ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM XUÂN THẮNG NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG CHUYỂN HÓA FRUCTOZƠ THÀNH 5-HYDROXYMETHYLFURFURAL TRÊN XÚC TÁC MCM-41 ĐƢỢC SUNFO HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội-tháng 12/ 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM XUÂN THẮNG NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG CHUYỂN HÓA FRUCTOZƠ THÀNH 5-HYDROXYMETHYLFURFURAL TRÊN XÚC TÁC MCM-41 ĐƢỢC SUNFO HĨA Chun nghành: Hóa dầu Mã số: Chun ngành đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN THANH BÌNH Hà Nội- Tháng 12/2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.Ngyễn Thanh Bình thầy giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn, nhiệt tình bảo vấn đề học thuật tạo điều kiện sở vật chất nhƣ thời gian suốt trình em làm thực nghiệm hoàn thành luận văn Em chân thành cảm ơn toàn thể thầy khoa mơn tận tình truyền đạt kiến thức chuyên môn nhƣ kiến thức sống Tạo điều kiện cho em có môi trƣờng học tập nghiên cứu chuyên nghiệp Xin gửi lời cảm ơn tới anh, chị,em học viên sinh viên mơn góp sức tạo nên môi trƣờng nghiên cứu đầy nghiêm túc thân thiện Cuối em xin kính chúc quý thầy cô dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Chúc anh, chị, em học viên sinh viên luôn cố gắng công tác học tập nghiên cứu Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Học viên PHẠM XUÂN THẮNG MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Nhiên liệu sinh học 1.1.1.Phân loại nhiên liệu sinh học 1.1.2 Tình hình phát triển nhiên liệu sinh học từ sinh khối 1.2 Tổng hợp nhiên liệu sinh học từ lignocellulose 1.2.1 Thành phần sinh khối lignocellulose 1.2.2 Sơ chế nguyên liệu sinh khối lignocellulose 1.2.3 Hƣớng nghiên cứu chuyển hóa ligoxenlulose thành nhiên liệu 1.2.4 Chuyển hóa furans thành nhiên liệu sinh học 1.3 Hydroxymethylfurfuran (HMF) 10 1.3.1 Tính chất ứng dụng hydroxymethylfurfuran (HMF) 10 1.4 Xúc tác tổng hợp 5- hydroxymethylfurfuran 12 1.4.1.Xúc tác đồng thể 12 1.4.2 Xúc tác dị thể 12 1.5 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 22 1.5.1 Mục tiêu 22 1.5.2 Nội dung nghiên cứu 22 2.1.Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu mao quản trung bình MCM-41 23 2.1.1 Hóa chất thiết bị 23 2.2 Chức hóa nhóm –SO3H lên bề mặt MCM-41 24 2.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng xúc tác 24 2.3.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 24 2.3.2 Các phƣơng pháp hiển vi điện tử 26 2.3.3 Phổ hồng ngoại IR 31 2.3.4 Phổ tán xạ lƣợng tia X( EDX): 32 2.4 Phƣơng pháp tổng hợp HMF 33 2.4.1 Hóa chất thiết bị 33 a Hóa chất 33 b Thiết bị 33 2.4.2 Quy trình thực nghiệm 34 2.5 Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính xúc tác 35 2.5.1 Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao ( HPLC ) 35 2.5.2 Thực nghiệm 35 CHƢƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Đặc trƣng xúc tác 37 3.1.1 Kết nhiễu xạ tia X (XRD) MCM-41 37 3.1.2 Kết ảnh hiển vi điện tử quét SEM MCM-41 37 3.1.3.Kết ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM MCM-41 38 3.1.4.Kết phổ tán xạ lƣợng tia X ( EDX): 40 3.1.5 Kết phổ hồng ngoại (IR) 41 3.2 Hoạt tính xúc tác 43 3.2.1 Đƣờng chuẩn fructose, HMF 43 3.2.