CHƯƠNG 2 : QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM
2.2. Quy trình tổng hợp
2.2.2. Chức hóa bề mặt felt carbon
Vật liệu carbon nói chung và felt carbon nói riêng, khi khơng có những khuyết tật (structural defects) trong cấu trúc mạng lưới tinh thể thì bề mặt của chúng rất nhẵn và là chất không phân cực (Ảnh chụp được ở nghiên cứu này).
(a)
Hình 2.4. Bề mặt felt carbon dưới ảnh SEM
Chính điều đó đã gây khó khăn cho q trình phân tán và liên kết của pha hoạt tính lên bề mặt khi chúng được sử dụng làm chất mang cho xúc tác, nên trong quá trình làm việc, các tâm hoạt tính có thể bị rửa trơi hoặc kết tụ với nhau làm giảm hoạt tính và độ ổn định của xúc tác [52]. Mục đích của chức hóa là tạo ra các khuyết tật, các nhóm chức có cực nhằm mục đích phân tán tốt pha hoạt tính lên bề mặt. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà khoa học đã nghiên cứu các phương pháp nhằm thay đổi đặc tính cũng như tạo ra các khuyết tật trên bề mặt của felt carbon chức hóa. Q trình tổng hợp và biến tính bề mặt được thực hiện đồng thời. Việc biến tính bề mặt có thể được thực hiện bằng cách đưa các nguyên tố như nitơ hay boron [53] vào cấu trúc mạng lưới tinh thể của vật liệu hay có thể xử lý bằng chức hóa nhằm để gắn các nhóm chức lên bề mặt của cấu trúc vật liệu [54].
Với nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng dung dịch HNO3 để tiến hành q trình chức hóa. Trước hết, tác giả sử dụng acid nitric 68% để chức hoá felt carbon trong 5 giờ ở nhiệt độ 90oC. Vì tính chất kị nước nên phải ngâm mẫu trong acid qua đêm để tăng hiệu quả q trình. Q trình chức hố được tính từ lúc nhiệt độ đạt 90oC, sau đó mẫu được hạ nhiệt tự nhiên rồi đem đi rửa lại nhiều lần với nước cất để đạt pH trung tính. Hình 2.5 thể hiện hệ thống thiết bị chức hóa được tác giả sử dụng tại phịng thí nghiệm bộ mơn Kỹ thuật dầu khí - Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Hình 2.5. Hệ thống thiết bị chức hóa đệm carbon