CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3. KẾT QUẢ PHẢN ỨNG TỒNG HỢP CHẤT TẠO HƯƠNG FRUCTON
3.3.1. Ảnh hưởng của phương pháp tổng hợp đến hoạt tính xúc tác
HPA được đưa lên trên chất mang Al-SBA-15 theo các quy trình gồm nhiều bước khác nhau. Mục đích của luận văn nhằm khảo sát khả năng cố định
23.16 23.25 22.85 22.65 22.57 22.99 0 5 10 15 20 25 L0 L1 L2 L3 L4 L5 Hà m lượ ng HP A ( % K L ) Lần rửa
HPA trên chất mang Al-SBA-15 thơng qua các nhóm chức hydroxyl OH, NH4+ và NH2 khi thực hiện phản ứng tổng hợp chất tạo hương fructon. Ngồi ra, đề tài cũng khảo sát hoạt tính xúc tác của các vật liệu đã tổng hợp được.
Hoạt tính xúc tác của từng vật liệu được đánh giá thơng qua độ chuyển hóa EAA trong phản ứng tạo fructon so sánh với xúc tác là chất nền Al-SBA-15, HPA thương mại và phản ứng khơng có xúc tác, được thể hiện trong hình 3.26.
Hình 3.26. Hoạt tính xúc tác của các vật liệu xúc tác HPA/Al-SBA-15
trong phản ứng fructon.
Kết quả cho thấy xúc tác HPA/Al-SBA15 tổng hợp theo phương pháp 3 (mẫu HPAS-315) cho độ chuyển hóa EAA cao nhất với 93,49% sau 120 phút phản ứng. Tiếp theo đó là xúc tác HPA thương mại với độ chuyển hóa EAA đạt 88,84 %. Các xúc tác HPAS-415 và HPAS-515 gần như khơng có tác dụng xúc tác khi so sánh với phản ứng khơng dùng xúc tác. Có thể đưa ra một số kết luận từ các kết quả trong hình 3.26 như sau:
Thứ nhất, phân tử HPA được cố định trên vật liệu Al-SBA-15 thơng qua
nhóm chức NH4+ cho hoạt tính xúc tác cao hơn khi phân tử HPA được gắn thơng qua nhóm NH2.
Điều này được thể hiện khi so sánh hoạt tính xúc tác của mẫu HPAS-315 và HPAS-415, HPAS-515. Xúc tác HPAS-315 có đặc điểm HPA gắn lên trên chất mang Al-SBA-15 thông qua phương pháp trao đổi ion với nhóm NH4+ cho hiệu quả xúc tác tốt hơn các xúc tác có HPA gắn lên trên chất mang qua nhóm NH2 (mẫu HPAS-415 và HPAS-515). Điều này là do sự mất proton của phân tử HPA trong khi hình thành liên kết với nhóm NH2 của phân tử APTES để tạo ra liên kết NH3+-HPA. Một phân tử HPA có ba proton, một hoặc hai proton cịn lại của HPA có thể bị chiếm bởi một hoặc hai nhóm NH2 của phân tử APTES bên cạnh. Như vậy sẽ khơng cịn proton H+ để xúc tác cho phản ứng acetal hóa, và xúc tác gần như khơng có hoạt tính.
Với cùng lí do trên, ngay cả khi có sự xuất hiện của cả 2 nhóm chức NH2 và NH4+ trong xúc tác HPAS-515 thì hoạt tính xúc tác của mẫu cũng không cao, cho dù hàm lượng HPA gắn trên chất mang khá cao 36,59% (xem bảng 3.5). Ngoài ra, điều này một lần nữa cho thấy vai trị quan trọng của nhóm chức NH4+ trong việc bảo tồn hai proton cịn lại của phân tử HPA trên vật liệu HPA/Al-SBA-15 giúp tăng tính axit và hoạt tính xúc tác của vật liệu.
Thứ hai, HPA đưa lên chất mang theo phương pháp trực tiếp là khơng phù
hợp khi cho hoạt tính xúc tác thấp hơn xúc tác dùng HPA thương mại khá nhiều. Có thể thấy độ chuyển hóa EAA của mẫu HPAS-215 (dùng HPAtt) chỉ khoảng 61%, thấp hơn nhiều so với kết quả của mẫu HPAS-315 (dùng HPAtm) là 93,49%. Điều này có thể là do trong quá trình hình thành phân tử HPA từ tiền chất, phân tử HPA được tạo ra nằm bên trong hệ thống mao quản trung bình của chất mang Al-SBA-15 và lấp đầy hệ thống các mao quản, làm giảm đường kính mao quản, diện tích bề mặt của vật liệu, khơng có HPA trên bề mặt chất mang dẫn đến sự mất hoạt tính của xúc tác.
Đáng chú ý, hiệu quả xúc tác của mẫu HPAS-315 cao hơn xúc tác HPA
sang xúc tác dị thể (HPA gắn trên chất mang Al-SBA-15), mở ra khả năng ứng dụng của xúc tác dị thể HPA/Al-SBA-15 trong môi trường phân cực. Từ các kết quả trên, phương pháp 3 được lựa chọn sử dụng để điều chế xúc tác HPA/Al-SBA-15.
Vẫn theo quy trình HPAtm gắn lên chất mang Al-SBA-15 thông qua phương pháp trao đổi ion với NH4+, mẫu HPAS-715 sử dụng phương pháp nung để loại bỏ chất ĐHCT thay vì sử dụng phương pháp oxi hóa khơng hồn tồn bằng H2O2 như trong mẫu HPAS-315. Kết quả chạy phản ứng cho thấy, mẫu HPAS-715 cho độ chuyển hóa EAA khá tốt là 90,13%, cao hơn HPAtm là 88,84% và thấp hơn HPAS-315 là 93,49%. Điều này là phù hợp với kết quả đo phổ EDX, khi hàm lượng HPA trên mẫu HPAS-715 thấp hơn mẫu HPAS-315.