Vật liệu xúc tác FeMgo

45 11 0
  • Loading ...
1/45 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 01/12/2016, 12:53

MỞ ĐẦU Hiện giới, xu hướng nghiên cứu quan tâm phát triển vật liệu xúc tác sở muối oxit kim loại sắt, coban loại chất mang khác (các oxit, carbon, bentonite…) Vật liệu xúc tác sở hợp chất sắt số chất mang oxit MgO, Al2O3, SiO2 ZrO2… tổng hợp khảo sát khả xúc tác, đặc biệt xúc tác cho trình oxy hóa loại H2S, chất khí độc hại môi trường Kết nghiên cứu cho thấy vật liệu Fe/MgO thể hoạt tính cao thực trình loại H2S nhiệt độ thường Với ưu điểm này, vật liệu Fe/MgO nhận quan tâm ngày tăng nhà nghiên cứu MgO vật liệu vô đặc biệt quan trọng sử dụng nhiều lĩnh vực như: vật liệu hấp phụ, chất xử lý chất thải độc hại, chất hút bám làm phụ gia sơn nhiều ứng dụng khác Đặc biệt tinh thể nano magie oxit có nhiều ứng dụng tính chất xúc tác phản ứng hóa học với ưu diện tích bề mặt độ bền nhiệt cao Nano MgO tổng hợp nhiều phương pháp như: phương pháp ướt, sol-gel, thủy nhiệt, nhiệt phân, bay laser phương pháp lắng đọng bề mặt… Đặc trưng tính chất MgO khác nhau, phụ thuộc mạnh mẽ vào đường tổng hợp điều kiện trình Do đó, nghiên cứu tổng hợp MgO vật liệu Fe/MgO cần thiết để cải thiện đặc tính ổn định Trên giới nghiên cứu vật liệu nano Fe/MgO diễn sôi Trong Việt Nam vật liệu nano Fe/MgO chưa quan tâm ý nhiều Thêm vào đó, xử lý môi trường nước ta -11- năm gần trở thành vấn đề thiết Do vậy, chọn đề tài: “Tổng hợp xác định đặc trưng vật liệu xúc tác Fe/MgO” Mục đích đề tài: Tổng hợp vật liệu xúc tác Fe/MgO hướng đến ứng dụng làm xúc tác xử lý H2S cho biogas Nội dung nghiên cứu: - Tổng hợp vật liệu MgO - Tổng hợp vật liệu Fe/MgO - Xác định đặc trưng vật liệu tổng hợp được: thành phần pha, hình dạng, kích thước -12- CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sắt oxit sắt 1.1.1 Sắt [5] Kí hiệu hóa học: Fe (Z=26) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Sắt thuộc phân nhóm VIIIB, chu kỳ IV bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học 1.1.1.1 Tính chất vật lý Sắt kim loại màu trắng xám, có ánh kim, dễ rèn, dát mỏng Trong thiên nhiên sắt có đồng vị bền 54Fe, 56Fe , 57Fe 58 Fe tonóng chảy = 1536oC, tosôi = 2800oC, tỷ khối d = 791 g/cm3 [5] Sắt có dạng thù hình tồn bền vững nhiệt độ xác định (αFe, β-Fe δ-Fe tồn điều kiện thường, γ-Fe áp suất cao) Những dạng α, ß δ có kiến trúc tinh thể kiểu lập phương tâm khối (Hình 1.a), dạng γ có kiến trúc tinh thể lập phương tâm diện (Hình 1b) [1,5] Hình 1.1: a Cấu trúc tinh thể α-Fe, β-Fe δ-Fe b Cấu trúc tinh thể γ-Fe -13- 1.1.1.2 Tính chất hóa học [5] Sắt kim loại có hoạt tính hóa học trung bình Ở điều kiện thường ẩm, sắt không tác dụng với nguyên tố không kim loại điển O2, S, Cl2, Br2 có màng oxit bảo vệ Nhưng đun nóng, phản ứng xảy mãnh liệt kim loại trạng thái chia nhỏ Ở dạng bột mịn đun nóng sắt tác dụng trực tiếp với khí CO tạo thành cacbonyl kim loại Fe + 5CO → Fe(CO)5 Sắt bền với kiềm trạng thái dung dịch nóng chảy Sắt tan dung dịch HCl, H2SO4 loãng: 2HCl + Fe → FeCl2 + H2↑ Còn dung dịch H2SO4 đặc, sắt bị oxi hóa đến Fe (III): 2Fe + 