BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Điền Thị Hải Yến NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA ZEOLITE 4A BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Điền Thị Hải Yến NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA ZEOLITE 4A BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN QUỐC DŨNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô khoa Vật Lý tận tình hướng dẫn, giảng dạy nhiều kiến thức mẻ bổ ích suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện trường Đại học Sư Phạm TPHCM Bên cạnh em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: – Thầy Trần Quốc Dũng, thầy hướng dẫn, bảo, sửa chữa sai sót hỗ trợ nhiều kiến thức chuyên môn để hoàn thành tốt luận văn – Anh Lưu Anh Tuyên, anh Phan Trọng Phúc, anh Đỗ Duy Khiêm Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh trực tiếp hướng dẫn thực nghiệm, giúp đỡ, bảo tận tình kiến thức tạo điều kiện để em hoàn thành tốt luận văn – Bố mẹ em, người bên cạnh giúp đỡ em mặt học tập sống Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới tất bạn bè em ủng hộ giúp đỡ nhiệt tình để em hoàn thành tốt luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 Điền Thị Hải Yến MỤC LỤC Danh mục từ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU… .1 Chương CÁC TÍNH CHẤT CỦA ZEOLITE 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển zeolite 1.2 Phân loại zeolite 1.2.1 Theo nguồn gốc 1.2.2 Theo đường kính mao quản 1.2.3 Theo chiều hướng không gian kênh cấu trúc mao quản 1.2.4 Theo tỉ lệ Si/Al .7 1.3 Cấu trúc zeolite .9 1.4 Tính chất zeolite .13 1.4.1 Trao đổi cation 13 1.4.2 Tính chất hấp phụ 16 1.4.3 Tính chất xúc tác 18 1.4.4 Tính chất chọn lọc hình dạng .20 1.4.5 Một số tính chất khác 21 1.5 Ứng dụng zeolite 22 1.6 Zeolite 4A 24 1.6.1 Giới thiệu zeolit 4A .24 1.6.2 Cấu trúc zeolite 4A 24 Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XRD 27 2.1 Nhiễu xạ tia X tinh thể 27 2.2 Các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 28 2.2.1 Phương pháp quay đơn tinh thể 29 2.2.2 Phương pháp Laue .31 2.3 Phương pháp nhiễu xạ bột 35 2.3.1 Phương pháp Debye-Sherrer 37 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ kế 40 Chương KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ZEOLITE 4A BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X 48 3.1 Thiết bị nhiễu xạ tia X X’Pert Pro 48 3.2 Phương pháp tổng hợp zeolite 52 3.3 Đo mẫu hệ máy nhiễu xạ X’Pert Pro 56 3.4 Phân tích phổ nhiễu xạ tia X .57 3.5 Kết thảo luận 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC…………………………… 74 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ FWHM…………… Full Width at Half Maximum (Độ rộng bán phổ) SEM……………….Scanning Electron Microscopy (Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua) XRD……………….X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) SBU……………… Secondary building unit (Đơn vị cấu trúc thứ cấp) ICDD …………… International Center of Diffraction Data DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Ứng dụng hấp phụ zeolite rây phân tử .22 Bảng 1.2 Các phản ứng xúc tác zeolite 23 Bảng 3.1 Các mẫu zeolite 4A tổng hợp điều kiện khác 53 Bảng 3.2 FWHM zeolite 4A-2 4A-3 63 Bảng 3.3 FWHM kích thước hạt mẫu chuẩn 65 Bảng 3.4 FWHM kích thước hạt mẫu zeolite 4A-2 66 Bảng 3.5 FWHM kích thước hạt mẫu zeolite 4A-3 66 Bảng 3.6 Kích thước tinh thể mẫu zeolite theo phương pháp XRD SEM.66 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mô tả cửa sổ oxi (Zeolite A); 10 oxi (Zeolite ZSM-5); 12 oxi (Zeolite X,Y) tương ứng với loại mao quản nhỏ, trung bình, lớn .6 Hình 1.2 Các cấu trúc mao quản zeolite Hình 1.3 Cấu trúc zeolite Hình 1.4 Đơn vị cấu trúc Zeolite .11 Hình 1.5 (a) Tứ diện tạo thành nguyên tử oxi phân bố xung quanh nguyên tử Si Al (b) Cấu trúc không gian hình bát diện cụt .11 Hình 1.6 Các đơn vị cấu trúc thứ cấp zeolite 12 Hình 1.7 Mô tả ghép nối đơn vị cấu trúc sơ cấp thứ cấp khác tạo zeolite A zeolite X .13 Hình 1.8 Sự phân bố cation Zeolite 14 Hình 1.9 SBU d4r (a), lồng sodalite (b) kết hợp lồng sodalite tạo thành zeolite 4A (c) 24 Hình 1.10 Sự hình thành cấu trúc zeolite 4A 25 Hình 1.11.Cấu trúc zeolite 4A 26 Hình 2.1 Sơ đồ minh họa chiếu tia X lên họ mặt mạng 28 Hình 2.2 Sơ đồ phương pháp quay đơn tinh thể 30 Hình 2.3 Sơ đồ chụp đơn tinh thể xoay 30 Hình 2.4 Sơ đồ phương pháp Laue 31 Hình 2.5 Trục vùng hình thành đường vùng ảnh Laue 32 Hình 2.6 Dạng hình học đường vùng phim tương ứng với góc 2θ < 900 (a), 2θ = 900 (b), 2θ > 900 (c) 33 Hình 2.7 Sơ đồ tạo ảnh Laue truyền qua 34 Hình 2.8 Sơ đồ tạo ảnh Laue phản xạ 35 Hình 2.9 Sự nhiễu xạ tia X vật liệu đơn tinh thể 36 Hình 2.10 Ảnh nhiễu xạ Debye mẫu trụ 38 Hình 2.11 Buồng chụp .39 Hình 2.12 Camera để lắp phim phim sau rửa 39 Hình 2.13 Các thông số xác định sau đo 40 Hình 2.14 Máy nhiễu xạ kế .41 Hình 2.15 Sơ đồ giác kế 41 Hình 2.16 Sơ đồ cấu tạo nhiễu xạ kế 43 Hình 2.17 Phổ nhiễu xạ XRD SiC 44 Hình 2.18 Giản đồ nhiễu xạ bột NaCl 45 Hình 3.1 Hệ máy nhiễu xạ tia X X’Pert Pro 48 Hình 3.2 Cấu tạo ống phát tia X .49 Hình 3.3 Ống phát tia X 49 Hình 3.4 Hệ giác kế máy nhiễu xạ tia X X’Pert Pro 50 Hình 3.5 Detector tỉ lệ 50 Hình 3.6 Hệ thống thu nhận 51 Hình 3.7 Sơ đồ tổng hợp zeolite 4A .52 Hình 3.8 Sơ đồ chụp mẫu bột nhiễu xạ kế 57 Hình 3.9 Phổ nhiễu xạ zeolite 4A-3 58 Hình 3.10 Mẫu zeolite 4A-2: phổ f(x) màu đỏ so với phổ gốc h(x) màu xanh trước chuẩn hóa 60 Hình 3.11 Mẫu zeolite 4A-2: phổ f(x) màu đỏ so với phổ gốc h(x) màu xanh sau chuẩn hóa 61 Hình 3.12 Giản đồ nhiễu xạ sau chuẩn hóa .61 Hình 3.13 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu zeolite 4A