Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu xúc tác HZ đ−ợc trình bμy vμ so sánh trên hình 3.5. Giản đồ XRD của các mẫu HY, HM vμ HZK đ−ợc chỉ ra ở phụ lục 5, 6 vμ 7.
Từ các giản đồ nμy có thể nhận thấy các cực đại nhiễu xạ đặc tr−ng cho pha tinh thể của ZSM-5 đều có mặt trong vùng góc 2θ = 22ữ250. Các cực đại nhiễu xạ trong vùng 2θ đặc tr−ng cho pha tinh thể của zeolit Y vμ
Mordenit [42] cũng xuất hiện.
Nh− vậy, có thể kết luận rằng việc biến tính vμ xử lý nhiệt đã không ảnh h−ởng đến cấu trúc của các xúc tác.
3.1.4. Giải hấp phụ amoniac theo ch−ơng trình nhiệt độ (NH3-TPD)
Việc thực thiện quá trình giải hấp phụ NH3 theo ch−ơng trình nhiệt độ sẽ nhận đ−ợc những thông tin về nồng độ các tâm axit vμ lực axit của các mẫu xúc tác t−ơng ứng. Giản đồ NH3 -TPD của mẫu HM đ−ợc trình bμy trên hình 3.1.
Hình 3.1: Giản đồ NH3-TPD của xúc tác HM
Giản đồ trên cho thấy có 3 pic giải hấp chính với Tmax = 217,20C t−ơng ứng với các tâm axit hấp phụ NH3 yếu, các giá trị Tmax = 490,80Cvμ Tmax = 531,70C đều t−ơng ứng với các tâm axit mạnh. Nếu chỉ căn cứ vμo sự xuất hiện của các đỉnh pic giải hấp thì mẫu HM không tồn tại các tâm axit trung bình.
Tuy nhiên trên thực tế, trong giản đồ NH3-TPD, các pic giải hấp t−ơng ứng với các tâm axit yếu, trung bình vμ mạnh bị che phủ lên nhau vμ sự phân bố các tâm axit đã đ−ợc xác định theo dạng đ−ờng cong Gausse bằng ch−ơng trình xử lý số liệụ ở đây, diện tích pic NH3 giải hấp của các tâm
axit trung bình nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích pic NH3 giải hấp của các tâm axit mạnh. Vì vậy đã có sự che chắn lớn giữa hai đ−ờng cong nμỵ
Qua đó có thể thấy rằng, sự có mặt của các tâm axit trung bình trên HM rất ít mμ trên HM tồn tại chủ yếu các tâm axit mạnh. Nồng độ của các tâm axit khác nhau đ−ợc chỉ ra trong bảng 3.3.
Bảng 3.3: Độ Axit (mmol NH3/gxt) vμ sự phân bố các tâm axit của mẫu HM
Tâm axit Nhiệt độ giải hấp NH3 - Tmax (0C) Độ axit (mmol NH3/gxt) Độ axit tổng (mmol NH3/gxt) Yếu 217,20C 0,77 Mạnh 490,8 vμ 531,7 1,89 2,66
Kết quả đạt đ−ợc cho thấy HM không chỉ có độ axit lớn mμ còn có lực axit rất mạnh, vật liệu nμy có lực axit mạnh nhất trong các mẫu xúc tác đ−ợc khảo sát. Điều đó đ−ợc thể hiện qua giá trị Tmax = 531,70C.
Đặc tính axit của các mẫu HY, HZ vμ HZK đ−ợc chỉ ra trong hình 3.2.
Từ giản đồ, có thể nhận thấy trên các xúc tác HY, HZ vμ HZK đều xuất hiện các pic hoặc các vai giải hấp phụ NH3 đặc tr−ng cho sự tồn tại của tất cả các tâm axit yếu, trung bình vμ mạnh t−ơng ứng với các giá trị Tmax khác nhaụ Qua đó có thể đánh giá kết quả phân bố độ axit vμ lực axit của các mẫu xúc tác (bảng 3.4)
Bảng 3.4: Độ axit (mmol NH3/gxt) vμ sự phân bố các tâm axit của HY, HZ vμ HZK
Xúc tác Tâm axit Nhiệt độ giải hấp NH3-Tmax (0C) Độ axit (mmol NH3/gxt) Độ axit tổng (mmol NH3/gxt) Yếu 246,2 1,81 Trung bình 315,4 1,26 HY Mạnh 429,0 0,39 3,46 Yếu 202,9 0,16 Trung bình 351,9 0,20 HZK Mạnh 469,3 0,08 0,44 Yếu 206,6 0,05 Trung bình 346,7 0,20 HZ Mạnh 452,7 0,05 0,3
Từ kết quả trên có thể thấy rằng ZSM-5 có lực axit lớn hơn zeolit Ỵ Điều nμy đ−ợc thể hiện qua các giá trị Tmax đặc tr−ng cho các tâm axit trung bình vμ mạnh. Các giá trị nμy trên HY đều nhỏ hơn trên HZ vμ HZK. Bên cạnh đó, nồng độ các tâm axit yếu trên HY vμ HZK đều lớn hơn so với HZ.
Đối với các mẫu ZSM-5 có mức độ trao đổi H+ khác nhau thì độ axit tổng cũng có sự khác nhaụ Giá trị nμy trên HZ (60,18) vμ HZ (20,76) t−ơng ứng lμ 0,17 vμ 0,11 mmol NH3/gxt.
Nh− vậy, các xúc tác đ−ợc sử dụng trong quá trình chuyển hoá hợp chất thơm không chỉ khác nhau về đặc tr−ng cấu trúc mμ còn khác nhau về độ axit vμ lực axit.