3 và xúc 2/γ-Al 2 O 3
3. 1. 2. Kết quhn tích X-ray của xúc áO
γ-Al 2 O 3
Hình 3.
2
. Phổ XRD của chất mang γ-Al 2 O3vxúc tác KOH/γ-Al 2 O 3
Hình 3.2 trình bày phổ XRD của một dãy cáẫúc tác KOH/ -Al 2 O 3 với các tỉ lệ KOH đưa lên khác nhau và phổ R củhtmang -Al 2 O 3 . Trên phổ XRD này ta nhận thấy ở ẫúc tác với tỉ lệ 5mmol KOH / -Al 2 O 3 , hình dạng các pic phổ rất giống vớipổnn -Al 2 O 3 và ta không phát hiện được c ác iặ trưng nào khác ngoài các pic của -Al 2 O 3 . Điề u nyco thấy ở tỉ lệ 5mmol KOH/g -Al 2 O 3 , khả năng phân tán tự nhiên của KOH trên bề mặt -Al 2 O 3 rất tốt và chúng tạo thành một trạng thái đơn lớp bề mặt. Nhưng khi lương KOH tn lên 6mmol, lúc này trên phổ XRD củmẫu xúc tác xuất h iệnmts pic khác ở vị rí 2 =32.8 o , được cho là của kali oxit dạng KO trên nền phổ của -Al 2 O 3 . Khi tỉ lệ KOH t đưa lên tăng từ 6 – 7 mmol, thì vùng phổ của K3 càng mở rộng và đặc
ưng hơn, nhưng khi lượng KOH tăng đến 8 mmol thì vùng phổ pic c ủa O3li thu hẹp trở lại.
Ngoài ra, ở phổ XRD của mẫu xúc tác ứgvới 7mo và 8mmlKOH/g -Al 2 O 3 , ta còn quan sát thấy một số pic mới ở cácvị trí 2=33. o, 38. , 44.3 o , các pic mới này được cho là do hợp chất kali p lyauia , dạng K 12.5 Al 21.8O 38
gâyra Đặc it,ở phổ XRD của mẫu xúc tác 8mmol KOH/ -Al 2 O 3 , ngoài các pic mới của KO 3 và K 12.5 Al 21.83 O 38 , ta còn phát hiện thấy pic đặc trưng của KOH, điều này cho thấy rằng chỉ cómột phn KO b phânhỷ ưới các điều kiện tổng hợp và hoạt hoá xúc tác, để hình thành nên dạng KO 3 và K 12.5 Al 21.83 O 38 . Khi lượng dư KOH còn lại quá nhiều, chúng sẽ tạo thành trạng thái đa lớp do vượt qua khả năng phân tán tự nhiên trên bề mặt chất mag, lúcnày ó ẽ tạor các pic đặc trưng của KOH trên nền phổ XRD. Việc hình thành nên các dạng KO 3 và K 12.5 Al 21. 83 8có thể do lượng KOH đưa lên đã phn huỷ và tương tác với chất mang. Trong quá trình cấy tẩm, -Al 2 O 3 đã bị hydroxyl hoá hoàn toàn và k hi n ungxctác ở nhiệt độ cao, do quá trình tách nước của các nhóm hydroxyl, mà trên bề m ặt ủhất mang -Al 2 O 3 sẽ xuất hiện rất nhiều các lỗ trống, vì vậy sự phân tán của KOH trên bề m t -l2O3 thực ế là quá trình các cation của KOH được chèn vào các lỗ trống này. Đối với xúc tác KOH/ -Al 2 O 3 , ion K + có thể đã được chèn vào các lỗ trống nhờ vào các liên kết với nguyên tử O của bề mặt, giúp gia tăng quá t
nh phân tán và phâ n huỷ của KOH trên bặ chất mang, để hình thành nên các tâm hoạt tính của xúc tác. KOH + A –OH Al – O – K + H 2 O
Mặt khác, quá trình tách nước của cc nhóm hyđroxyl sẽ để lại các ion O 2- , là cácion có khả năng cho điện tử, chúng sẽ tương tác với ion K + của KOH để hình thành nên các tâm bazơ bền. P hổ XRD trên hình 3.2 cho thấy rằng khi lượng KH đưa lên tăng dần thì số lượng các tâm bazơ, cùng với hoạt tính của xúc tác, cũng tăng lên. Tuy nhiên, k hi lượng KOH đưa lên quá nhiều, lúc này KOH không còn phân tán tốt trên bề mặt nữa, mà sẽ tạo ra trạng thái đa lớp, lượng dư KOH này có thể bong ra khỏi bề mặt và khi tham gia phản ứng, điều này có thể gây ra phản ứng xà phòng hoá làm giảm hiệu s
t.Mặ khác, lượng dư KOH có thể bao ph
các tâm hoạt tính của xúc tác và gây giảm hoạt tính của xúc tác. 3. 1. 3. Kếuả hntích nhiệt T/DTA