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ phản ứng 44 3.2.3 Ảnh hƣởng thời gian phản ứng 45 3.2.4 Ảnh hƣởng hàm lƣợng Fructozo tới phản ứng 46 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC VIẾT TẮT CTAB Cetyl trimethyl amonium bromide IUPAC Quy định chung danh pháp quốc tế chất hóa học MCM-41 Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lục lăng MQTB Mao quản trung bình SEM Scanning Electron Microscopy (hiển vi điện quét) TEM Tranmission Electron Microscopy (hiển vi điện tử truyền qua) TEOS Tetraethyl Orthosilicate UV-VIS Ultraviolet – Visible (tử ngoại khả kiến) XRD X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ Rơnghen) DMSO Dimethylsulfoxide [BMIM][Cl] 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride; [BMIM][BF4] 1-butyl 3-methyl imidazolium tetrafluoroborate; [BMIM][PF6] 1-butyl 3-methyl imidazolium hexafluorophosphate; DMF NMP Dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidinone; MIBK Methyl isobutyl ketone; DCM Dichloromethane; HT Mg–Al hydrotalcite; TPA 12-tungstophosphoric acid (H3PW12O40); MPA 12-molybdophosphoric acid (H3PMo12O40); TSA 12-tungstosilicic acid (H3SiW12O40); MSA 12-molybdosilicic acid (H3SiMo12O40); [BDMIM][Cl] 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium chloride; [BMPy][Cl] 1-butyl-3-methylpyridinium chloride; [EMIM][Cl] 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Một số nguồn thực vật có nguồn gốc làm nhiên liệu sinh học Hình 1.2: Tỉ lệ thành phần lignoxenllulo Hình 1.3: Thành phần hóa học vi sợi xenlulozơ Hình 1.4: Phản ứng chuyển hóa HMF thành ankan lỏng 10 Hình 1.5: Cấu trúc hóa học HMF 11 Hình 2.1: Quy trình tổng hợp vật liệu mao quản trung bình MCM-41 23 Hình 2.2: Sự phản xạ tia X mặt tinh thể 25 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử quét 28 Hình 2.4: Sơ đồ ngun lí kính hiển vi điện tử truyền qua 29 Hình 2.5: Sơ đồ cho thấy phong phú thông tin thu từ tương tác chùm điện tử với mẫu nghiên cứu hiển vi điện tử 30 Hình 2.6: Sơ đồ thiết bị phản ứng tổng hợp HMF từ fructozơ 34 Hình 3.1: Giản đồ XRD mẫu MCM-41 37 Hình 3.2: Ảnh SEM mẫu MCM-41 38 Hình 3.3: Ảnh TEM MCM-41 39 Hình 3.4: Phổ EDX mẫu MCM-41 40 Hình 3.5: Hình ảnh EDX mẫu MCM-41sunfo hóa 41 Hình 3.6: Phổ hồng ngoại mẫu MCM-41 42 Hình 3.7: Phổ hồng ngoại mẫu -SO3H/ MCM-41 42 Hình 3.8: Đường chuẩn HMF 43 Hình 3.9: Sự phụ thuộc hiệu suất HMF theo nhiệt độ phản ứng 44 Hình 3.10: Sự phụ thuộc hiệu suất HMF theo thời gian