Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.5.Nghiên cứu xác định tỷ lệ mol Pd:Cu
Để xác định tỷ lệ mol Pd:Cu thích hợp trong hợp phần xúc tác hai cấu tử, 4 mẫu xúc tác cĩ tỷ lệ mol Pd:Cu thay đổi từ 1:1, 1:2, 1:3 đến 1:4 đã được tổng hợp bằng phương pháp tẩm đồng thời trên C*xl với tổng hàm lượng kim loại là l%kl (Pd + Cu = 1%kl).
Kết quả xác định độ phân tán Pd trong các mẫu xúc tác theo phương pháp hấp phụ hĩa học xung CO được trình bày trong bảng 3.9.
85
Bảng 3.9. Độ phân tán Pd trong xúc tác Pd-Cu/C* khi thay đổi tỷ lệ mol Pd:Cu
Mẫu Tỷ lệ mol Pd:Cu Pd, (%kl) Cu, (%kl) Độ phân tán Pd, DPd (%) Đường kính Pd hạt hoạt động, dPd (nm) PC-1 1:1 0,62 0,38 9,2 12,2 PC-2 1:2 0,45 0,55 24,3 4,7 PC-3 1:3 0,36 0,64 10,3 11,3 PC-4 1:4 0,29 0,71 9,0 10,8
Từ bảng 3.9 cĩ thể thấy, PC-2 cĩ tỷ lệ mol 1Pd:2Cu đạt độ phân tán Pd cao nhất (DPd = 24,3%) và đường kính hạt Pd hoạt động thấp nhất (dPd = 4,7nm). Đây chính là tỷ lệ Pd:Cu thích hợp giúp phân tán Pd hiệu quả nhất trên chất mang C*xl. Kích thước hạt hoạt động Pd càng bé, xúc tác càng cĩ khả năng xúc tiến tốt cho phản ứng HDC TTCE.
Ở tỷ lệ mol 1Pd:1Cu (PC-1), lượng Cu kim loại nhỏ (0,38%kl) khơng đủ giúp phân tán hết các đám Pd bị co cụm trên bề mặt chất mang. Do đĩ, ở PC-1, độ phân tán Pd chỉ tăng 0,3% và đường kính hạt hoạt động Pd chỉ giảm nhẹ từ 17,1 xuống 12,2nm.
Cịn với lượng Cu quá lớn PC-3 (1Pd:3Cu) và PC-4 (1Pd:4Cu), lượng Cu bổ sung vào hệ xúc tác Pd/C* quá nhiều (0,64%kl và 0,71%kl) dẫn tới che phủ hết bề mặt Pd kim loại, ngăn cản hấp phụ CO trong q trình phân tích hấp phụ hĩa học xung CO, làm giảm khả năng CO hấp phụ, dẫn tới giảm độ phân tán Pd (bảng 3.9).
Để nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ Pd:Cu tới hoạt tính xúc tác, các mẫu được thử nghiệm hoạt tính trong cùng điều kiện phản ứng ở nhiệt độ 300°C, trong 3 giờ, với tốc độ thể tích H2 0,86h-1, nguyên liệu TTCE lơi cuốn bằng khí mang Ar với tốc độ thể tích 256,8h-1 và khối lượng xúc tác sử dụng 50mg. Kết quả thử nghiệm hoạt tính trong thời gian 180 phút được trình bày trên hình 3.30.
86
Hình 3.30. Độ chuyển hĩa TTCE trên xúc tác Pd-Cu/C* khi thay đổi tỷ lệ mol
Quan sát hình 3.30, cĩ thể thấy độ chuyển hĩa TTCE giảm theo thứ tự PC-2 (80%)> PC-1 (67%)> PC-3 ≈ PC-4 (50%). Trong 04 mẫu xúc tác thử nghiệm, PC-2 thể hiện hoạt tính cao nhất.
Như vậy, sự hiện diện của Cu đã làm tăng khoảng cách giữa các tâm hoạt động (Pd), ngăn ngừa tạo các cụm kim loại trên bề mặt xúc tác khi làm việc ở nhiệt độ cao và duy trì hoạt tính xúc tác trong suốt thời gian phản ứng. Trong các tỷ lệ Pd:Cu đã nghiên cứu, tỷ lệ mol 1Pd:2Cu là tốt nhất. Lượng Cu thấp quá cĩ thể khơng đủ để cơ lập các tâm Pd (PC-1), cịn mẫu cĩ Cu cao quá (PC-3 và PC-4) cũng sẽ dẫn đến che lấp các tâm hoạt động Pd giảm khả năng xúc tiến phản ứng.
Vì vậy, tỷ lệ mol 1Pd:2Cu (PC-2) sẽ được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.