Kết quả nghiên cứu tính chất oxi khử của các mẫu xúc tác khác nhau bằng phương pháp TPR-H2 được thể hiện ở Hình 3.26. Mẫu Mn-0 có 2 pic chồng lên nhau tại khoảng từ 260-320°C do diễn ra hai quá trình khử từ MnO2 về Mn3O4 và từ Mn3O4 về MnO khi khử các xúc tác bởi dịng khí H2 pha lỗng theo nhiệt độ [36]. Với mẫu Mn-Cu-10 khi pha tạp thêm đồng vào trong xúc tác MnO2, các pic khử của các oxyt hỗn hợp có xu hướng dịch chuyển về phía nhiệt độ thấp hơn. Điều đó là do đồng làm tăng tính khử của H2 ở nhiệt độ thấp hơn. Tính khử của mẫu ở nhiệt độ thấp hơn cũng phản ánh rằng độ linh động của các nguyên tử oxy trong cấu trúc và trên bề mặt xúc tác là lớn hơn. Sự có mặt của đồng có thể làm xuất hiện cầu liên kết Mn4+-O2--Cu2+ với các nguyên tử oxy linh động hơn, giúp quá trình khử bằng H2 diễn ra tốt hơn. Trên cầu liên kết diễn ra quá trình sau: Mn4+-O2--Cu2+ ↔ Mn3+- O2 -u+ + ½ O2 (trong đó O2 là lỗ trống) (2). Quá trình này tạo ra oxy bề mặt để tham gia phản ứng oxy hóa hồn toàn toluene đồng thời tạo ra một lỗ trống. Lỗ trống này sau đó được bổ sung bằng oxy có trong dịng khí ngun liệu. Theo các nghiên cứu, lượng oxy bề mặt, lỗ trống càng nhiều và tính khử càng mạnh thì hiệu quả các xúc tác đối với phản ứng oxy hóa hồn tồn càng cao và phản ánh rằng độ linh động của oxy là lớn hơn [15].
Ngược lại đối với mẫu Mn-Ni-10, niken làm giảm tính khử của H2 ở nhiệt độ thấp hơn và độ linh động của oxy dẫn đến hiệu quả trong phản ứng oxi hố hồn toàn thấp. Với mẫu Mn-Co-10 các pic khử của các oxyt hỗn hợp lần lượt có xu hướng dịch chuyển về 2 phía có nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao. Điều này có thể cho phép dự đốn rằng hiệu quả trong phản ứng oxi hố hồn toàn thấp hơn mẫu Mn-Cu-10 và cao hơn mẫu Mn-Ni-10.
Hình 3.2 7 Giản đồ TPR-H2 của các mẫu xúc tác