Xem xét kết quả phân tích nhiệt trọng lượng và nhiệt vi phân của xúc tác KOH/ γ -A 2 O 3 ở hình 3.3 , có thể nhậnthấy cóhai giai đoạn giảm khối lượng tog koảng nhiệt độ từ 100 – 650 o C. Giai đoạn một từ 100 – 310 o C có mộ t điểm cực tiểu thu nhiệt ở 215 . 7 o C. Trong khoảng nhiệt độ này, đường DTA không giảm đều liên tục mà có một giai đoạn nằm ngang nên có thể xảy ra hai hiuứng thu nhiệt và tỏa nhiệt. Hiệu ứng thu nhiệtương ứnới quátrình táh nước vtlý và gii phóng CO 2 . Hiệu ứng tỏa nhiệt là quá trình phân hủy KO 3 thành K 2 O (4KO 3 = 5O 2 + 2K 2O) vì K3 được tạhành rớ đó do phản ứng oxy hóa một phần KOH ở nhiệt độ thườgvớioo(6KOH + 4O 3 = 4KO 3 + 2KOH.H 2 O + O 2 ) . Điềunày cũng phù hợp với phổ XRD của xúc tác KOH/ γ -l2 O3 ở trên. Giai đoạn giảm khối lượng từ 310 – 550 o C xảy ra vớiiệuứgthu nhiệt có cực tiểu ở 372 . 6 o C. Giai đoạn này có phản ứng ca KO tên bềmt của chất mang γ -Al 2 O 3 tạo tàh liên kết Al – O – K của hợp chất kali polyaluminatK12,l21,83 8 (KOH + Al – OH → Al – O –K + H 2 O). Như vậy các tâm hoạt động chính của xúc tác KOH/ γ -Al 2 O 3 là K àbề ặủ
Al – O 3u này cũng phù hợp với nghiên cứu của W. Xie trước đây vú
c KNO 3 / γ -Al 2 O 3 .Hình 3. Hình 3.
. inđ
phân tích nhiệt DTA và TG của xúc tác KOH/γ-Al 2 O 3 3.1.4. Độ mạnh bazơ của xúc tác KOH -A3
Phân tícđộ mạnh bazơ của xúc tc theo phương pháp chỉ thị Hammetchhấy xúc tác
H/ γ -Al 2 O 3 là một baz ơ mạnh có hàm lượng baz ơ là 3,91(molgà
ộ mạnh baz ơ 9 . 8 < pH < 12.
3.1.5. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại IR của xúc tác KH-Al 2 O 3 Trên hình 3.4 là kết quả phân tích phổ hồng ngoại IR của một dãy các mẫu xúc tác KOH/Al 2 O 3 theo các nhiệt độnug khác nhau. Tất cả phổ IR của
các mẫu xúc tác này đều có một khoảng hấp phụ đặc trưng quanh 3450 cm -1 , điều này có thể do dao động của liên kết Al – O – K gây ra. Sự hình tành liên kết này đã được trình bày ở phần trên. Bên cạnh đó, một vùng phổ hấp phụ nhỏ quanh vùng 725 cm -1 cũng được unst thấy trên hình, phổ hấp phụ này được cho là các dao động của liên kết Al – O trong chấtmag Al 2 O 3 . Thêm vào đó, trên phổ IR t a cũng nhận thấy xấ hiện một pic hấp phụ quanh vùng 1640 cm -1 , pic hấp phụ này được cho là dao động của các phân tử H 2 O hấp phụ từ không khí vào xúc tác. Khi nhiệt độ nung hoạt hoá xúctá
tăng dầ 4 hì vùng phổ pic này càng thuhplại và cuối cùng biếnmtở nhiệt độ nung 550 o C.
Hình
.
4
. Phổ IR của chất mang γ-Al 2 O 3 và xúc tác KOH/γ-Al 2 O 3 theo các nhit độ nung khác nhau
Ngoài ra, từ phổ IR rng hình ta ũg quan sát thấy một pic hấp phụ quanh vùng 1410 cm -1đặc trưng cho dao động của các nhóm CO 3 2- . Ion CO 3 2- có thể được hình thà
do phản ứng giữa KOH với CO 2 từ không khí hấp thụ vào xúc tác trong suốt quá trình cấy tẩm và nung xúc tác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nữgđiều quan
áttấy trên phổ IR này rất phù hợp với các kết quả ph
tích phổ XRD và DTA của xúc tác KOH/Al 2 O 3 ở trên. 3. 2 . Hiệu suất tạo biodiesel thu được từ thực nghiệm Bảng 3.1 trình bày hiệu suất thực nghiệm tạo biodiesel (Y
) thu được từ việc tiến hành thí nghiệm theo các điều kiện thí nghiệm (bảng 2.4) của ma trận CCD đã xây dựng.