phản ứng 45 Hình 3.11: Sự phụ thuộc hiệu suất HMF theo hàm lượng Fructozo phản ứng 47 DANH MỤC BẢNG Hình 1.1 Một số nguồn thực vật có nguồn gốc làm nhiên liệu sinh học Bảng 1.1: Một số hợp chất quan trọng tổng hợp từ HMF 11 Bảng1.2: Chuyển đổi carbohydrate thành HMF điều kiện dị thể 18 Bảng 3.1: Kết phân tích nguyên tố theo phương pháp EDX mẫu vật liệu MCM-41 40 Bảng 3.2: Kết phân tích nguyên tố theo phương pháp EDX mẫu vật liệu MCM-41 sunfo hóa 41 Bảng 3.3: Kết tính tốn phản ứng xúc tác -SO3H/ MCM-41 dung môi DMSO nhiệt độ khác 44 Bảng 3.4: Kết tính tốn phản ứng xúc tác -SO3H/ MCM-41 dung môi DMSO thời gian khác 45 Bảng 3.5: Kết tính tốn phản ứng xúc tác -SO3H/ MCM-41 dung môi DMSO hàm lượng Fructozơ khác 46 MỞ ĐẦU Trong bối cảnh nhiện liệu hóa thạch (dầu mỏ, than đá,…) có nguy cạn kiệt trở nên đắt đỏ, trái đất nóng lên gia tăng phát thải khí cacbonic từ q trình sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch Việt Nam nhƣ quốc gia giới tăng cƣờng mối quan tâm tìm nguồn lƣợng thay đảm bảo hai yếu tố nguồn lƣợng dài hạn, tái tạo đƣợc thân thiện với môi trƣờng Nhiên liệu sinh học đáp ứng đƣợc yếu tố Nhiên liệu sinh học (Biofuels) loại nhiên liệu đƣợc hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) nhƣ nhiên liệu chế xuất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc ( lúa mỳ, ngô, đậu tƣơng ),chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải công nghiệp (mùn cƣa, sản phẩm gỗ thải, bã mía ) So với nhiên liệu hóa thạch truyền thống, nhiên liệu sinh học có nhiều ƣu điểm bật sau: Thân thiện với mơi trường: Có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trình sinh trƣởng (quang hợp) lại sử dụng điơxít cácbon (khí nhà kính) nên đƣợc xem nhƣ khơng góp phần làm trái đất nóng lên Nguồn nhiên liệu tái sinh: Các nhiên liệu lấy từ hoạt động sản xuất nơng nghiệp tái sinh Chúng giúp giảm lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống Một nhiên liệu sinh học đƣợc triển khai ứng dụng thƣơng mại sản phẩm xăng sinh học (Biogasoline) Đây loại nhiên liệu lỏng, có sử dụng ethanol nhƣ loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì Ethanol đƣợc chế biến thơng qua q trình lên men sản phẩm hữu nhƣ tinh bột, lignocellulose Ethanol đƣợc pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học thay hồn tồn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống Tuy nhiên, việc sản xuất ethanol sinh học từ nguồn tinh bột thực phẩm (nhiên liệu sinh học hệ thứ nhất) đƣợc cho không bền vững ảnh hƣởng tới an ninh lƣơng thực Khả sản xuất với quy mơ lớn cịn nguồn cung cấp khơng ổn định phụ thuộc vào thời tiết nông nghiệp Gần đây, nhiên liệu sinh học hệ thứ hai đời với ƣu tiên nguồn nguyên liệu bền vững Thế hệ nhiên liệu sinh học thứ hai từ lignocellulose đƣợc thải từ ngành lâm nghiệp, nông nghiệp, công nghiệp giấy chí từ hợp chất gây