Từ cuối những năm 1 60, người ta sử dụng xúc tác t/Rh kim loại trong hệ xúc tác 3 ngả oxi hoá hiđrocacbon, C và khử N x trong hộp xúc tác của các động cơ. Trong điều kiện hoạt động của các động cơ, tốc độ thoát khí rất nhanh nên sử dụng kim loại quý có khả năng tăng cường tốc độ phản ứng và bền hoạt tính nhằm hạn chế sự thoát khí C , N x ra môi trường [4 ]. Xúc tác t cũng được sử dụng cho các quá trình refoming, ví dụ như hệ R-132 được hãng U thương mại hoá vào khoảng năm 2000 với thành phần được công bố là t-Sn/- Al2O3 và R-134 với thành phần t-Zn//-Al2O3 (năm 2002). Đây là một trong những công nghệ quan trọng nhất để tạo ra hiđrocacbon thơm BTX cho hoá hữu
24
cơ. Gần đây, xúc tác t kích thước nano được sử dụng cho phản ứng oxi hoá các hợp chất poliols, khả năng oxi hoá mạnh mẽ và hiệu quả oxi hoá chọn lọc ở các nhóm ancol bậc 1 trên xúc tác Pt kích thước nano đã được thông báo [15,16,18,24].
Mặc dù hệ xúc tác kim loại quý có nhiều ưu điểm, song trước đây, công nghệ này cũng gặp phải hạn chế. Việc đưa kim loại quý vào quá trình sản xuất là rất đắt, do vậy muốn xúc tác được áp dụng rộng rãi vào công nghệ, vấn đề cơ bản đặt ra cần giải quyết là phải giảm thiểu được chi phí sản xuất. Vì lý do trên, những nghiên cứu gần đây đều hướng tới tìm kiếm, chế tạo hệ xúc tác đáp ứng không chỉ về độ chọn lọc, hiệu suất cao, mà còn phải đơn giản về mặt công nghệ, kinh tế về mặt giá thành sản phẩm. Các hệ xúc tác nano có khả năng đáp ứng các đòi hỏi này. Đặc biệt là hệ các kim loại quý với kích thước nano phân tán trên các chất nền có bề mặt riêng lớn đã thể hiện hoạt tính cao trong các điều kiện phản ứng êm dịu và được sử dụng trong nhiều quy trình công nghệ lớn. Ví dụ như xúc tác t/ -Al2O3 cho quá trình reforming với các thế hệ R-34, R-36, đến này là R- 134, R-136, R-138 đều hướng tới ngày càng giảm kích thước nano mà hiệu quả đối với phản ứng này càng hoàn thiện [22,23,27].
Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về vật liệu xúc tác dị thể cho quá trình oxi hoá glucozơ đã thu được nhiều kết quả. Tập trung chủ yếu hướng tới hệ xúc tác kim loại quý nhóm platin như là d và t. Các hệ xúc tác mang kim loại, đa kim loại kích thước nano trên các chất nền có diện tích bề mặt lớn như cacbon hoạt tính, -Al2O3 sử dụng cho quá trình này như: d/-Al2O3, Pt/C … mặc dù đã được ứng dụng trong quy mô thực tế nhưng hiệu quả chưa thực sự như mong muốn [38,50,61]. Thể hiện ở sự mất hoạt tính xúc tác nhanh chóng sau các lần tái sử dụng, ngoài ra, xúc tác cho phản ứng mặc dù có độ chuyển hoá tốt nhưng độ chọn lọc tạo gluconic axit không cao, thông thường sản phẩm công nghiệp tạo axit gluconic thường đi kèm với các sản phẩm khác như các axit ngắn
25
mạch hơn, sản phẩm xeton, lacton… và hoạt tính giảm nhanh cho các lần tái sử dụng. Khi sử dụng các hệ xúc tác kim loại quý này để tiến hành oxi hoá chọn lọc cũng cần chú ý phải thực hiện quá trình trong điều kiện thiếu oxi, nếu dùng dư oxi thì các kim loại quí sẽ xúc tác cho phản ứng oxi hoá hoà toàn ngay ở nhiệt độ thấp (150 – 2500C).
Để khắc phục những vấn đề này, trong các hệ xúc tác cơ sở kim loại quý thường được thêm vào các chất trợ xúc tác, thông thường là các kim loại nặng: Bi, b, Ru, …đối với các hệ xúc tác phân tán trên nền cacbon hoạt tính. Với nền
-Al2O3 ngoài các kim loại nặng còn phải thêm vào một số oxit kim loại kiềm để khắc phục tính axit của nền chứa nhôm. Trong một số hệ xúc tác đã được thương mại hoá như: 5% d-5%Bi/C (tên thương mại M B5 cung cấp bởi hãng Sud- Chemie-MT), 5%Pt-5% b/C (ESCAT10 của Engelhard) và 1% t- 4% Pd- 5%Bi/C (CEF 1 6 XRA/W của Desgussa), đòi hỏi kỹ thuật chế tạo sao cho chất trợ xúc tác phải phân tán đều giữa các cấu tử xúc tác nano thì mới có hiệu quả. Mặc dù các hệ này đã cải thiện đáng kể về độ chuyên hoá và chọn lọc axit gluconic song sự có mặt của các kim loại nặng làm chất xúc tiến trong các hệ xúc tác v n đang là vấn đề gây nhiều tranh luận [50]. Vì thế, các nghiên cứu v n tiếp tục tìm kiếm các hệ xúc tác an toàn và hiệu quả hơn.