Mẫu 1 2 3 4 5
Nồng độ (ppm)
76.5 45.6 38.25 15.3 1.53
Sau đó, đo HPLC các mẫu chuẩn ở bước sóng λmax = 283nm.
+ Xác định nồng độ HMF tạo thành trong mẫu thực nghiệm:
Lấy 0,1ml mẫu pha định mức đến 10 ml bằng nước cất, đo HPLC các mẫu ở bước sóng λmax = 283nm.
+ Đƣờng chuẩn của fructose, HMF
Chúng tơi đã trình bày cách xây dựng đường chuẩn fructose và HMF trong phần trước. Dưới đây là các kết quả thu được:
Hình 3.12. Đường chuẩn HMF
Đường chuẩn HMF được xây dựng trên giá trị cực đại hấp thụ tại bước sóng λ = 283 nm của các mẫu HMF chuẩn trong khoảng nồng độ 1.53 ÷ 76.5 ppm (Hình 3.12). Từ phương trình đường chuẩn của HMF y = 295520x + 497346 xác định được nồng độ HMF trong các mẫu thực, từ đó tính hiệu suất (độ chuyển hóa) sản phẩm HMF tạo thành trong phản ứng. (nồng độ HMF thu được theo lý thuyết là 24500ppm).
[HMF] =
H = x 100% = x 100%
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đặc trƣng xúc tác
3.1.1. Kết quả nhiễu xạ tia X
Các hình 3.1-3.4 trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X của các xúc tác MexOy.SO42- (Me: Fe, Zn, Ti, Zr)
a) Giản đồ XRD của TiO2.SO42-
Hình 3.1 Phổ XRD của TiO2.SO42-
Từ kết quả XRD góc lớn, trên phổ đồ xuất hiện pic đặc trưng cho tinh thể titan oxit anatase tetralgonal tại góc 2 = 25,3 ; 37,8 và 48,10. Ngoài ra cũng thu được pic đặc trưng của dạng rutile tại góc phản xạ 2 = 27,4 ; 36,1 và 54,30. Cho thấy pha antatase tetralgonal (85,8% ) của TiO2 đã được hình thành trên trên mẫu xúc tác SO42-/ TiO2.
b) Phổ XRD của mẫu ZnO/ SO₄²
Hình 3.2 Kết quả đo XRD của ZnO.SO42-
Từ giản đồ XRD góc lớn cho thấy xuất hiện pic đặc trưng cho tinh thể kẽm sunfat tại góc 2 = 25,70 ; 29,30 và 35,80. Ngoài ra cũng thu được pic đặc trưng của dạng kẽm oxit sunfat (ZnSO4) tại góc phản xạ 2 = 24,3 ; 30,1 và 36,30 cho thấy hình thành muối sunfat (67,66%) và oxit kẽm trên xúc tác ZnO.SO42- .
c) Phổ XRD của mẫu Fe₂O₃/SO₄²
Hình 3.3 Kết quả đo XRD của Fe2O3.SO42-
Theo phương pháp XRD góc lớn, trên phổ đồ xuất hiện pic đặc trưng cho tinh thể Fe2O3 tại góc 2 = 24,20
hematite (68,96%) trên xúc tác Fe2O3.SO42- .
3.1.2 Phổ hồng ngoại
+ Phổ IR của mẫu TiO2.SO42-
Hình 3.4 giới thiệu phổ IR của xúc tác TiO2.SO42-
Hình 3.4. Phổ IR của TiO2.SO42-
Trên phổ IR của TiO2.SO42- xuất hiện các peak ở 936cm-1, 1052cm-1 1072cm-1, 1137cm-1, 1214cm-1 đặc trưng cho dao động của nhóm S=O.
+ Phổ IR của mẫu ZnO2.SO42-
Hình 3.5. Phổ IR của ZnO.SO42-
Trên phổ IR của ZnO2.SO42- xuất hiện các peak ở 1084cm-1, 1125cm-1, đặc trưng cho dao động của nhóm S=O.
+ Phổ IR của Fe2O3.SO42-
Trên phổ IR của Fe2O3.SO42- -xuất hiện các peak ở 980cm-1,1060cm-1, 1117cm-1, 1200cm-1 đặc trưng cho dao động của nhóm S=O.
Hình 3.6: Phổ IR của Fe2O3.SO42-
+ Phổ IR của ZrO2.SO42-:
Hình 3.7: Phổ IR của xúc tác ZrO2.SO42-
Phổ IR chứa dải hấp thụ tại địa chỉ: 1199,72 cm-1 và 1116,78 cm-1 do O-O rung và S = O tương ứng. Có thể kết luận rằng bề mặt của ZrO2 được sulfat hóa.