ô nhiễm môi trƣờng Sử dụng sinh khối lignocellulose tạo phụ gia cho xăng nhƣ hợp chất 2,5-dimetylfuran (DMF) hay xăng sinh học (theo chuỗi phản ứng: Xenlulose  glucose (fructose) 5- hydroxylmethylfurfuran (HMF)  2,5-dimetylfuran (DMF), hay  phản ứng adol hóa tạo n-CnH2n+22 ) Trong mắt xích glucose (fructose)  HMF mắt xích quan trọng HMF đƣợc nhà hóa học tìm từ kỉ 19, nhiên hiệu suất độ chọn lọc sản phẩm HMF thấp Nhƣng thập kỉ gần đây, số phƣơng pháp tổng hợp HMF đƣợc đƣa cách sử dụng xúc tác đồng thể dị thể có đề cập đến xúc tác axit cho thấy kết khả quan Với vai trị quan trọng khả thƣơng mại hóa cao HMF quy trình tổng hợp xăng sinh học, luận văn này, nghiên cứu phản ứng chuyển hóa fructozơ thành 5- hydroxymethylfurfural xúc tác MCM-41 sunfonic hóa Cân 0,0153g HMF chuẩn pha vào bình định mức 10 ml, ta đƣợc dung dịch HMF chuẩn có nồng độ 1530ppm Từ dung dịch HMF chuẩn 1530ppm pha loãng nối tiếp thành dung dịch chuẩn HMF có nồng độ nhƣ bảng sau: Mẫu Nồng độ 76.5 45.6 38.25 15.3 1.53 (ppm) Sau đó,đo HPLC mẫu chuẩn bƣớc sóng λmax = 283nm Xác định nồng độ HMF tạo thành mẫu thực nghiệm: Lấy 0,1ml mẫu pha định mức đến 10 ml nƣớc cất, đo HPLC mẫu bƣớc sóng λmax = 283nm 36 CHƢƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc trƣng xúc tác 3.1.1 Kết nhiễu xạ tia X (XRD) MCM-41 Kết giản đồ nhiễu xạ tia X ( mẫu MCM-41 hiển thị qua hình 3.1 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample MCM41 2000 1900 d=34.526 1800 1700 1600 1500 1400 1300 Lin (Cps) 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 10 2-Theta - Scale File: Thang K24 mau MCM41-5.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: Hình 3.1: Giản đồ XRD mẫu MCM-41 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X góc hẹp cho phép xác định thông số cấu trúc mạng d100 số tế bào a0 Đây thông số quan trọng vật liệu mao quản trung bình Đối với vật liệu mao quản trung bình pic nhiễu xạ đặc trƣng nằm vùng góc hẹp 2Ѳ đổi từ 0,5-10 Trên giản đồ nhiễu xạ thấy pic có cƣờng độ lớn với khoảng cách hai mặt phản xạ d100 = 34.531A0 điều chứng tỏ vật liệu silica thu đƣợc vật liệu có mao quản trung bình 3.1.2 Kết ảnh hiển vi điện tử quét SEM MCM-41 Để khảo sát tính chất hình thái mẫu MCM-41chúng tơi tiến hành chụp ảnh SEM 37 Hình 3.2: Ảnh SEM mẫu MCM-41 Nhìn vào hình chụp SEM MCM-41 ta thấy mẫu gồm hạt có dạng hình cầu, phân bố tƣơng đối đồng với đƣờng kính khoảng 500-700nm 3.1.3.Kết ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM MCM-41 Để đánh giá cấu trúc tế vi hình thái vật liệu MCM41, ảnh TEM vật liệu đƣợc chụp giới thiệu hình 3.3 38 Hình 3.3: Ảnh TEM MCM-41 Hình ảnh chụp kính hiển vi điện tử truyền qua cho kết quan trọng tính chất bề mặt vật liệu Do phƣơng pháp đặc trƣng hiệu trình nghiên cứu bề mặt xúc tác Trên hình ảnh chụp TEM mẫu vật liệu MCM-41ta thấy rõ vật liệu có kênh mao