tổng hợp điều kiện khác 62 Hình 3.14 FWHM mẫu zeolite 4A-2 4A-3 64 Hình 3.15 Hình ảnh SEM mẫu 4A-2 67 Hình 3.16 Hình ảnh SEM mẫu 4A-3 67 MỞ ĐẦU Trong thời đại khoa học kĩ thuật phát triển yêu cầu người ngày cao, việc nghiên cứu tìm vật liệu có khả ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu cao ưu tiên hàng đầu Vì nửa cuối kỷ XX người ta chứng kiến đời phát triển mạnh mẽ ngành công nghệ Đó lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng zeolite Zeolite có khả trao đổi ion cao, tính axit mạnh, độ chọn lọc hình dạng, cấu trúc ổn định hoạt tính xúc tác tốt nhiều phản ứng hóa học, ứng dụng rộng rãi để làm chất hấp phụ, chất xúc tác trao đổi ion Như lĩnh vực nông nghiệp, zeolite có khả hấp thụ, làm giảm ô nhiễm môi trường, tăng độ phì nhiêu, giữ độ ẩm điều hòa độ pH cho đất Trong lĩnh vực chăn nuôi, zeolite dùng làm phụ gia thức ăn cho lợn gà, hấp phụ chất độc thể vật nuôi, tăng khả kháng bệnh, kích thích tiêu hoá tăng trưởng Ngoài ra, zeolite không độc người vật nuôi Trong ứng dụng xúc tác, zeolite sử dụng nhiều lĩnh vực xúc tác phản ứng hóa học Ứng dụng trao đổi ion zeolite chủ yếu lĩnh vực làm nước Tóm lại, việc ứng dụng zeolite công nghiệp, nông nghiệp, bảo vệ môi trường nuôi trồng thủy sản…và với ưu điểm có độ chọn lọc cao, dễ tách khỏi sản phẩm không gây ô nhiễm môi trường, tái sinh…Nó thúc đẩy nhiều nhà khoa học sâu vào nghiên cứu tìm kiếm zeolite nhằm mục đích đưa vào ứng dụng thực tiễn Cho thấy loại vật liệu ngày có tính thương mại nhiều lĩnh vực Bên cạnh đó, việc nghiên cứu tính chất vật lí đặc trưng zeolite cấu trúc mao quản, thành phần hóa học, diện tích bề mặt…cũng nghiên cứu qui luật biến đổi tính chất lí hóa học xảy bên bề mặt bên mao quản điều cần thiết Điều giúp định hướng cụ thể loại zeolite ứng dụng vào lĩnh vực cụ thể Để thu nhận thông tin quan đó, đòi hỏi phải có phương pháp vật lí khảo sát đặc tính cấu trúc tinh thể zeolite Cùng với phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật ngày đáp ứng nhu cầu Trong số phương pháp sử dụng nghiên cứu đặc trưng cấu trúc zeolite, phương pháp có nhiều ứng dụng lĩnh vực phương pháp nhiễu xạ, phương pháp nhiễu xạ dựa ảnh nhiễu xạ có tia X tán xạ chất kết tinh, định tính định lượng pha tinh thể có hỗn hợp xác định kích thước trung bình hạt Tuy nhiên, giới hạn thời gian điều kiện thiết bị Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh nghiên cứu mẫu zeolite 4A Với lý nêu trên, chọn đề tài luận văn là: “Nghiên cứu tính chất zeolite 4A phương pháp nhiễu xạ tia X” Trong đề tài này, sau tổng hợp zeolite 4A, khảo sát tính chất phương pháp nhiễu xạ tia X, nghiên cứu điều kiện tổng hợp, khảo sát ảnh hưởng số điều kiện tổng hợp tới trình tinh thể hóa kích thước tinh thể zeolite 4A, khảo sát số đặc trưng tính chất zeolite 4A Mục đích đề tài Nghiên cứu