CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM
2.1. TỔNG HỢP CÁC HỆ XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ γ-Al2O3, SPINEL
VÀ HYDROTANXIT Mg-Al
2.1.1. Hóa chất, nguyên liệu
Al(NO3)3.9H2O (Đức) , Al(OH)3 (Việt Nam), NaOH( Việt Nam), H2SO4 (Việt Nam), Natri alginat (Việt Nam), NH3 (Việt Nam), La(NO3)3.6H2O (Đức), Zn(NO3)2.6H2O, ure (Trung Quốc), dung dịch NH3 (Trung Quốc), metanol (Trung Quốc), Dầu Jatropha, dầu ăn thải. Máy khuấy từ, lò nung, tủ sấy, máy đo pH HANNA HI98127, cân, bộ dụng cụ chưng cất thường, nhớt kế thủy tinh Ubbelohde No. 8589405; Witeg – Germany, Ø 0,84 MM, K.:0,03, autoclave. Thiết bị đặc trưng tính chất xúc tác, thiết bị phân tích sản phẩm.
2.1.2. Qui trình tổng hợp chất mang γ-Al2O3
Al(OH)3 được hịa tan hồn tồn bằng dung dịch NaOH 30%, lọc bỏ phần không tan thu được dung dịch natri aluminat, thêm tiếp natri alginate vào theo tỉ lệ nghiên cứu. Thêm dung dịch H2SO4 1M vào dung dịch natri aluminat, giai đoạn cuối lúc bắt đầu tạo kết tủa (pH khoảng 9) cho thay dung dịch H2SO4 1M bằng dung dịch H2SO4 0,1M, kết thúc quá trình khi pH dung dịch bằng 6. Dung dịch được giữ ổn định ở nhiệt độ là 90o
C trong suốt quá trình phản ứng và được khuấy đều liên tục. Sau đó hỗn hợp được già hố ở 90o
C trong autoclave trong 2 giờ. Lọc lấy gel sấy ở 120oC trong 2 giờ, ngâm ổn định trong cồn 96o ở các thời gian khác nhau rồi đem nung ở 450oC trong 5 giờ với tốc độ gia nhiệt 5oC/phút thu được γ- Al2O3.
Hòa tan Al(OH)3 vào dung dịch NaOH 30%
Khuấy đều và giữ ổn định nhiệt độ ở 90oC
H2SO4 1M và 0,1 M
Kết tinh thủy nhiệt ở 90 oC trong 2 giờ trong autoclave
Lọc, sấy ở 120oC trong 2 giờ
Ổn định trong cồn 96o trong thời
gian nghiên cứu
Lọc, rửa, nung ở 450 o C thu γ-Al2O3 Theo dõi pH liên tục đến pH=6 Hình 2. 1. Qui trình tổng hợp γ-Al2O3.
2.1.3. Qui trình tổng hợp spinel ZnAl2O4
Spinel ZnAl2O4 được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa. Cho Al(NO3)3.9H2O và Zn(NO3)2.6H2O vào nước theo tỉ lệ 2/1 về số mol. Khuấy đều hỗn hợp, cho từ từ NH3 đến khi pH của dung dịch bằng 7. Kết tủa được lọc, rửa sạch và sấy khơ, sau đó chất rắn được nung ở 500oC trong 5 giờ tốc độ gia nhiệt 5oC/phút.
2.1.4. Qui trình tổng hợp hydrotanxit Mg-Al
Hịa tan hỗn hợp muối Mg(NO3)2 và Al(NO3)3 theo tỉ lệ mol 3:1 vào nước được dung dịch. Vừa khuấy đều, vừa nhỏ từ từ dung dịch chứa hỗn hợp Na2CO3 0,025M, NaOH 0,084M vào dung dịch trên đến khi pH của hỗn hợp phản ứng bằng 9. P hản ứng xong, tiếp tục khuấy đ ề u trong 1 giờ, già hóa hỗn hợp phản ứng ở 65oC trong vịng 24 giờ. Lọc, rửa bằng nước cho tới khi dung dịch lọc có pH bằng Hợp chất alginate
7, sấy khô kết tủa ở 110oC trong 16 giờ thu được hydrotanxit. Nghiên cứu điều kiện nung ở 300oC và 450oC.
2.1.5. Qui trình tổng hợp hệ xúc tác tích hợp spinel Al-Zn trên nền γ-Al2O3 và biến tính bởi La2O3 Al2O3 và biến tính bởi La2O3
Dung dịch hỗn hợp gồm hai muối Zn(NO3)2 , Al(NO3)3 có tỉ lệ mol 1:2 được nhỏ từ từ vào γ-Al2O3 đang hoạt hóa trong nước, hỗn hợp kết tủa bằng dung dịch NH3 loãng đến pH bằng 7, kết tủa nung ở 500oC trong 3 giờ.
Chất rắn sau khi nung được hoạt hóa trong nước và tiếp tục nhỏ từ từ dung dịch La(NO3)3 0,1 M vào, sau đó tiếp tục kết tủa bằng dung dịch NH3 đến pH bằng 7, chất rắn tiếp tục nung ở 500oC trong 3 giờ.
Hình 2. 2. Qui trình tổng hợp hệ xúc tác SpAl-Zn-(La)/γ-Al2O3 γ-Al2O3 Zn(NO3)2.6H2O Cho dung dịch NH3 vào đến khi pH =7 Chất rắn Thêm NH3 đến khi pH =7 SpAl-Zn-(La)/γ-Al2O3 Al(NO3).9H2O Kết tủa Lọc, sấy kết tủa, nung ở 500 oC Thêm dung dịch La(NO3)3 0,1 M Lọc, sấy kết tủa, nung ở 500 oC
2.1.6. Qui trình tổng hợp hệ xúc tác tích hợp hydrotanxit Mg-Al trên nền γ-Al2O3 nền γ-Al2O3
Cho γ-Al2O3 vào 0,5 lít nước khuấy mạnh, thêm dung dịch A chứa Mg(NO3)2 và Al(NO3)3 có tỷ lệ mol tương ứng là 3:1, khuấy đều. Tiếp tục nhỏ từ từ dung dịch chứa hỗn hợp Na2CO3 0,025M, NaOH 0,084M vào dung dịch A đến khi pH của dung dịch hỗn hợp phản ứng là 8,5-9. Sau khi phản ứng xong, tiếp tục khuấy đ ề u trong 1 giờ, già hóa hỗn hợp phản ứng ở 65oC trong vòng 24 giờ. Lọc, rửa kết tủa bằng nước cho tới khi pH dung dịch bằng 7, sấy khô kết tủa ở 110oC trong 4 giờ. Nghiên cứu chế độ nung ở 300oC và 500oC. Nghiên cứu tích hợp hydrotanxit với hàm lượng 6, 9, 12, 15, 18%.
Hình 2. 3. Qui trình tích hợp hydrotanxit trên nền γ-Al2O3
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC 2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)