quản lục lăng với kích thƣớc mao quản, độ trật tự độ đồng cao Vật liệu có đƣờng kính mao quản khoảng 45nm phù hợp với kết XRD trên, bề dày thành mao quản khoảng 1nm Kết 39 lần khẳng định thu đƣợc vật liệu mao quản trung bình có cấu trúc lục lăng MCM-41 3.1.4 Kết phổ tán xạ lƣợng tia X ( EDX): Phổ EDX bảng tỉ lệ, thành phần mẫu MCM-41, mẫu MCM-41 sunfo hóa đƣợc thể hình ****: Hình 3.4: Phổ EDX mẫu MCM-41 Bảng 3.1: Kết phân tích nguyên tố theo phương pháp EDX mẫu vật liệu MCM-41 Elmt Peak area Sigma P/B Ratio O K 20143 312 0.581 0.026 Si K 57386 290 3.173 0.082 Elmt Fit Sigma Inten Element Sigma Atomic Index Corrn % O K 405.6 4.035 Si K 8.9 1.150 % % 13.41 0.58 18.69 74.76 0.88 59.35 Từ hình ảnh EDX mẫu MCM-41 bảng kết phân tích nguyên tố theo phƣơng pháp EDX ta thấy mẫu MCM-41 chứa nguyên tố C, O, Si 40 Hình 3.5: Hình ảnh EDX mẫu MCM-41sunfo hóa Bảng 3.2: Kết phân tích nguyên tố theo phương pháp EDX mẫu vật liệu MCM-41 sunfo hóa Elmt Peak area Sigma P/B Ratio O K 15228 227 1.028 0.061 Si K 90200 352 7.246 0.302 S K 8582 157 1.404 0.062 Elmt Fit Sigma Inten Element Sigma Atomic Index Corrn % O K 26.1 0.942 % % 38.83 1.65 51.64 Si K 9.4 1.228 52.39 1.60 39.68 S K 1.6 1.981 6.21 0.32 4.12 Từ hình ảnh phổ EDX bảng kết phân tích nguyên tố theo phƣơng pháp EDX ta thấy mẫu MCM-41sunfo hóa ngồi ngun tố C, O, Si cịn có thêm ngun tố S chứng tỏ vật liệu MCM-41có thể đƣợc sunfo hóa thành cơng với gắn kết nhóm SO3H bề mặt 3.1.5 Kết phổ hồng ngoại (IR) [1] Phổ hồng ngoại MCM-41 đƣợc đƣa dƣới hình 2.6: 41 Hình 3.6: Phổ hồng ngoại mẫu MCM-41 Phổ hồng ngoại xúc tác axit -SO3H/ MCM-41 đƣợc đƣa dƣới hình 3.7: Hình 3.7: Phổ hồng ngoại mẫu -SO3H/ MCM-41 42 Trên phổ hồng ngoại mẫu -SO3H/ MCM-41 ( hình 3.7) có xuất hiên băng hấp thụ khoảng 1000 cm-1 1200 cm-1 đặc trƣng liên kết hóa trị S-O S=O.Và hấp phụ trùng với giao động Si-O Tuy nhiên cƣờng độ phổ IR vùng 1200 cm-1 mầu -SO3H/ MCM-41 tăng lên so với mẫu MCM-41 (pic tù hơn) nhƣ có nhóm -SO3H đính xúc tác 3.2 Hoạt tính xúc tác 3.2.1 Đƣờng chuẩn fructose, HMF Chúng tơi trình bày cách xây dựng đƣờng chuẩn fructose HMF phần trƣớc Dƣới kết thu đƣợc: Nồng độ Diện tích (ppm) pic 1.53 582589 15.3 5418729 38.25 11903178 45.6 13944682 76.5 22997827 Hình 3.8: Đường chuẩn HMF Đƣờng chuẩn HMF đƣợc xây dựng giá trị cực đại hấp thụ bƣớc sóng λ = 283 nm mẫu HMF chuẩn khoảng nồng độ 1.53 ÷ 76.5 ppm (Hình 3.8) Từ phƣơng trình đƣờng chuẩn HMF y = 295520x + 497346 xác định đƣợc nồng độ HMF mẫu thực, từ tính hiệu suất ( độ chuyển hóa ) sản phẩm HMF tạo thành phản ứng (nồng độ HMF thu đƣợc theo lý thuyết 24500ppm) 43 [HMF] = H= x 100% = x 100% [HMF]: Nồng độ HMF mẫu đo HPLC 3.2.