Phƣơng phỏp tổng hợp perovskit trờn chất mang

Một phần của tài liệu Nghiên cứu tổng hợp các chất xúc tác trên cơ sở hỗn hợp kim loại oxít cho quá trình oxi hóa toluen (Trang 46)

Trong lĩnh vực xỳc tỏc, cỏc vật liệu xỳc tỏc đũi hỏi phải cú hoạt tớnh và độ bền cao. Do đú, chỳng phải cú một số tớnh chất như: bề mặt riờng lớn, hoạt tớnh oxi hoỏ khử cao, tớnh chọn lọc sản phẩm cao, cấu trỳc bền vững. Một số xỳc tỏc perovskit như cobaltat và manganit thể hiện hoạt tớnh cao đối với phản ứng oxi hoỏ CO và khử NO cú thể so sỏnh với xỳc tỏc kim loại quý hiếm [91]. Tuy nhiờn, xỳc tỏc này cú hạn chế là bị ngộ độc SO2, bề mặt riờng thấp, độ bền cơ học kộm. Để khắc phục vấn đề này, người ta đó phỏt triển phương phỏp phõn tỏn cỏc perovskit trờn bề mặt chất mang.

Xỳc tỏc nhúm này được điều chế bằng cỏch đưa cỏc thành phần hoạt động lờn chất mang xốp, chất mang là vật liệu trơ hoặc kộm hoạt động xỳc tỏc. Xỳc tỏc trờn chất mang thường được chế tạo ở dạng viờn, viờn cầu, vi cầu và bột.

Thụng thường, chất mang được tẩm dung dịch chứa cỏc hợp chất hoạt động, hợp chất này dễ dàng được chuyển thành cỏc nguyờn tố hoặc oxit hoạt động trong quỏ trỡnh xử lý. Khi chế tạo xỳc tỏc từ cỏc muối khụng hũa tan thỡ cú thể kết hợp tẩm với kết tủa, cỏc kết tủa được hỡnh thành trực tiếp trong lỗ xốp chất mang. Trường hợp cỏc cấu tử hoạt động khụng hũa tan trong cỏc dung mụi thỡ xỳc tỏc được chế tạo ở dạng huyền phự, tạo màng sau đú xử lý nhiệt.

Quỏ trỡnh chế tạo xỳc tỏc trờn chất mang thụng qua cỏc giai đoạn chớnh sau: + Đuổi khớ ra khỏi lỗ xốp của chất mang.

+ Xử lý chất mang bằng dung dịch muối tan. + Loại bỏ cỏc dung mụi dư.

Tựy thuộc vào cỏch đưa cấu tử hoạt động lờn bề mặt chất mang, người ta chia xỳc tỏc mang thành 3 nhúm: hấp phụ; trao đổi ion và tẩm. Cấu tử hoạt động cú thể ở dưới dạng muối, oxit và kim loại trong pha rắn. Quỏ trỡnh tẩm cú thể được tiến hành theo chu kỳ hoặc liờn tục. Phương phỏp tẩm liờn tục thường cho phộp thu được xỳc tỏc cú thành phần đồng nhất hơn. Cú thể tẩm một lần hoặc nhiều lần, phương phỏp tẩm nhiều lần được sử dụng nếu sau một lần tẩm khụng thể cú đầy đủ lượng của cỏc cấu tử chất hoạt động cần thiết. Sau mỗi lần tẩm xỳc tỏc thường được xử lý nhiệt thành dạng khụng hũa tan sau đú mới tiếp tục tẩm. Khi tẩm cần lưu ý rằng, những chất mang cú cấu trỳc xốp, kớch thước lỗ rộng thường được bóo hũa bởi cỏc chất tẩm, ngược lại đối với cỏc chất mang cú kớch thước lỗ xốp nhỏ, mỗi lần tẩm chỉ tăng thờm một nửa chất hoạt động, do vậy sự bóo hũa chỉ đạt được trong thời gian dài. Tuy nhiờn, khi tăng số lần tẩm lờn một số lần nào đú thỡ sẽ cú một tỷ lệ nào đú lỗ nhỏ bị lấp đầy và chỳng sẽ khụng thể tham gia vào quỏ trỡnh xỳc tỏc. Do vậy để tẩm tốt người ta thường chọn chất mang cú cỏc lỗ lớn phỏt triển nhờ cỏc lỗ xốp nhỏ phõn nhỏnh từ cỏc lỗ lớn.

Dễ dàng nhận thấy rằng khi toàn bộ lượng chất hoạt động phõn bố hầu như cõn bằng trong thể tớch xốp của hạt. Khi cấu tử hấp phụ hoạt động mạnh, tốc độ hấp phụ cao hơn tốc độ khuếch tỏn. Để phõn bố đều pha hoạt động trong cỏc hạt, cần điều chỉnh đại lượng hấp phụ của chất mang bằng cỏch đưa vào chất mang cỏc chất làm thay đổi khả năng hấp phụ của nú hoặc thờm vào dung dịch tẩm cỏc hợp chất hấp phụ cạnh tranh với pha hấp phụ.

Một phần của tài liệu Nghiên cứu tổng hợp các chất xúc tác trên cơ sở hỗn hợp kim loại oxít cho quá trình oxi hóa toluen (Trang 46)