% Khối lượng
Tên mẫu
W N Al P C
HPAS-715 7,91 7,24 0,3 0,06 15,28
Phần trăm khối lượng HPA trên chất mang Al-SBA-15-Cal là:
%HPA=%W
%Wo .100= 10,32 %
Kết quả phân tích EDX của mẫu HPAS-715 trên bảng 3.9 cho thấy thành phần nguyên tố ngoài xuất hiện W (7,91%) là thành phần cơ bản của HPA thì cịn có sự xuất hiện của Al (0,3%). Điều này chứng tỏ Al đã được đưa lên SBA-15.
Trên phổ EDX cũng xuất hiện nguyên tố N với hàm lượng 7,24% là do nhóm NH4+ liên kết với chất nền Al-SBA-15 dưới dạng ion bù trừ điện tích khung. Hàm lượng HPA của mẫu HPAS-715 bằng 10,32% cho thấy đã gắn được xúc tác HPA trên chất mang Al-SBA-15-Cal mặc dù hàm lượng không cao so với hàm lượng HPA gắn trên Al-SBA-15-OH (mẫu HPAS-315). Kết quả này có thể giải thích như sau: khi sử dụng phương pháp nung, tâm [AlO4-] thực hiện phản ứng ngưng tụ với nhóm OH silanol làm giảm số lượng tâm NH4+ phân tán trên vât liệu dưới dạng ion bù trừ điện tích khung, từ đó làm giảm lượng HPA gắn lên vật liệu thơng qua việc trao đổi ion với tâm NH4+. Ngồi ra, nhóm silanol tự do làm tăng tính ưa nước của vật liệu từ đó tăng khả năng hấp phụ HPA nhưng phương pháp nung đã làm mất đi các nhóm OH tự do này. Một điều đáng chú ý là hàm lượng C trong mẫu HPAS-715 (15,28%) thấp hơn nhiều so với mẫu HPAS-315 (20,17%) chứng tỏ phương pháp nung loại bỏ chất ĐHCT P123 tốt hơn phương pháp oxi hóa bằng H2O2.
Tiếp theo, đề tài tiến hành đo giản đồ XRD để xem phương pháp nung có làm biến dạng khung vật liệu vô cơ hay không và mức độ trật tự của cấu trúc vật liệu.
3.2.2.2. Kết quả đặc trưng XRD
Hình 3.15. Giản đồ XRD của mẫu HPAS-715
Từ giản đồ XRD của mẫu HPAS-715 (hình 3.15) thấy xuất hiện 3 píc đặc trưng của vật liệu MQTB dạng lục lăng tương ứng với các mặt (100), mặt (110) và mặt (200) xuất hiện ở vùng 2θ nhỏ. Píc có cường độ lớn ứng với mặt (100) có góc 2θ = 0,8o đặc trưng cho vật liệu MQTB, 2 píc có cường độ yếu ứng với các mặt phản xạ (110) và (200) có các góc 2θ tương ứng là 1,60 và 1,80 đặc trưng cho mức độ trật tự lục lăng của vật liệu [2, 33].
Điều này cho thấy, sau khi tiến hành nung để loại bỏ chất ĐHCT P123 và đưa HPA lên chất mang Al-SBA-15 thì vật liệu vẫn giữ được cấu trúc lục lăng đặc trưng và có độ trật tự cao.
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - 7.15
File: CuongSP 715.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 0.500 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: 0.7 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0 m
Li n (C ps) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 2-Theta - Scale 0.6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 d = 1 0 0 .5 8 2 d = 5 8 .2 0 6 d = 5 0 .9 6 3
3.2.2.3. Kết quả phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
Hình 3.16. Phổ IR của vật liệu HPAS-715
Phổ IR của mẫu HPAS-715 trên hình 3.16 cho các píc điển hình của vật liệu Al-SBA-15 xuất hiện ở 1082, 950, 804, 465 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng T-O-T trong tứ diện TO4 (T: Si, Al). Píc ở 3439 cm-1 đặc trưng cho liên kết O-H trong Si-OH và liên kết N-H trong NH4+.
Ngồi ra, cịn xuất hiện các píc đặc trưng của HPA ở 804 cm-1, 892 cm-1 (W-O-W), 983 cm-1 (W-O), 1082 cm-1 (P-O) [32]. Những kết quả này cho thấy HPA đã được gắn lên Al-SBA-15 bằng cách tạo liên kết với nhóm chức NH4+ mà khơng làm thay đổi cấu trúc và độ trật tự của chất mang.
3.2.2.4. Kết quả phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ- giải hấp phụ N2 (BET)
Hình 3.17. Đường đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ N2 của mẫu
HPAS-715
Bảng 3.10. Số liệu đặc trưng bằng phương pháp BET của mẫu Al-SBA-15
trước và sau khi đưa HPA
Mẫu SBET (m2/g) Vt (cm3/g) Dp (nm)
Al-SBA-15-OH 750,70 0,93 5,10
HPAS-315 584,60 0,59 5,05
HPAS-715 651,92 0,86 5,28
Trong đó: SBET: diện tích bề mặt BET Vt: tổng thể tích mao quản Dp: đường kính mao quản
Sự thay đổi cấu trúc vật liệu trước và sau khi đưa HPA tiếp tục được đặc trưng bằng phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ N2 (BET).
Quan sát đường đẳng nhiệt của mẫu HPAS-715 trên hình 3.17 vẫn thấy xuất hiện vịng trễ đặc trưng cho thuộc tính của vật liệu MQTB, chứng tỏ HPA đã gắn vào vật liệu mà không làm thay đổi cấu trúc MQTB. Bảng 3.10 cho thấy diện tích bề mặt của mẫu HPAS-715 giảm xuống cịn 651,92 m2/g là do HPA đã liên kết với các nhóm NH4+ trên bề mặt vật liệu bằng cách trao đổi ion và tạo muối nằm lại trong mao quản vật liệu.
Mẫu HPAS-715 có tổng thể tích mao quản và đường kính mao quản đều lớn hơn mẫu HPAS-315, điều này cho phép kết luận phương pháp nung giúp loại bỏ chất ĐHCT P123 tốt hơn phương pháp oxi hóa với H2O2.
Kết luận:
- Phương pháp nung giúp loại bỏ chất ĐHCT tốt hơn phương pháp sử dụng chất oxi hóa H2O2.
- Tuy nhiên, hàm lượng HPA gắn trên vật liệu Al-SBA-15-OH cao hơn trên vật liệu Al-SBA-15-Cal.
3.2.3. Kết quả đặc trưng mẫu sử dụng ion Cs làm tác nhân cố định HPA
A. Popa và cộng sự [34] đã cho thấy bên cạnh NH4+ thì Cs+ cũng là một tác nhân rất tốt trong việc cố định HPA lên chất mang zeolit. Để khẳng định điều đó, chất mang Al-SBA-15-OH đã được tiến hành trao đổi ion với muối cesi clorua (CsCl) và thực hiện các bước còn lại tương tự như đã thực hiện với mẫu HPAS-315 để tổng hợp mẫu HPAS-1215. Các kết quả đặc trưng của mẫu HPAS-1215 được đưa ra như sau.
3.2.3.1. Kết quả đặc trưng phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
Hình 3.18. Ảnh chụp EDX của mẫu HPAS-1215
Hình 3.19. Phổ EDX của mẫu HPAS-1215