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ phản ứng Bảng 3.3: Kết tính tốn phản ứng xúc tác -SO3H/ MCM-41 dung môi DMSO nhiệt độ khác Nhiệt độ 100 120 140 160 180 5342760 23177793 4422523 4806425 4318137 16,39 76,74 13,28 14,58 12,92 13,38 62,65 10,84 11,90 10,55 (oC) Diện tích pic Nồng độ HMF(ppm) Độ chuyển hóa (%) Hình 3.9: Sự phụ thuộc hiệu suất HMF theo nhiệt độ phản ứng Hình 3.9 biễu diễn phụ thuộc hiệu suất vào nhiệt độ phản ứng Kết cho thấy nhiệt độ phản ứng thấp (≤ 100 oC) HMF phản ứng có 44 hiệu suất thấp Hiệu suất sản phẩm thu đƣợc cao nhiệt độ phản ứng 120 o C đạt 62.6% Tại nhiệt độ phản ứng 140 oC - 180 oC , hiệu suất HMF giảm xuống thấp biến động đạt khoảng 11% Điều đƣợc giải thích, nhiệt độ cao xảy trình thủy phân HMF, nhiệt độ cao ảnh hƣởng tới độ bền tâm xúc tác, dẫn tới xúc tác hoạt tính 3.2.3 Ảnh hƣởng thời gian phản ứng Trên sở khảo sát nhiệt độ phản ứng tiến hành khảo sát thời gian phản ứng nhiệt độ tối ƣu phản ứng 120oC Thí nghiệm đƣợc tiến hành thời gian khác 30 phút, 60 phút, 120 phút 180 phút 240 phút Hiệu suất HMF thời gian đƣợc tính tốn bảng 3.4 Bảng 3.4: Kết tính tốn phản ứng xúc tác -SO3H/ MCM-41 dung môi DMSO thời gian khác Thời gian 30 60 120 180 240 tích 10109605 28676800 23177793 25285529 24847783 HMF(ppm) 32,52 95,35 76,74 83,87 82,39 Hiệu suất % 26,55 77,84 62,65 68,47 67,26 (phút) Diện pic Hình 3.10: Sự phụ thuộc hiệu suất HMF theo thời gian phản ứng 45 Nhìn vào hình 3.10 ta thấy hiệu suất HMF tăng nhanh từ 26,5% lên 77,8% thời gian tăng từ 30 phút lên 60 phút Hiệu suất giảm từ từ sau biến động với giá trị khoảng 62,6% đến 67,2% thời gian tăng lên đến 240 phút Điều giải thích hàm lƣợng HMF hình thành tăng phản ứng phụ tăng theo (tạo axit levunic, axit humic) dẫn đến hiệu suất giảm sau 60 phút phản ứng 3.2.4 Ảnh hƣởng hàm lƣợng Fructozo tới phản ứng Từ sở khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian tới phản ứng, khảo sát thay đổi hàm lƣợng Fructozơ tới phản ứng nhiệt độ tối ƣu 120 oC thời gian tối ƣu 60 phút Thí nghiệm đƣợc tiến hành hàm lƣợng Fructozơ tƣơng ứng là: 0.35g; 0.6g; 0.85g; 1g Bảng 3.5: Kết tính tốn phản ứng xúc tác -SO3H/ MCM-41 dung môi DMSO hàm lượng Fructozơ khác Hàm lƣợng Fructozo 0.35 0.6 0.85 1.1 Diện tích pic 28676800 33884305 40508477 20067244 Nồng độ HMF(ppm) 95,35 112,97 135,39 66,22 Hiệu suất % 77,84 53,79 45,51 17,20 46 Hình 3.11: Sự phụ thuộc hiệu suất HMF theo hàm lượng Fructozo phản ứng Từ hình 3.11 ta thấy hiệu suất HMF giảm dần tăng hàm lƣợng Fructozo Điều chứng tỏ sau thời gian phản ứng hoạt tính xúc tác giảm dần nên cho dù có tăng hàm lƣợng Fructozo hiệu suất HMF khơng tăng chí giảm 47 KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm thu đƣợc, rút đƣợc kết sau: - Đã tổng hợp thành công vật liệu mao quản trung bình MCM-41.Các đặc tính cấu trúc hình thái vật liệu đƣợc đánh giá qua phƣơng pháp XRD, SEM, TEM Kết cho thấy MCM-41 có dạng hạt hình cầu, đƣờng kính 500700nm có cấu trúc hình lục lăng có đƣờng kính khoảng 4-5nm - Đã tiến hành sunfonic