực hiện trên thiết bị vi dòng được tính theo công thức (2.6).
(2.6)
Trong đó Ao, A lần lượt là nồng độ CO trước và sau khi đi qua xúc tác.
Các kết quả xác định độ chuyển hóa CO của một số mẫu vật liệu oxit hỗn hợp chứa niken được tiến hành trên thiết bị phản ứng vi dòng tại Phòng thí nghiệm Vật liệu Hóa học xúc tác, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Nhận xét phần kỹ thuật thực nghiệm:
Từ các phương pháp luận về tổng hợp, đánh giá đặc trưng và xác định hoạt tính xúc tác của vật liệu oxit chứa niken, có thể nhận xét như sau:
(i). Tổng hợp vật liệu oxit bằng phương pháp đốt cháy gel PVA là cách đi hiệu quả để thu được vật liệu oxit có kích thước nanomet, cũng như các hợp chất biến tính của nó. Đây là phương pháp tổng hợp vật liệu sử dụng nguyên liệu giá rẻ, thân thiện môi trường, cách thức tiến hành đơn giản.
(ii). Các phương pháp xác định đặc trưng xúc tác hiện đại, thông dụng, kết quả đáng tin cậy. Cung cấp những thông số cơ bản của vật liệu và vật liệu xúc tác.
(iii). Đánh giá hiệu ứng xúc tác trên thiết bị vi dòng theo chương trình nhiệt độ là phương pháp mang lại độ chính xác cao, cho kết quả đáng tin cậy.