20 2020 20
1.2.3. Một số thế hệ xúc tác axit rắn
Do những hạn chế của các hệ xúc tác bazơ và xúc tác đồng thể nên cần quan tâm hơn đến việc phát triển các xúc tác axit rắn như một giải pháp thích hợp để
khắc phục những vấn đề liên quan đến xúc tác đồng thể, đặc biệt là các xúc tác có tính bazơ. Ưu điểm của xúc tác axit rắn dị thể là không bị tiêu thụ hoặc hòa tan
trong phản ứng và do đó có thể dễ dàng tách loại khỏi sản phẩm. Kết quả là sản
phẩm không chứa các tạp chất của xúc tác và chi phí của giai đoạn tách loại cuối
cùng sẽ được giảm xuống, q trình cũng có thể được thực hiện liên tục. Xúc tác có thể dễ dàng tái sinh và tái sử dụng, đồng thời cũng thân thiện với mơi trường hơn do khơng cần xử lí tách loại xúc tác . Hiện nay, có nhiều hydroxit kim loại , phức kim loại, oxit kim loại [17, 20-23] đã và đang được thử nghiệm và kiểm chứng về hoạt
tính xúc tác của chúng đối với phản ứng este chéo hóa triglyxerit, những kết quả
nhận được là tương đối khả thi.
Tuy nhiên, một trong những vấn đề lớn liên quan đến xúc tác dị thể là sự
hình thành của ba pha giữa xúc tác với ancol và dầu dẫn tới những giới hạn khuếch tán, do đó làm giảm tốc độ phản ứng [24]. Một phương án để khắc phục vấn đề
chuyển khối đối với xúc tác dị thể là sử dụng một lượng nhất định dung môi hỗ trợ
21 2121 21
Tetrahydrofuran, dimetyl sulfoxit, n-hexan và etanol đã được sử dụng thường xun hơn với vai trị của một dung mơi hỗ trợ trong phản ứng este hóa chéo của dầu thực vật với xúc tác rắn. Một phương án khác để thúc đẩy các quá trình chuyển khối liên quan tới xúc tác dị thể là sử dụng chất trợ hoặc xúc tác chất mang để có thể tạo ra diện tích bề mặt riêng lớn hơn và nhiều mao quản hơn, thúc đẩy khả năng thu hút và phản ứng với các phân tử triglyxerit có kích thước lớn.
Vì tính có sẵn và dễ làm thủ cơng nên các emzym được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ. Chúng khơng địi hỏi bất cứ coenzym nào, độ bền vững hợp lí và thường chịu được dung môi hữu cơ. Tiềm năng chọ lọc lập thể và đặc biệt cho việc tổng hợp chọn lọc đối quang làm cho chúng trở thành một công cụ có giá trị[4].
Mặc dù phản ứng este chéo hóa được xúc tác bởi xúc tác enzym chưa được phát
triển ở quy mô thương mại. Nhưng nhiều kết quả mới được công bố trong các bài báo và phát minh gần đây. Các khí cạnh chung của các nghiên cứu này bao gồm sự tối ưu điều kiện thực hiện phản ứng (dung môi, nhiệt độ, pH, các kiểu nấm mốc mà tạo ezym,…) để thiết lập các đặc trưng phù hợp cho q trình cơng nghiệp. Tuy
nhiên hiệu suất phản ứng và thời gian phản ứng không được tốt như hệ thống phản
ứng được xúc tác bởi bazơ.
Các oxit kim loại chuyển tiếp như ZrO2, TiO2 hay ZnO đã và đang được
nghiên cứu ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng este hóa chéo do tính axit mạnh của chúng. Tính axit của các oxit kim loại chuyển tiếp có thể tăng lên khi được biến tính bởi các tác nhân như sulfat, phosphat.
1.2.3. Xúc tác đa oxit kim loại trên cơ sở TiO2
1.2.3.1. Titan đioxit
- Tính chất vật lí và các dạng thù hình
Titan đioxit là chất rắn màu trắng, khi đun nóng có màu vàng, khi làm lạnh
thì trở lại màu trắng. Tinh thể TiO2 có độ cứng cao, khó nóng chảy (tonc=1870oC). TiO2 có bốn dạng thù hình. Ngồi dạng vơ định hình, nó có ba dạng tinh thể là anatase (tetragonal), rutile (tetragonal) và brookit (orthorombic) (hình)
22 2222 22