3.1.3 Phổ EDX
+ Mẫu TiO2.SO42-
Hình 3.8 và bảng 3.1 giới thiệu kết quả đo phổ EDX cúa mẫu TiO2.SO42-
Hình 3.8 Kết quả đo EDX của TiO2.SO42-
Bảng 3.1 tỉ lệ thành phần và khối lượng của nguyên tố trong mẫu TiO2.SO42-
Nguyên tố % khối lượng % Nguyên tử
O 23,5 47,08
S 9,27 9,09
Ti 66,78 43,83
Tổng 100,00 100,00
Trên phổ EDX của mẫu TiO2.SO42- xuất hiện peak ở 2,3keV đặc trưng cho nguyên tố lưu huỳnh. Vậy trong mẫu có chứa lưu huỳnh (9,09%). Điều này chỉ ra sự tồn tại của nhóm SO42- trong mẫu, phù hợp với kết quả trong phổ IR.
+ Mẫu ZnO.SO42-
Kết quả đo phổ EDX của mẫu ZnO.SO42- được giới thiệu trên hình 3.9 và bảng 3.2.
Hình 3.9 Kết quả đo EDX của ZnO.SO42-
Bảng 3.2 tỉ lệ thành phần và khối lượng nguyên tố trong mẫu ZnO.SO42-
Nguyên tố % Khối lượng % Nguyên tử
O 8,14 22,31
S 23,09 31,57
Zn 68,77 46,12
Tổng 100,00 100,00
Trên phổ EDX của mẫu ZnO.SO4²- xuất hiện peak ở 2,3keV đặc trưng cho nguyên tố lưu huỳnh. Vậy trong mẫu có chứa lưu huỳnh (với hàm lượng rất lớn 31,57%), phù hợp với q trình sunfat hóa tạo muối đã kết luận ở phổ XRD. Điều này cũng chỉ ra sự tồn tại của nhóm SO4²- trong mẫu, phù hợp với kết quả trong phổ IR.
+ Mẫu Fe2O3.SO42-
Hình 3.10 Kết quả đo EDX của Fe2O3.SO42-
Bảng 3.3: Thành phần và khối lượng nguyên tố của mẫu Fe2O3.SO42-
Nguyên tố % Khối lượng % Nguyên tử
O 5,38 16,00
S 5,50 8,15
Fe 89,12 75,85
Tổng 100,00 100,00
Trên phổ EDX của mẫu Fe2O3.SO42- xuất hiện peak ở 2,3keV đặc trưng chonguyên tố lưu huỳnh. Vậy trong mẫu có chứa lưu huỳnh (8,15%). Điều này cũng chỉ ra sự tồn tại của nhóm SO42- trong mẫu, phù hợp với kết quả trong phổ IR. Mẫu được sunfat hóa thành cơng.
+ Mẫu ZrO2.SO42- 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 keV 001 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Coun ts C O S S Zr Zr
Hình 3.11: phổ EDX của chất xúc tác ZrO2.SO42-.
Bảng 3.4: Thành phần và khối lượng nguyên tố của xúc tác ZrO2.SO42-
Nguyên tố % Khối lượng % Nguyên tử
C 6,1 12,07
O 49,44 73,48
S 5,96 4,42
Zr 38,5 10,03
Tổng 100,00 100,00
Ống kính chất xúc tác ZrO2/SO42- đã được sulfate với hàm lượng lưu huỳnh 4,42%
3.2. Hoạt tính xúc tác
3.2.1. Khảo sát sơ bộ hoạt tính xúc tác MexOy.SO42-
Hoạt tính của các xúc tác đã được so sánh trong phản ứng chyển hóa fructose thành HMF, với cùng điều kiện phản ứng (140oC, 60 phút, 0,5g fructozơ). Kết quả được giới thiệu trên bảng 3.5 và hình 3.13.
Bảng 3.5: Hiệu suất tạo HMF trên các xúc tác MexOy.SO42-
Xúc tác TiO2.SO42- ZrO2.SO42- Fe2O3.SO42- ZnO.SO42- Hiệu suất (%) 46,22 53,45 20,34 7,80
Hình 3.13: Hiệu suất tạo HMF trên các xúc tác MexOy.SO42-.
Kết quả cho thấy xúc tác ZrO2.SO42- cho hiệu suất tạo HMF tốt nhất, đạt 53,45%.
3.2.2. Hoạt tính xúc tác ZrO2.SO42-
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Hình 3.14 và bảng 3.6 giới thiệu hiệu suất tạo thành HMF theo theo nhiệt độ.