6H2SO4(đ) → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O Với HNO3 loãng nồng độ vừa phải sắt bị hòa tan: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O Khi nồng độ HNO3 lớn, hòa tan bị chậm lại sắt trở nên trơ Đối với không khí nước, sắt tinh khiết bền Ngược lại sắt có chứa tạp chất bị ăn mòn dần tác dụng đồng thời ẩm, khí CO2 khí O2 không khí tạo nên gỉ sắt 2Fe + 3/2 O2 + nH2O → Fe2O3.nH2O -14- Gỉ sắt tạo nên bề mặt lớp xốp giòn không bảo vệ sắt trình ăn mòn sắt tiếp tục diễn 1.1.1.3 Phƣơng pháp điều chế [1,4] Cách 4000 năm loài người biết luyện sắt từ quặng Ngày này, sắt sản xuất quy mô công nghiệp lò cao Nguyên liệu để luyện gang quặng sắt, than cốc, chất chảy không khí Các phản ứng diễn ra: C + O2 → CO2 CO2 + Cnóng đỏ→ 2CO Fe2O3 + 3CO → 2Fe + CO2↑ Sắt luyện thường bị lẫn tạp chất, sắt tinh khiết thường điều chế phương pháp sau: Dùng H2 tinh khiết để khử oxit sắt tinh khiết Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O Nhiệt phân sắt Pentacacbonyl Fe(CO)5 → Fe + 5CO Sắt tinh khiết điều chế phương pháp điện phân dung dịch muối Fe(II), với dương cực Fe-Cr, âm cực sắt tinh khiết 1.1.1.4 Ứng dụng Sắt kim loại quan trọng ngành kỹ thuật công nghiệp đại Sắt dùng chủ yếu để tạo hợp kim, đặc biệt loại thép -15- Nhiều hợp chất sắt có ý nghĩa quan trọng thực tế FeCl3 dùng làm chất đông tụ làm nước, làm chất cầm máu, làm chất xúc tác hóa học hữu Các muối ferit kim loại hóa trị hai dùng kỹ thuật máy tính Các oxit sắt nguồn điều chế nhiều hợp chất sắt mà nguồn nguyên liệu ngành luyện kim đen 1.1.2 Các oxit sắt Oxit sắt tồn tự nhiên số dạng, có magnetit (Fe3O4), hematit (α – Fe2O3) maghemit (γ-Fe2O3) phổ biến Trong oxit, sắt dạng hóa trị hai - sắt(II) oxit, hóa trị ba – sắt(III) oxit hóa trị hỗn hợp hai ba – sắt(II, III) oxit hay oxit sắt từ 1.1.2.1 Sắt(II) oxit FeO oxit sắt có màu đen (Hình 2), phân tử gam 81,8g/mol, nhiệt độ nóng chảy 1420°C [10] Hình 1.2: Sắt(II) oxit Chất lấy từ nguồn oxit sắt màu đen Nó tạo phản ứng hóa học môi trường khử; Fe2O3 dễ dàng bị khử thành FeO theo phản ứng sau 900°C: Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2 -16- Phản ứng xảy dễ dàng đất sét đỏ chứa Fe2O3 có chứa thêm nhiều tạp chất hữu Trong vật liệu gốm: FeO vật liệu gốm hình thành phản ứng khử oxit sắt (III) lò nung Khi sắt ba bị khử thành sắt hai men khó oxy hoá trở lại FeO chất trợ chảy mạnh, thay cho oxit chì hay oxit canxi Hầu hết loại men có độ hoà tan sắt hai nung chảy cao trạng thái rắn có oxit sắt kết tinh men làm nguội, môi trường oxy hoá hay khử 1.1.2.2 Sắt(III) oxit Hematit α – Fe2O3 oxit bền sắt điều kiện thường (Hình 3) Nó sản phẩm cuối chuyển hóa oxit sắt khác, ion O2- xếp nút mạng hình lục giác ion Fe3+ nằm lỗ trống bát diện [5] Hình 1.3: Sắt(III) oxit Maghemit, γ-Fe2O3 tồn trạng thái nửa bền có mối quan hệ với α – Fe2O3 Fe3O4 γ-Fe2O3 có cấu trúc tinh thể spinel khuyết, ion O2được xếp nút mạng hình lập phương ion Fe3 + xếp ngẫu nhiên lỗ trống bát diện tứ diện [5] -17- Hiện phương pháp tổng hợp trạng thái rắn tỏ không thích hợp để điều chế oxit sắt nano nhiệt độ cao làm tăng kích thước hạt Nhiều phương pháp tổng hợp phát triển nhằm điều chế oxit