Quá trình tổng hợp VAPO đã một số tài liệu đề cập đến[25, 4349]. Thành phần gel bao gồm nguồn cung cấp Al, P, V và chất tạo cấu trúc. Sơ đồ tổng hợp VAPO được biểu diễn ở hình sau:
Ngu n cung cồ ấp
Ngu n cung cồ ấp Ngu n cung c p Pồ ấ
Chấ ạt t o c u ấ trúc(Templat
Khu y tr n trong kho ng 6 -8 ấ ộ ả
Môi trường gel đồng nh t d ng ấ ạ
- - 46
Hình 21: Phương pháp tổng hợp rây phân tử VAPO 2.1.2. Các bước tiến hành
Để thu được sản phẩm cuối cùng là rây phân tử VAPO cần tiến hành các thông qua các bước như sau:
a. Hình thành gel:
Đây là bước quan trọng nhất trong quá trình tổng hợp lên rây phân tử VAPO. Các nguồn nguyên liệu ban đầu được trộn theo một tỷ lệ xác định, khuấy liên tục trong nhiều giờ cho đến khi tạo môi trường gel đồng nhất. Mục đích chính của quá trình là thu được môi trường gel đồng nhất phù hợp với sự phân bố và sắp xếp phân tử lại với nhau.
b. Quá trình kết tinh thuỷ nhiệt:
Gel sau quá trình khuấy trộn tạo sự đồng nhất được đưa vào bình teflon, đặt trong autoclave, sau đó đưa vào trong tủ sấy, nâng dần lên
- - 47
nhiệt độ cần thiết (120o C). Duy trì nhiệt độ này trong nhiều giờ. Mục đích của quá trình này là nhằm kết tinh thành dạng cấu trúc tinh thể thích hợp.
c. Rửa, lọc, sấy và nung:
Sản phẩm sau khi kết tinh thuỷ nhiệt được lấy ra lọc và rửa bằng nước cất nhiều lần. Phần tinh thể sau khi lọc được sấy khô trong vài giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 60 120o C. Cuối cùng ta đem vào lò nung trong không khí trong vài giờ (3h 5h) ở nhiệt độ khác nhau từ 300 600o C.
Sản phẩm thu được cuối cùng ở dạng rắn, kích thước tinh thể thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện kết tinh.
Mục đích của quá trình sấy và nung này nhằm để loại bỏ nước, các Template còn nằm lại trong mạng lưới.
Để có thể loại bỏ hoàn toàn các template còn lại nằm trong mao quản đòi hỏi nhiệt độ phải được nâng lên một cách từ từ tránh việc tạo thành các cốc bám dính trên bề mặt của mao quản, ngăn cản quá trình thoát ra tiếp theo của template và làm giảm chất lượng của xúc tác thu được. Ngoài ra có thể quá trình nung sẽ phá huỷ các dạng có cấu trúc không bền nhiệt do vậy làm tăng chất lượng của xúc tác thu được.
* Các nguồn nguyên liệu chính sử dụng trong quá trình tổng hợp VAPO bao gồm:
+ Nguồn Al: Al2(SO4)3.18H2O, Al(NO3)3, Al2O3. + Nguồn P: H3PO4 85%
+ Nguồn V: V2O5
+ Nguồn chất tạo cấu trúc: cyclohexylamin (C6H11NH2), trietyl amin (C2H5)3N, trietanolamin (CH2OH- CH2-)3N. Các chất định hướng này được ký hiệu lần lượt là CHA, TEA, TEolA.
- - 48
Thành phần các tiền chất dùng để tổng hợp VAPO CHA được - trình bày trong bảng 5:
Bảng 5: Thành phần các tiền chất tổng hợp xúc tác VAPO-5 Tiền chất Al2(SO4)3.18
H2O
H3PO4 (85%) V2O5
C6H5NH2
Số mol (mol) 0,25 0,5 0,005 0,25
Khối lượng (g) 166,5 57,64 0,91 24,75
Quá trình tổng hợp VAPO – CHA được thực hiện như sau:
+ Cho 166,5 g Al2(SO4)3.18 H2O vào 100ml nước cất và khuấy trong 45 phút.
+ Hoà tan 57,64 g dung dịch axit H3PO4 (85%) trong 50 ml nước và cho từ từ dung dịch này vào trong dung dịch đang khuấy ở trên. Hỗn hợp huyền phù này được khuấy ít nhất trong 20 phút.
+ Cho tiếp vào trong hỗn hợp 0,91 g V2O5 và tiếp tục khuấy trong 30 phút nữa.
+ Cho 24,75 g chất định hướng cấu trúc C6H5NH2 (tương ứng với 28,44 ml dung dịch) vào hỗn hợp với tốc độ khoảng 1 ml/ phút.
+ Tiếp tục khuấy trong 6 giờ nữa, sau đó hỗn hợp tạo thành một dạng gel đồng nhất thì bắt đầu chuyển gel vào bình teflon đặt trong autoclave. Cuối cùng ta đưa autoclave vào trong tủ sấy để kết tinh (nhiệt độ 120o C). Thời gian kết tinh được tính từ khi autoclave đạt được nhiệt độ cần thiết.
+ Sau khoảng thời gian kết tinh ta lấy autoclave ra khỏi tủ sấy và tiến hành làm nguội bằng nước. Lấy sản phẩm ra khỏi bình teflon rồi lọc
- - 49
rửa sản phẩm bằng nước cất vài lần sau đó đem sấy khô ở 80oC trong 5 giờ. Nung sản phẩm thu được trong lò nung ở nhiệt độ 300oC hoặc 600oC trong vài giờ tuỳ thuộc vào yêu cầu cần sử dụng. Rây lấy cỡ hạt 0,25- 0,6 mm.
Đối với nguồn Al khác hoặc chất tạo cấu trúc khác thì ta tiến hành tương tự như trên.