CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.1. Điều chế xúc tác bentonite Bình Thuận biến tính với Pd2+
Xúc tác bentonite Bình Thuận biến tính với Pd2+ được điều chế như được mô tả ở phần ‘Nội dung và phương pháp nghiên cứu’ nói trên. Sử dụng quy trình ở sơ đồ 2.1, thu được 313 g bentonite tinh chế từ 2 kg bentonite sơ chế. Quá trình này đạt hiệu suất thu hồi 15%. Sau quá trình tinh chế, khối lượng bentonite giảm đáng kể, do trong bentonite sơ chế còn lẫn nhiều tạp chất, trong đó chủ yếu là cát thô và các khoáng phi sét khác. Thực nghiệm cho thấy sau quá trình lắng trong thời gian 24 h, phần lớn cát thô và các khoáng vô cơ khác đã bị tách ra khỏi hệ huyền phù của bentonite trong nước. Bentonite tinh chế có thể được tách ra khỏi hệ huyền phù này bằng phương pháp lọc dưới áp suất thấp, hoặc đơn giản hơn có thể sử dụng phương pháp lọc tự nhiên qua vải lọc với thời gian dài hơn.
Bentonite tinh chế sau khi sấy khô và xác định độ ẩm, được hoạt hóa bằng dung dịch HCl 10% ở nhiệt độ khoảng 70 oC (sơ đồ 2.2). Mục đích của giai đoạn acid hóa này là loại bỏ phần lớn các cation nằm giữa các lớp mạng bentonite như Na+, Ca2+, Mg2+, K+ … Các cation này được thay thế bằng H+, từ đó làm tăng diện tích bề mặt riêng của bentonite. Từ 162 g bentonite tinh chế, thu được 105 g bentonite-H+, đạt hiệu suất thu hồi 64%. Bentonite-H+ sau đó được tiến hành trao đổi với dung dịch PdCl2 theo phương pháp trao đổi cation. Từ 20 g bentonite-H+,thu được 18 g bentonite-Pd2+, đạt hiệu suất thu hồi 90%. Như vậy sử dụng quy trình này, hiệu suất thu xúc tác betonite-Pd2+ từ bentonite tinh chế đạt hiệu suất thu hồi 57%.
Kết quả phổ nhiễu xạ tia X của mẫu bentonite-H+ cho thấy bentonite Bình Thuận hoạt hoá bằng dung dịch HCl 10% chứa thành phần chủ yếu là montmorillonite và quá trình hoạt hóa đã loại bỏ hầu hết lượng khoáng calcium. Kết quả này tương tự như các kết quả được công bố trước đây [43,44,48,49]. Kết quả phân tích bề mặt riêng BET cho thấy mẫu bentonite-H2+ có diện tích bề mặt riêng là 275 m2/g, và mẫu bentonite-Pd2+ có diện tích bề mặt riêng là 214 m2/g. Phân tích hàm lượng Pd có trên xúc tác bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS) và khối phổ ghép plasma (ICP-MS) cho thấy xúc tác chứa palladium ở hàm lượng 0,12 – 0,14 mmol Pd/g. Do hàm lượng palladium thấp, kết quả phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của xúc tác không thể hiện được sự có mặt của palladium. Cần lưu ý rằng các nghiên cứu trước đây cho thấy khi sử dụng xúc tác palladium trên chất mang rắn cho phản ứng Heck, hàm lượng palladium trên chất mang nên ở trong khoảng 0,1 – 0,5 mmol/g và rất nhiều nghiên cứu đã sử dụng xúc tác có hàm lượng palladium là 0,1 – 0,2 mmol/g [8]. Nếu hàm lượng palladium quá cao, một số tâm xúc tác sẽ trở nên không có tác dụng do ảnh hưởng của hiệu ứng không gian. Hình ảnh TEM cho thấy xúc tác bentonite biến tính có cấu trúc dạng lớp đặc trưng của loại khoáng sét này, hình ảnh SEM cho thấy xúc tác xúc tác bao gồm các hạt kích thước micron.