sắt nhiệt độ thấp phương pháp sol-gel, thủy nhiệt, nhiệt phân dung môi không nước… Với mục đích sử dụng khác mà người ta tạo sản phẩm có đặc trưng riêng hình thái tính chất Phương pháp truyền thống để điều chế γ-Fe2O3 tổng hợp Fe3O4, sau oxi hóa với nhiệt độ < 250oC γ-Fe2O3 không bền nhiệt độ cao, dễ chuyển oxit bền α – Fe2O3 Ở 130oC Fe3O4 chuyển thành γ-Fe2O3 khoảng 480oC đến 540oC γ-Fe2O3 chuyển α – Fe2O3 [5] Khi sử dụng ancol lauryl làm dung môi, người ta thu γ-Fe2O3 đơn pha khoảng nhiệt độ 300oC đến 400oC Ảnh hưởng dung môi đến kích thước, hình thái học từ tính tinh thể nano γ-Fe2O3 khảo sát Kết cho thấy sử dụng dung môi ancol lauryl thu hạt γ-Fe2O3 hình sợi có kích thước hạt nhỏ độ bão hòa từ cao dùng axit lauric [1] Người ta tổng hợp thành công tinh thể γ-Fe2O3 có kích thước 13nm oxi hóa Fe(CO)5 có mặt axit oleic trimetyl amin Một số polime polyetylen oxit (PEO), polyacrylamit (PAM), polyvinylpyrolidone (PVP) sử dụng để tổng hợp oxit nano γ-Fe2O3 [4] Tuy nhiên, γ-Fe2O3 đơn pha tạo thành dùng PEO Khi nhiệt phân tiền chất γ-FeO(OH) 240oC người ta thu γ-Fe2O3 nung 680oC, γ-Fe2O3 chuyển hoàn toàn pha α – Fe2O3 kích thước < 16nm tạo thành phân hủy phức chất sắt với trioctylamin 300 oC phân hủy Fe(CO)5 octyl etyl axit oleic axit lauric [10] Các kết cho thấy hiệu phương pháp phân hủy nhiệt việc tổng hợp oxit sắt Tuy nhiên, có mặt lượng dư chất hoạt động bề -18- mặt làm ảnh hưởng đến diện tích bề mặt hạt oxit tạo thành Hơn nữa, việc tái sử dụng dung môi độc hại có hoạt tính bề mặt gây bất lợi hoạt tính sinh học sản phẩm Oxit nano α – Fe2O3 tổng hợp từ axit stearic muối nitrat 125oC Khi nung mẫu 300oC – 500oC hạt α – Fe2O3 có kích thước tăng từ 8.9 – 25 nm [1] Các hạt α – Fe2O3 tạo thành từ dung dịch chứa polyme PVA có bổ sung đường sucrose có diện tích bề mặt riêng (35 m2/g) lớn gấp 1.5 lần so với điều chế từ dung dịch chứa EDTA (20 m2/g) Khi sử dụng phương pháp sol-gel dùng etylen glicol monometyl, nung nhiệt độ 400oC – 700oC người ta thu α – Fe2O3 Khi tổng hợp α – Fe2O3 phương pháp thủy nhiệt, người ta dùng poli vinyl ancol (PVA) để làm giảm kết bám hạt oxit sắt Ảnh hưởng nồng độ Fe(NO)3 PVA đến kích thước hạt khảo sát 1.1.2.3 Sắt(II, III) oxit Sắt(II, III) oxit hay oxit sắt từ oxit sắt có màu đen (Hình 4) Trong sắt thể hóa trị II III với công thức Fe3O4 hay viết thành [FeO x Fe2O3], tỷ trọng 5.17 g/cm3, điểm nóng chảy 1597oC Hình 4: Sắt(II, III) oxit -19- Fe3O4 có cấu trúc spinel, số phân tử ô sở Cấu trúc spinel xem tạo từ mặt phẳng xếp chặt ion O 2- với lỗ trống tứ diện lỗ trống bát diện lấp đầy ion kim loại Fe2+ Fe3+ [5] Oxit sắt từ tạo nhờ phản ứng: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 Dựa đặc tính vật lý, hóa học, nhiệt học học Fe 3O4 ứng dụng sinh học làm tác nhân tăng độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân, phân tách chọn lọc tế bào, tạo hiệu ứng tăng thân nhiệt cục xử lý tế bào bệnh dẫn truyền thuốc hướng đích 1.2 Vật liệu MgO 1.2.1 Tính chất vật lý Magie oxit MgO (còn gọi magnesia) dạng bột trắng (Hình 5a), có khả hút ẩm, nhiệt độ nóng chảy lớn 2500 oC, không tan nước (8,4.10-4% 18oC) Nó có