Từ Hình 3.10 cho thấy, xúc tác HPAS-3.15 cho độ chuyển hóa EAA cao nhất với 93,49% sau 120 phút phản ứng, tiếp theo đó là xúc tác acid HPA với độ chuyển hóa EAA đạt 88,84%. Các xúc tác khác có hoạt tính thấp hơn với độ chuyển hóa EAA trong khoảng 50 đến 70%, và không khác nhiều so với độ chuyển hóa EAA của phản ứng không có xúc tác. Các mẫu xúc tác HPAS-6.15, HPAS-5.15 và HPAS-4.15 có hàm lượng HPA (tương ứng là 47,12%; 36,59% và 35,24%) cao hơn hàm lượng HPA trên mẫu HPAS-3.15 (24,28%) nhưng hoạt tính của các xúc tác này lại thấp hơn so với xúc tác HPAS-3.15. Từ kết quả này nhận thấy rằng, vật liệu xúc tác HPAS-3.15 gắn HPA trên chất mang Al-SBA-15 thông qua nhóm -NH4+ được tạo ra bằng phương pháp trao đổi ion, đưa -NH4+ vào tâm Bronsted, có hiệu quả xúc tác tốt hơn các xúc tác có HPA gắn lên trên chất mang qua nhóm -NH2 (mẫu HPAS-4.15). Điều này có thể được giải thích do sự mất proton của phân tử HPA trong khi hình thành liên kết với nhóm -NH2
của phân tử APTES để tạo ra NH3+-HPA. Một phân tử HPA có ba proton, một hoặc hai proton còn lại của HPA có thể bị chiếm bởi một hoặc hai nhóm -NH2 của phân tử APTES bên cạnh. Như vậy sẽ không còn proton H+ để xúc tác cho
phản ứng axetal hóa, và xúc tác gần như không có hoạt tính. Ngược lại, trong trường hợp liên kết hình thành giữa HPA và -NH4+
(mẫu HPAS-3.15), vì số nguyên tử Al thấp hơn nhiều so với số nguyên tử Si (tỉ lệ Si/Al= 15) hai proton còn lại của phân tử HPA vẫn còn dư nên xúc tác tốt cho phản ứng tạo fructone. Điều này dẫn đến hoạt tính xúc tác của mẫu HPAS-3.15 tốt hơn hoạt tính của mẫu HPAS-4.15. Với cùng lí do như vậy, ngay khi có cả nhóm NH4+
nhưng đã có liên kết với phân tử APTES (mẫu HPAS-5.15) thì hoạt tính xúc tác của mẫu cũng không cao, cho dù hàm lượng HPA gắn trên chất mang cao. Hoạt tính xúc tác cao của mẫu HPAS-3.15 cũng phù hợp với kết quả phân tích TPD-NH3: mẫu HPAS-3.15 có các tâm acid mạnh, còn mẫu HPAS-4.15, HPAS-5.15 và HPAS-6.15 chỉ có các tâm acid trung bình, do đó hoạt tính xúc tác của mẫu HPAS-3.15 tốt hơn hoạt tính của các mẫu HPAS-4.15, HPAS-5.15 và HPAS-615.
Hơn nữa, việc đưa HPA lên chất mang theo phương pháp trực tiếp của mẫu xúc tác HPAS-2.15 cho hoạt tính xúc tác không cao hơn hoạt tính xúc tác của mẫu điều chế theo phương pháp ngâm tẩm sử dụng acid HPA phosphotungstic. Độ chuyển hóa EAA trên xúc tác HPAS-2.15 khoảng 65%, thấp hơn nhiều so với kết quả thực hiện trên xúc tác HPAS-3.15. Điều này là do hàm lượng HPA trên mẫu HPAS-2.15 (13,64%) thấp hơn so với mẫu HPAS-3.15 (24,28%). Một lý do nữa có thể là phân tử HPA trong quá trình hình thành từ các tiền chất đã lấp đầy trong hệ thống mao quản của chất mang Al-SBA-15, không có hoặc có ít HPA trên bề mặt dẫn đến hoạt tính của xúc tác HPAS-2.15 giảm. Mặt khác, hoạt tính xúc tác của mẫu HPAS-3.15 cao hơn xúc tác acid đồng thể HPA không gắn trên chất mang (acid phosphotungstic H3PW12O40) cho thấy hệ xúc tác dị thể hóa HPA trên chất mang đã mang lại hoạt tính xúc tác trong phản ứng ester hóa, mở ra khả năng ứng dụng của hệ xúc tác dị thể HPA/Al-SBA-15 trong môi trường phân cực.
Từ các kết quả thu được ở trên, vật liệu xúc tác HPAS-3.15 (HPA gắn trên chất mang Al-SBA-15-OH có nhóm chức -NH4+
bằng phương pháp ngâm tẩm) được sử dụng cho phản ứng tổng hợp fructone trong các nghiên cứu tiếp theo.
Một trong những tính chất quan trọng của xúc tác dị thể là độ bền hoạt tính hay khả năng tái sử dụng xúc tác trong các chu kỳ phản ứng. Đối với hệ xúc tác HPA/Al-SBA-15, độ bền của vật liệu được xét đến là độ bền lưu giữ HPA trên chất
mang và độ bền hoạt tính của vật liệu trong phản ứng tổng hợp fructone. Độ bền lưu giữ HPA trên chất mang Al-SBA-15 được đánh giá qua quá trình rửa vật liệu HPA/Al-SBA-15 trong môi trường phân cực với hỗn hợp dung môi ethanol và nước (tỷ lệ 50-50% về thể tích). Hàm lượng HPA của mẫu HPAS-3.15 sau các lần rửa được xác định bằng phân tích EDX và kết quả được đưa ra ở Hình 3.11. Kết quả cho thấy sau mỗi lần rửa hàm lượng HPA giảm dần, chứng tỏ trong môi trường phân cực mạnh thì HPA bị rửa trôi dần ra khỏi bề mặt vật liệu. Sau 5 lần rửa hàm lượng HPA giảm 49,21%. H àm l ư ợ n g H PA (% ) 25 20 15 10 5 0 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần rửa