cấu trúc, tính chất zeolite 4A phương pháp nhiễu xạ tia X Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu chủ yếu mẫu zeolite 4A Phạm vi nghiên cứu nghiên cứu cấu trúc, tính chất lý hóa học zeolite 4A Ý nghĩa khoa học thực tiễn Khảo sát ảnh hưởng thời gian kết tinh tỉ lệ Si/Al tới trình kết tinh kích thước tinh thể để đưa đánh giá tối ưu, điều kiện thích hợp cho trình tổng hợp sản phẩm zeolite 4A có kích thước hạt đồng trình kết tinh tốt Trong trình tổng hợp zeolite mong muốn thu sản phẩm có độ tinh thể cao đồng nhất, với mong muốn giá thành sản phẩm quan trọng, định hiệu việc ứng dụng vào trình sản xuất Để giảm thiểu chi phí cho trình sản xuất yếu tố thời gian quan trọng nên việc khảo sát thời gian ngắn mà cho kết tổng hợp (độ chọn lọc tinh thể) tốt cần thiết, chi phí lượng, nhân công, thiết bị lớn Hy vọng rằng, việc sử dụng phương pháp kết hợp với phát triển khoa học kỹ thuật, ta tổng hợp thành công zeolite 4A nhằm tạo sản phẩm với giá thành rẻ, phù hợp với điều kiện nước, đáp ứng nhu cầu to lớn thực tiễn 4 Chương CÁC TÍNH CHẤT CỦA ZEOLITE 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển zeolite Năm 1756, nhà khoáng học người Thụy Điển Fredrik Cronsted phát loại khoáng chất với tên gọi zeolite Ông ta nhận zeolite tinh thể aluminosilicate ngậm nước kim loại kiềm kiềm thổ Zeolite dựa kí tự Hy Lạp “Zeo” nghĩa “đun sôi” “Lithos” nghĩa “hòn đá”, zeolite có nghĩa đá sôi khoáng vật bị đốt nóng nhận thấy có nước bốc Mãi đến kỷ sau, zeolite bắt đầu nghiên cứu phòng thí nghiệm Năm 1840, Damour nhận thấy cấu trúc tinh thể zeolite hấp thu nước mà thay đổi cấu trúc Năm 1845, Schafhautle đưa thuỷ nhiệt luyện để tổng hợp quartz (1 loại thạch anh) cách nung gel silical với nước nồi hấp Vào năm 1858, Eichhorn trao đổi ion mang tính thuận nghịch khoáng zeolite Năm 1896, Friedal phát triển ý tưởng cấu trúc hấp phụ nước zeolite sau quan sát nhiều loại chất lỏng khác như: alcohol, benzene, chlorofoem bị hấp phụ nước zeolite Năm 1927, Leonard sử dụng nhiễu xạ tia X để xác định bố trí khoáng zeolite Đến năm 1930, cấu trúc tinh thể Zeolite xác định Taylor Pauling Năm 1932, McBain xây dựng khái nhiệm “rây phân tử” để định nghĩa vật liệu xốp, đóng vai trò thang hợp chất cao phân tử Giữa năm 1949-1954, R.M.Milton đồng nghiệp ông D.W.Breck khám phá lượng đáng kể zeolite có tính thương mại cao Ứng dụng sử dụng khả làm khô khí làm lạnh loại khí khác tự nhiên Đến năm 1956, người ta tổng hợp loại zeolite Bắt đầu từ thời điểm loại zeolite sử dụng cho công nghiệp Từ năm 1960, với việc ứng dụng zeolite làm xúc tác công nghiệp chế biến dầu khí, zeolite đánh giá mang lại biến đổi có tính chất cách mạng, thu hút ý nhiều nhà khoa học giới bắt đầu nghiên cứu khoa học công nghệ, xác định cấu trúc, đánh giá tính chất đặc trưng, khả ứng dụng vô phong phú