trọng lượng phân tử 40,3 g/mol Hệ số giãn nở nhiệt : 0,026 Cấu trúc tinh thể MgO thuộc dạng lập phương đơn giản tương tự tinh thể muối ăn NaCl [3] (Hình 5b) Hình 1.5: a- Magie oxit, b- Cấu trúc tinh thể MgO 1.2.2 Tính chất hóa học -20- 3.1.1.3 Hình thái học vật liệu Ảnh chụp SEM hai mẫu vật liệu M1 (nung 600oC) M1.1 (nung 500oC 2h) trình bày hình 3.5 Nhìn chung ảnh chụp rõ nét hình thái học vật liệu Tuy nhiên, sơ thấy nung nhiệt độ cao (là 600 oC) hạt bị kết tập nhiều thành đám lớn so với nung nhiệt độ 500oC Nhận xét phù hợp với kết XRD xác định Hình 3.5 Ảnh chụp SEM mẫu M1 mẫu M1.1 3.1.2 MgO tổng hợp thông qua sản phẩm trung gian Mg(OH)2 Phương trình phản ứng: Mg(CH3COO)2 + 2NaOH → 2CH3COONa + Mg(OH)2 + 4H2O Mg(OH)2 → MgO + H2O Mẫu sau tổng hợp kí hiệu mẫu M2 -41- 3.1.2.1 Đặc trưng nhiệt vật liệu Mg(OH)2 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu Mg(OH)2 đưa hình 3.6 Trên đường TG/DTG mẫu Mg(OH)2 phần giảm không đáng kể ban đầu khoảng 50oC – 200oC nước ẩm, ta thấy giai đoạn giảm khối lượng rõ rệt với cực đại khoảng 370 oC tương ứng pic tỏa nhiệt 370oC đường DTA Mức giảm khối lượng giai đoạn (kéo dài đến 400oC) 31,03%, hoàn toàn phù hợp với tính toán lý thuyết giảm khối lượng Mg(OH)2 phân hủy thành MgO (cũng 31,03%) Hình 3.6: Giản đồ TGA mẫu Mg(OH)2 Từ kết sơ xác định nhiệt độ phân hủy thích hợp cho Mg(OH)2 khoảng 400oC -42- 3.1.2.2 Đặc trưng cấu trúc vật liệu MgO tổng hợp (mẫu M2) Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) mẫu đưa hình 3.7 Hình 3.7: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu M2 Nhìn vào giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy tương tự giản đồ XRD mẫu M1 (điều chế từ MgC2O4) xuất rõ nét tách biệt vạch nhiễu xạ vị trí 2θ 37.0; 42.775; 62.5; 74.5 cường độ mạnh biểu thị độ tinh thể MgO cao Tất đỉnh thống với đỉnh tiêu chuẩn MgO không thấy xuất vạch nhiễu xạ pha lạ cho phép khẳng định mẫu tổng hợp đơn pha MgO Tính toán theo phương trình Scherrer sở vạch đặc trưng tương ứng với mặt (200) có giá trị độ rộng độ cao nửa cường độ cực đại B = 0.01166 rad (2θ = 42.747, λ = 1.54056 Ao, K = 0.9), xác định kích thước tinh thể trung bình mẫu d = 12.469 nm gần kích thước hạt M1 Phổ hồng ngoại FT-IR mẫu trình bày hình 3.8 -43- Hình 3.8: Phổ hồng ngoại FT-IR mẫu M2 Khác với phổ hồng ngoại mẫu M1, phổ hồng ngoại mẫu M2 thể dao động hai loại liên kết O-H Một dao động nhóm OH bề mặt nước hấp thụ xuất tương tự với mẫu M1 vùng 34003550 cm-1 1650 cm-1 Ngoài ra, vạch phổ vùng 3712 1451 cm-1 (có thể chồng chập với vạch dao động nhóm CO32-) qui cho dao động hóa trị biến dạng tương ứng nhóm OH liên kết với Mg Vạch 3712 cm1 yếu chứng tỏ lượng Mg(OH)2 lại chưa phân hủy hết không đáng kể (do không phát giản đồ XRD) 3.1.2.3 Đặc trưng SEM vật liệu Ảnh SEM mẫu M2 so sánh với mẫu M1 hình 3.9 Có thể thấy khác rõ rệt hình dạng hai mẫu Mẫu M1 hình thành dạng hạt có tập hợp rõ rệt mẫu M2, MgO dạng mỏng xếp đan xen -44- (a) (b) Hình 3.9 Ảnh SEM hai mẫu vật liệu MgO M1 (3.8a) M2 (3.8b) Các kết xác định đặc trưng hai vật liệu tạo thành chưa cho thấy ưu điểm vượt trội loại vật liệu Tuy nhiên, trình thí nghiệm, nhận