2.5.1. Quy trình thực hiện phản ứng
Xúc tác sử dụng là mẫu HKUST-1 khơng tẩm thêm kim loại và HKUST tẩm thêm Pt với các hàm lượng khác nhau.
Phản ứng được thực hiện như sau:
- Lấy NaOH 1M pha với NaBH4 theo tỷ lệ nhất định trong bình cầu được làm lạnh ở
15 oC thu được dung dịch 1.
- Cân 4-NP với lượng thích hợp trộn đều với xúc tác HKUST-1 hoặc HKUST-1 tẩm Pt (ký hiệu chung là xúc tác HK) thu được hỗn hợp 1.
- Lắp bình cầu chứa dung dịch 1 vào máy khuấy từ. Hỗn hợp 1 được cho từ từ vào dung dịch 1 trong 30 phút, tiếp tục khuấy thêm cho tới khi 4-NP đã tan hết (tổng thời
gian khoảng 60-80 phút). Nhiệt độ vẫn được duy trì liên tục ở khoảng 5oC đến nhiệt độ
phịng trong cả quá trình phản ứng.
- NhỏHCl 2N (dư) vào để chuyển hĩa thành mơi trường axit, đểđảm bảo chuyển hết 4-AP tạo thành về dạng muối tan hồn tồn. Quay ly tâm dung dịch để tách xúc tác và các chất rắn dư.
- Dịch lỏng sau đĩ được chuyển vềmơi trường pH = 7 - 8 bằng Na2CO310% và được kết tinh bằng cách đặt cốc trong bát nước đá trong 10 phút để thu được tinh thể 4-AP thơ.
- Mẫu 4-AP thơ cĩ màu nâu được lọc, hút và rửa nhiều lần bằng nước cất sau đĩ mẫu tiếp tục được kết tinh lại bằng hệ dung mơi EtOH/nước tỷ lệ 1/1 (mL/mL), sấy khơ thu
được tinh thể màu trắng của 4-AP sạch.
Sơ đồ phản ứng được thể hiện trong hình 2.3.
Hình 2.3. Quy trình tổng hợp 4-AP với xúc tác HK.
2.5.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng
2.5.2.1. Khảo sát khả năng xúc tác của vật liệu HKUST-1 và vật liệu HKUST-1 biến tính kim loại NaOH 1M NaBH4 Làm lạnh Dung dịch 1 Xúc tác HK 4-NP Hỗn hợp Khuấy và làm lạnh Hỗn hợp phản ứng tiến hành trong 40-80 phút HCl 2N để hồ tan hồn tồn 4-AP Ly tâm để thu dung dịch, tách xúc tác Trung hồ bằng Na2CO3 Tinh thể 4-AP thơ (màu nâu)
Lọc, rửa
Kết tinh lại bằng dung mơi
EtOH/nước = 1/1, sấy khơ
Tinh thể 4-AP sạch (màu trắng)
Phản ứng được thực hiện khi khơng cĩ chất xúc tác bổ sung, cĩ thêm HKUST-1 và cĩ thêm HKUST-1 tẩm thêm Pt 2% (HK-Pt-2%). Ởđây các tỉ lệ 4-NP/NaBH4, các yếu tố về nhiệt độ, thời gian phản ứng giống nhau. Cụ thể, nhiệt độ phản ứng 15oC, thời gian phản ứng 10 phút, tỉ lệ 4-NP/NaBH4 là 1/50.
2.5.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng kim loại
Phản ứng được thực hiện đồng thời ởcác hàm lượng Pt trên HKUST-1 khác nhau: 1, 2 và 3 %. Ở các hàm lượng kim loại khác nhau này, các yếu tố về nhiệt độ, tỉ lệ 4- NP/NaBH4, thời gian phản ứng giữnguyên như mục 2.5.2.1.
2.5.2.3. Khảo sát tỉ lệ 4-NP/NaBH4
Phản ứng được thực hiện đồng thời ở tỉ lệ 4-NP/NaBH4 khác nhau: 1/5, 1/50, 1/ 100. Ở mỗi tỉ lệ này, các yếu tố về thời gian, nhiệt độ phản ứng, hàm lượng xúc tác
được giữ cốđịnh giống nhau. Cụ thể, thời gian 10 phút, nhiệt độ 15 oC, xúc tác HK- Pt-2%.
2.5.2.4. Khảo sát nhiệt độ phản ứng
Phản ứng được thực hiện đồng thời ở các nhiệt độ khác nhau: 5 oC, 15 oC và nhiệt độ
phịng (25 oC). Ở các nhiệt độ này, các yếu tố về thời gian phản ứng, tỉ lệ 4-NP/NaBH4,
hàm lượng xúc tác được giữ nguyên. Cụ thể, thời gian 60 phút, tỉ lệ 4-NP/NaBH4 là 1/5, xúc tác HK-Pt-2%.
2.5.2.5. Khảo sát thời gian phản ứng
Phản ứng được thực hiện đồng thời ở các thời gian khác nhau: 40, 60 và 80 phút.
Ở các thời gian này, các yếu tố về nhiệt độ, tỉ lệ 4-NP/NaBH4, hàm lượng xúc tác
được cốđịnh giống nhau. Cụ thể, nhiệt độ 15 oC, tỉ lệ 4-NP/NaBH4 là 1/5; xúc tác HK-Pt-2%.
Hiệu suất thu 4-AP ở đây được tính theo cơng thức:
H = m4−AP tt
m4−AP lt ×100%
Trong đĩ m4-AP tt là khối lượng 4-AP thực tếthu được sau phản ứng (g).
m4-AP lt là khối lượng 4-AP lý thuyết tính theo khối lượng 4-NP sử dụng
(g).