hóa MCM-41 Kết phân tích EDX phổ hồng ngoại cho thấy sunfo hóa thành cơng vật liệu MCM-41 - Đã nghiên cứu số yếu tố ảnh hƣởng đến trình tổng hợp HMF từ fructose xúc tác -SO3H/MCM-41: thời gian, nhiệt độ phản ứng hàm lƣợng Fructozo với dung môi DMSO Hiệu suất HMF thu đƣợc cao nhiệt độ phản ứng 1200C ,thời gian 1h, khối lƣợng Fructozo 0.35g 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO * Tài liệu tiếng Việt: Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất Giáo Dục, Hà Nội Nguyễn Đình Triệu (2006), Các phương pháp vật lý ứng dụng hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Tài liệu tiếng Anh: A Aden and T Foust, Cellulose, 2009, 16, pp535–545 A S Amarasekara, L D Williams and C C Ebede, Carbohydr Res., 2008, 343, pp3021–3024 A Takagaki, M Ohara, S Nishimura and K Ebitani, Chem Commun , 2009, pp6276–6278 A Faury, A Gaset and J P Gorrichon, Inf Chim, 1981, pp214 , 203 C E Wyman, B E Dale, R T Elander, M Holtzapple, M R.Ladisch and Y Y Lee., Bioresour Technol , 2005, 96, pp2026–2032 C Lansalot-Matras and C Moreau, Catal Commun , 2003, 4, pp517–520 C Lansalot-Matras and C Moreau, Catal Commun , 2003, 4, pp517–520 10 J N Chheda and J A Dumesic, Catal Today, 2007, 123,pp 59–70 11 J Lewkowski, Arkivoc, 2001, (i), pp17–54 12 J Jae, G A Tompsett, Y Lin, T R Carlson, J Shen, T Zhang, B Yang, C E Wyman, W C Conner and G W Huber, Energy Environ Sci, 2010, 3, pp358–365 13 K Shimizu, R Uozumi and A Satsuma, Catal Commun , 2009, 10, pp1849 1853 14 M J Antal, W S L Mok and G N Richards, Carbohydr Res., 1990, 199, pp91 16 N Mosier, C E Wyman, B E Dale, R T Elander, Y Y Lee., M Holtzapple and M R Ladisch, Bioresour Technol , 2005, 96, pp673– 686 17 R J A Gosselink, E D Jong, B Guran and A Abachelir, Ind Crops Prod , 2004, 20, pp121 18 R M Musau and R M Munavu, Biomass, 1987, 13, pp 67–74 19 S Q Hu, Z F Zhang, Y X Zhou, B X Han, H L Fan, W J Li, J L Song and Y Xie, Green Chem , 2008, 10, pp1280–1283 20 T R Carlson, J Jae, Y.-C Lin, G A Tompsett and G W Huber, J Catal , 2010, 270, pp110–124 21 Vinke and H Vanbekkum, Starch/Staerke, 1992, 44, pp90–96 22 X H Qi, M Watanabe, T M Aida and R L Smith, Green Chem , 2008, 10, pp799–805 ... làm xúc tác q trình chuyển hóa fructozo thành HMF 21 1 .5 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 1 .5. 1 Mục tiêu Nghiên cứu phản ứng chuyển hóa fructozơ thành 5- hydroxymethylfurfural xúc tác MCM- 41 đƣợc sunfo. .. trăm xúc tác đồng thể xúc tác dị thể sử dụng làm chất xúc tác cho trình tổng hợp HMF từ fructose Trong luận văn này, nghiên cứu phản ứng chuyển hóa fructozơ thành 5- hydroxymethylfurfural xúc tác. .. đƣợc sunfo hóa 1 .5. 2 Nội dung nghiên cứu + Nghiên cứu tổng hợp vật liệu mao quản trung bình MCM- 41? ?ƣợc sunfo hóa + Sunfo hóa MCM- 41 + Đặc trƣng cấu trúc bề mặt vật liệu xúc tác + Nghiên cứu, khảo