thấy việc điều chế MgO từ MgC2O4 có thuận lợi so với điều chế từ Mg(OH)2, đặc biệt giai đoạn rửa sản phẩm môi trường trung tính Đồng thời hiệu suất sản phẩm thu cao Đây yếu tố cần cân nhắc lựa chọn phương pháp chế tạo MgO 3.2 Vật liệu Fe/MgO Sau điều chế MgO, vật liệu Fe/MgO chuẩn bị phương pháp tẩm ướt dung dịch muối sắt lên MgO Sử dụng dung dịch muối sắt Fe(NO3)3 Thí nghiệm tiến hành với loại MgO: MgO thương mại hai mẫu MgO tổng hợp (M1 M2) Thực thí nghiệm với hàm lượng Fe3+/MgO khoảng 6% - 30% Để xác định đặc trưng vật liệu Fe/MgO, sử dụng phương pháp: XRD, EDX, FTIR phương pháp SEM 3.2.1 Đặc trưng cấu trúc ảnh hưởng nồng độ Fe đến cấu trúc vật liệu -45- Trên hình 3.10 giản đồ XRD mẫu Fe/MgO với tăng dần % khối lượng Fe3+ mẫu: 6% (b), 15% (c), 25% (d), 30% (e) Hình 3.10: Giản đồ XRD vật liệu MgO M1(a) mẫu Fe/MgO với nồng độ Fe 6%(b), 15%(c), 25%(d), 30%(e) ( #) pha MgO, (*) pha Fe2O3 Với mẫu Fe/MgO có nồng độ Fe 6-25%, giản đồ XRD xuất vạch đặc trưng cho MgO Chỉ riêng mẫu nồng độ Fe 30%, xuất thêm vạch đặc trưng cho cấu trúc spinel đảo maghemit γ-Fe2O3 Tuy vậy, cường độ vạch nhỏ (hình 3.11) Theo nhiều tài liệu [9, 10, 19, 20], điều giải thích sắt nằm phân tán mạng MgO với kích thước nhỏ Chỉ tăng hàm lượng Fe lên cao, tới 30%, phần oxit sắt hình thành riêng rẽ mạng MgO, phát giản đồ XRD Tính toán theo phương trình Scherrer mẫu (b), (c), (d), (e) sở vạch đặc trưng ứng với mặt (200) có giá trị độ rộng độ cao nửa cường độ cực đại tương ứng với B = 0.0125 rad, 0.01392 rad, 0.0153 rad, 0.0149 (2θ = 42.755, 42.786, 42.807, 42.661, λ = 1.54056 Ao, K = 0.9), xác định kích thước tinh thể trung bình cá mẫu tương ứng d = 11.91nm, 10.71nm, 9.73nm, 9.98nm -46- So sánh với giản đồ XRD mẫu MgO M1 (3.10a): xuất vạch nhiễu xạ đặc trưng MgO, giản đồ mẫu Fe/MgO thấy rõ vạch nhiễu xạ trở nên sắc nét, giảm cường độ đặc biệt mở rộng vạch ngày tăng tăng nồng độ Fe Điều cho thấy giảm kích thước hạt rõ rệt tạo thành vật liệu Fe/MgO Hình 3.11: Giản đồ XRD (được dãn rộng) vật liệu MgO M1(a) mẫu Fe/MgO với nồng độ Fe 6%(b), 15%(c), 25%(d), 30%(e)( #) pha MgO(*) pha Fe2O3 Khi đo phổ FTIR (hình 3.12) tiến hành với mẫu lượng Fe3+/MgO 15%: ngâm tẩm sắt MgO thương mại kí hiệu FM, MgO lấy từ M1 kí hiệu FM1, MgO lấy từ M2 kí hiệu FM2 Phổ FTIR mẫu Fe/MgO không cho thấy phân biệt ba mẫu So với phổ FTIR mẫu MgO, phổ hồng ngoại mẫu Fe/MgO xuất dải hấp thụ khoảng 1385 cm-1 đặc trưng cho NO3- -47- (b) -48- (c) Hình 3.12: Phổ FT-IR mẫu FM (a), FM1 (b) FM2 (c) 3.2.2 Xác định thành phần nguyên tố Hai mẫu Fe/MgO với 6% 15% Fe chọn để phân tích thành phần nguyên tố vật liệu Fe/MgO Phổ EDX đại diện mẫu Fe 15% hình 3.13 001 MgKa 6400 5600 OKa 4800 FeLl FeLa 1600 800 FeKa 2400 FeKb 3200 FeKesc Counts 4000 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 keV Hình 3.13: Phổ EDX mẫu FM1 (Fe 15%) Kết EDX: -49- 9.00 10.00 Mẫu O (% kl) Mg (% kl) Fe (% kl) EDX Tính toán EDX Tính toán EDX Tính toán 15% Fe 36,76 34 44,04 51 19,21 15 6% Fe 39,97 37,6 53,41 56,4 6,62 Phân tích EDX xác định có mặt nguyên tố Mg, O Fe mẫu không lẫn nguyên tố khác So với tính toán lượng Fe mong muốn đưa