CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu
2.3.1. Tiến hành phản ứng
Quy trình tiến hành phản ứng tổng hợp Fructone: Cân vào bình cầu hai cổ 3,904 gam ethyl acetoacetate (EAA), số gam ethylene glycol (EG) thay đổi theo điều kiện khảo sát, 0,1 gam chất nội chuẩn tetradecane, thêm dung môi iso-octane cho vừa đủ 50 mL. Khuấy đều trong 30 phút rồi thêm xúc tác vào bình (khối lượng xúc tác theo điều kiện khảo sát), sau đó đặt bình phản ứng vào nồi dầu đã gia nhiệt đến nhiệt độ 130 oC đặt trên máy khuấy từ. Lắp hệ sinh hàn hồi lưu và thiết bị Dean- Stark để loại nước sinh ra trong quá trình phản ứng. Thời gian phản ứng được tính khi bắt đầu có hiện tượng hồi lưu của dung môi trong hệ phản ứng. Trong khi phản ứng xảy ra, lấy một lượng nhỏ mẫu theo khoảng thời gian nhất định để phân tích GC. Thực hiện phản ứng trong 2 giờ.
Hoạt tính xúc tác được đánh giá bằng phương pháp phân tích sắc kí khí (GC). Theo phương pháp nội chuẩn, đường chuẩn được lập thông qua mối liên hệ giữa diện tích peak với tỉ lệ nồng độ của EAA và nồng độ tetradecane (IS). Từ kết quả diện tích peak của các chất trong mẫu phản ứng, tính tỉ lệ diện tích peak giữa EAA và tetradecane, tính được nồng độ EAA trong mẫu, từ đó tính được độ chuyển hóa EAA theo thời gian phản ứng.
Chọn chất nội chuẩn (IS) là tetradecane để khử sai số do sự bay hơi dung môi không kiểm soát được trong quá trình phản ứng, dùng chất nội chuẩn để tránh sai số nồng độ các chất. Chất nội chuẩn có cấu trúc tương tự với chất cần xác định (hai peak của hai chất không bị trùng lặp lên nhau) và nằm trong khoảng thời gian lưu không quá lâu hoặc quá sớm so với thời gian lưu của chất cần xác định. Chất nội chuẩn được
Tỉ lệ diện tích peak EAA/IS 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 400 200 0 y = 119.52x + 33.502 R² = 0.9984 1200 1000 800 600
thêm vào tất cả các dung dịch mẫu với nồng độ như nhau. Trong dung dịch tỉ lệ nồng độ giữa chất phân tích và chất nội chuẩn là hằng số, vì vậy tỉ lệ chiều cao hay diện tích peak của hai chất là hằng số. Dựng một đường chuẩn giữa “tỷ lệ diện tích peak của EAA với chất nội chuẩn tetradecane (EAA/IS)” theo nồng độ của EAA có khoảng biến thiên nồng độ cần xác định nồng độ trong mẫu.
Bảng 2.3. Mối quan hệ giữa nồng độ EAA và tỷ lệ diện tích peak EAA/IS
Nồng độ EAA (ppm) 200 400 600 1000
Tỉ lệ diện tích peak EAA/IS 1,52 2,93 4,69 8.,38
Hình 2.2. Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ EAA theo tỷ lệ EAA/IS.Phương trình đường chuẩn: y= 119,52x + 33,502 Phương trình đường chuẩn: y= 119,52x + 33,502
Với mỗi giá trị của x là tỉ lệ diện tích píc của EAA/IS, ta suy ra được nồng độ y của EAA trong mẫu cần phân tích.
y tính được là nồng độ EAA trong dung dịch mẫu đã được pha loãng 75 lần nên nồng độ EAA thực tế trước khi pha loãng mẫu là: CEAA tt= CEAA*75 (ppm)
Nồng độ EAA đã phản ứng là: CEAA pu (a)= CEAA tt (0) – CEAA tt (a) (ppm) Trong đó:
CEAA pu (a) là nồng độ EAA phản ứng tại thời gian a (15 phút, 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút).
CEAA tt (0) là nồng độ EAA thực tế tại thời gian 0 phút.
N ồn g đ ộ (p
CEAA tt (a) là nồng độ EAA thực tế tại thời gian a phút.
Độ chuyển hóa (%) tính theo EAA được tính theo công thức: Độ chuyển hóa =��� ���(� ) *100 (%)
� (0)
2.3.2. Phương pháp xác định thành phần hỗn hợp phản ứng
Thành phần hỗn hợp phản ứng được xác định bằng phương pháp sắc khí kí (GC). Máy sắc kí khí GC Aglient 7890B sử dụng detector FID và cột mao quản không phân cực với kích thước 25 m x 0,22 mm x 0,25 m.
Một số thông số cơ bản của máy đo: - Nhiệt độ đầu: 70 oC
- Nhiệt độ cuối: 250 oC - Tốc độ gia nhiệt: 5 oC/phút - Nhiệt độ FID: 260 oC
- Lưu lượng dòng không khí: 300 mL/phút - Lưu lượng dòng H2: 35 mL/phút