vào, lượng Fe xác định có cao Tương tự vây, hàm lượng O Mg xác định có sai khác so với tính toán lý thuyết Điều vừa độ đồng mẫu, vừa sai số phép đo EDX 3.2.3 Đặc trưng SEM vật liệu Fe/MgO Ảnh SEM mẫu Fe/MgO với 15% Fe đưa hình 3.14 Đối với vật liệu Fe/MgO, có phân tán hợp chất sắt màng MgO, điểm bật thấy ảnh SEM tất mẫu tồn hạt kích thước nhỏ với biên hạt rõ nét so với vật liệu MgO trước tạo thành composite với Fe(NO3)3 Có thể giải thích đặc điểm thú vị phân tán tốt Fe bề mặt MgO hạn chế trình kết tập hạt MgO dẫn đến hình thành vật liệu Fe/MgO với hạt nhỏ tương đối đồng kích thước Từ ảnh SEM, sơ xác định kích thước hạt vật liệu nằm khoảng 20-30 nm mẫu FM1 (MgO chuẩn bị từ MgC2O4) quan sát thấy kích thước hạt dường nhỏ -50- Chú ý từ giản đồ XRD, kích thước tinh thể trung bình mẫu FM Fe/Mg) 15% Fe xác định khoảng 10nm, thấy tượng tập hợp hạt giảm nhiều so với mẫu MgO (tạo thành tập hợp hạt lớn ảnh SEM) Kết hợp với nhận xét yếu tố thuận lợi thưc nghiệm nhắc đến phần trên, cho MgO chuẩn bị từ MgC2O4 thích hợp để điều chế vật liệu Fe/MgO (a) (b) (c) Hình 3.14: Ảnh SEM mẫu vật liệu Fe/MgO FM (a), FM1 (b) FM2 (c) -51- KẾT LUẬN Dựa kết nghiên cứu, rút số kết luận sau: Đã tổng hợp vật liệu nano MgO đơn pha theo hai phương pháp: phương pháp điều chế thông qua sản phẩm trung gian MgC2O4 phương pháp điều chế thông qua sản phẩm trung gian Mg(OH)2 Đã tổng hợp vật liệu Fe/MgO phương pháp ngâm tẩm ướt dung dịch muối sắt Fe(NO3)3 lên hai loại vật liệu MgO điều chế Các kết xác định đặc trưng vật liệu cho thấy sắt phân tán mạng MgO, tạo thành vật liệu với kích thước hạt nhỏ đồng Quá trình thực nghiệm cho thấy MgO chuẩn bị từ MgC 2O4 thích hợp để điều chế vật liệu Fe/MgO -52- TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Đào Ngọc Nhiệm (2009) “Tổng hợp α-Fe2O3 kích thước nanomet phương pháp đốt cháy gel sử dụng để hấp phụ Asen” Tuyển tập báo cáo hội nghị xúc tác-hấp phụ toàn quốc lầm thứ Vũ Đăng Độ (2004), Các phương pháp vật lý hóa học, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Thị Hạnh (2010), Tổng hợp vật liệu gốm diopzit CaO.MgO.2SiO2 nghiên cứu ảnh hưởng talc đến cấu trúc, tính chất vật liệu, Luận văn thạc sỹ, Đại học khoa học tự nhiên – ĐHQG Hà Nội GS.TSKH Nguyễn Công Hào, PGS.TS Trần Hoàng Hải (2006-2008), Tổng hợp điều chế số vật liệu oxit sắt kích thước nano số ứng dụng công nghệ y sinh học, sở KHCN TP Hồ Chí Minh Hoàng Nhâm (2000), “Hóa Vô Cơ”, Tập 3, NXB Giáo Dục Nguyễn Đình Triệu (2007), “Các phương pháp phổ hóa học hữu hóa sinh”, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Tiếng Anh: Hangzhou, Zhejiang, P R china (2008), Prepation of nano-MgO using ultrasonic method and characteristics, College of Pharmaceutical Sience, Zhejiang University ò Technology, 310014 En.wikipedia.org/wiki/ Magnesium_oxide Eun-Ku Lee, Kwag-Deog Jung, Oh-Shim Joo and Yong-Gun Shul (2004), Selective Oxidation of Hydrogen Sulfide to Elemental Sulfur with -53- Fe/MgO Catalysts in a Slurry reactor, Department of Chemical Engineering, Yonsei Univesity, Seoul 120-749, Korea, Eco-nano Center, Korea Institute ò science and technology, p.O.Box 131, Cheongryang, Seoul 136-791 10 Guobing Yan , Yubo Jiang , Chunxiang Kuang , Shuai Wang , Haichao Liu , Yan Zhang and Jianbo Wang (2010), Nano-Fe2O3-catalyzed direct borylation of arenes, Department of Chemical Engineering, Tongjy university, Shanghai 200092 11 Http://nanoall.blogspot.com/2010/09/nano-magnesium-oxide.html “Nano magniesium oxide” 12 Huang L, Li DQ, Lin YJ, Wei M, Evans DG, Duan X (2005), Controllable preparation of Nano-MgO and investigation of its bactericidal properties, Key Bolatory of Science and Technology of Controllabe, Chemical reactions, Ministry of Education Beijing University of Chemistry Technology, Bejing 100029 PR China 13 K Venkateswara Rao, C S Sunandana (2008), Structure and microstructure of combustion synthesized MgO nanoparticles and nanocrystalline MgO thin films synthesized by solution growth route, J Mater Sci 43:146–154 14 Kwang-Deog Jung, Oh-Shim Joo, Seong-Hoon Choo, Sung-hwan Han (2003), Catalytic wet oxidation of H2S to sulfur on Fe/MgO catalyst, Korea Institute of Science and Tecgnology, P.O.Box 131, Cheonggryang, Seoul, South Kerea Derpartment of Chemistry, Hanyang University, P.O.Box 131, Cheonggryang, Seoul, South Kerea -54- 15 Niratitsai Rakmak Wisitree Wiyaratn and Juntima Chungsiripon (2009), Synthesis of Fe/MgO Nano-Crystal Catalyst using Aqueous solution Technique for Hydrogen Sulfide Removal, Derpartment of Chemical Engineering, Faculty of Engineering Prince of songkla University, Songkhla, 90112, Thailand Derpartment of Production Technology Education, Faclty of Industrial Education and Technology King Mongkut’s University of Technology, Tonburi, 10140, thailand 16 T Lopez, I.garcia-cruz, and R.gomez (1991), Synthesis of Magnesium Oxide by the Sol-Gel Method: Effect of the pH on the Surace, Hydroxylation,Journal of catalysis 127, 75-85 17 Xianchun Chen- Jun Ou- Yan Wei- Zhongbin Huang- Yunqing KangGuangfu Yin, (2010), Effect of MgO contents on the mechanical properties and biological performances of bioceramics in the MgO.CaO.SiO2, J Mater Sci: Mater Med, pp, 1463- 1471 -55- [...]... xảy ra sự chuyển điện tử giữa kim loại và chất mang tạo nên những thay đổi về các tính chất của xúc tác; tính axit mạnh của các nhóm hydroxyl trên bề mặt MgO liên quan trực tiếp đến hoạt tính xúc tác của vật liệu [7,14] Chất mang MgO ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt tính cũng như độ chọn lọc của xúc tác -24- Xúc tác Fe/MgO thường được điều chế bằng phương pháp tẩm ướt một muối Fe(III) trên chất mang MgO Trong... thời gian thử nghiệm tại nhiệt độ phòng Khác với quá trình lỏng cũng thực hiện bằng cơ chế oxi hóa khử trên xúc tác Fe cần phải kiểm soát độ pH và cần một số tác nhân khác để ổn định chất xúc tác, xúc tác nano Fe/MgO không đòi hỏi phải kiểm soát độ pH cũng như thêm các tác nhân ổn định [13] Chất xúc tác nano Fe/MgO trong hệ thống không đồng nhất có tiềm năng trong việc loại bỏ H2S vì nó có thể được tái... phần Fe2O3 tồn tại bên ngoài mạng MgO [12] Vật liệu được chuẩn bị bằng phương pháp tẩm ướt sau đó nung ở nhiệt độ cao Các kết quả nghiên cứu cũng khẳng định sự tồn tại ở dạng phân tán mịn của các cation Fe3+, các đám oxit của Fe(III) và một phần MgFe2O4 trong sản phẩm tạo thành [12] Những năm gần đây, vật liệu Fe/MgO đã được phát triển như một vật liệu xúc tác oxy hóa H2S tạo thành lưu huỳnh nguyên... Đối với MgO, diện tích bề mặt khoảng trên 300m2/g đã có thể được xem là một giá trị rất lớn [15] Với ưu thế diện tích bề mặt cao, ứng dụng nổi bật của MgO hoạt tính là trong lĩnh vực xúc tác 1.3 Vật liệu Fe/MgO Vật liệu xúc tác sắt trên một số chất mang là các oxit MgO, Al2O3, SiO2 và ZrO2 thời gian gần đây đã nhận được rất nhiều sự chú ý của các nhà nghiên cứu Trong số các chất mang này, MgO được đặc... hoá của -28- vật liệu, xác định được độ ẩm, hơi nước, ảnh hưởng của môi trường lên vật liệu và một số thông tin khác 1.4.4 Phƣơng pháp xác định thành phần nguyên tố (EDX) Phổ tán sắc năng lượng tia X hay phổ tán sắc năng lượng (Energy dispersive X-ray spectroscopy, EDX hay EDS) là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các... EDX chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử Ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao tương tác với vật rắn Khi chùm điện tử có năng lượng cao được chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với nguyên... kết tủa nhiều lần bằng nước cất đến pH trung tính Sấy khô sản phẩm ở 100oC sau đó nung ở 400oC trong 3 giờ Ta được sản phẩm kí hiệu là M2 2.2.2 Tổng hợp vật liệu Fe/MgO Vật liệu Fe/MgO được điều chế bằng phương pháp tẩm ướt dung dịch muối sắt lên vật liệu MgO Sử dụng dung dịch muối sắt Fe(NO3)3 Thí nghiệm được tiến hành với 3 loại MgO: MgO thương mại và hai mẫu MgO tổng hợp được (M1 và M2) Bột MgO được... JEOL JJM 6496-JED 230 tại Viện Khoa học vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam -35- CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Vật liệu MgO Như đã trình bày ở phần trên, trong phản ứng tổng hợp, điều kiện phản ứng có ảnh hưởng rất quyết định đến tính chất của sản phẩm MgO tạo thành Trong quá trình thực nghiệm chúng tôi đã tiến hành các thí nghiệm tổng hợp vật liệu nano MgO theo hai phương pháp: phương... tồn tại của các nhóm chức axit trên bề mặt vật liệu Các vạch hấp thụ đặc trưng cho các oxit nói chung và MgO nói riêng thường nằm trong vùng dưới 1000 cm-1 (689.5 cm-1, 646.6 cm-1) Tuy nhiên trong vùng này, vạch phổ thường khá nhỏ, phức tạp và khó xác định Hình 3.4: Phổ hồng ngoại FT-IR của mẫu M1 -40- 3.1.1.3 Hình thái học vật liệu Ảnh chụp SEM của hai mẫu vật liệu M1 (nung ở 600oC) và M1.1 (nung ở 500oC... 3.1.2.3 Đặc trưng SEM của vật liệu Ảnh SEM của mẫu M2 được so sánh với mẫu M1 trên hình 3.9 Có thể thấy sự khác nhau rõ rệt về hình dạng của hai mẫu Mẫu M1 được hình thành ở dạng hạt có sự tập hợp rõ rệt trong khi ở mẫu M2, MgO ở dạng tấm mỏng sắp xếp đan xen -44- (a) (b) Hình 3.9 Ảnh SEM của hai mẫu vật liệu MgO M1 (3.8a) và M2 (3.8b) Các kết quả xác định đặc trưng của hai vật liệu tạo thành chưa cho
- Xem thêm -

Xem thêm: Vật liệu xúc tác FeMgo, Vật liệu xúc tác FeMgo, Vật liệu xúc tác FeMgo

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Từ khóa liên quan

Nạp tiền Tải lên
Đăng ký
Đăng nhập