zeolite 5 Vào năm cuối kỷ XX, hiểu rõ zeolite tương đối sâu rộng việc nghiên cứu zeolite ngày tăng Đến có 48 loại zeolite tự nhiên 200 loại zeolite tổng hợp tìm thấy, có khoảng 15.000 công trình công bố 10.000 phát minh sáng kiến tổng hợp zeolite cấu trúc ứng dụng 1.2 Phân loại zeolite 1.2.1 Theo nguồn gốc Zeolite chia làm loại chính: – Zeolite tự nhiên: zeolite tự nhiên hình thành đá lớp tro núi lửa phản ứng với nước ngầm có tính kiềm Những zeolite kết tinh lắng đọng môi trường qua hàng ngàn, hàng triệu năm đại dương đoạn sông Mặc dù có 48 loại zeolite tự nhiên tìm thấy nhìn chung chúng có độ tinh khiết không cao, mật độ liên kết tinh thể không đồng thành phần hoá học biến đổi đáng kể nên việc ứng dụng hạn chế Thường ứng dụng lĩnh vực không đòi hỏi điều kiện khắt khe chất lượng làm chất độn công nghiệp tẩy rửa, dùng hấp phụ làm môi trường, nước thải – Zeolite tổng hợp : đa dạng, có 200 loại tổng hợp từ nguồn khác Do có độ tinh khiết cao, thành phần đồng nhất, điều chỉnh điều kích thước mao quản thông qua điều kiện khác trình tổng hợp nên phù hợp nghiên cứu ứng dụng công nghiệp 1.2.2 Theo đường kính mao quản Zeolite chia làm loại chính: – Zeolite có mao quản nhỏ (đường kính bé 5A0 ) zeolite A, P – Zeolite có mao quản trung bình (đường kính 5A0 - 6A0 ) zeolite ZSM-5 – Zeolite có mao quản lớn (đường kính 7A0 - 15A0 ) zeolite X, Y 6 Hình 1.1 Mô tả cửa sổ oxi (Zeolite A); 10 oxi (Zeolite ZSM-5); 12 oxi (Zeolite X,Y) tương ứng với loại mao quản nhỏ, trung bình, lớn 1.2.3 Theo chiều hướng không gian kênh cấu trúc mao quản Zeolite có hệ thống mao quản chiều, chiều, chiều 7 Hình 1.2 Các cấu trúc mao quản zeolite a) Loại có hệ mao quản chiều giao mao quản analcime b) Loại có hệ mao quản hai chiều mordenit c) Loại có hệ mao quản ba chiều, mao quản thông với 1.2.4 Theo tỉ lệ Si/Al – Zeolite hàm lượng silic thấp (Si/Al = - 1,5) zeolite A, X – Zeolite hàm lượng silic trung bình (Si/Al = - 5) zeolite Y, chabazit – Zeolite hàm lượng silic cao (ZSM-5) Theo quy tắc Lowenstein cấu trúc zeolite không tồn liên kết Al– O –Al mà có dạng liên kết Si – O – Si Si– O –Al Do vậy, hàm lượng silic zeolite lớn hàm lượng nhôm (Si/Al ≥ 1) – Zeolite giàu nhôm: zeolite có tỉ lệ Si/Al ≥1 có chứa hàm lượng cation bù trừ cực đại có nghĩa có dung lượng trao đổi ion lớn so với loại zeolite khác Sự trao đổi loại cation bù trừ khác làm thay đổi kích thước cửa sổ mao quản Loại bao gồm có zeolite A: 3A, 4A, 5A với dạng tương ứng : KA (3A), NaA (4A), CaA (5A) • Loại 3A: có đường kính cửa sổ mao quản 3A0 cation bù trừ K+ 8 • Loại 4A: có đường kính cửa sổ mao quản 4A0 cation bù trừ Na+ • Loại 5A: có đường kính cửa sổ mao quản 5A0 cation bù trừ Ca2+ Quan trọng loại zeolite giàu nhôm NaX với tỷ lệ Si/Al = 1,1 ÷ 1,2 Đường kính mao quản loại tương đối lớn cỡ 8A0 – Loại có hàm lượng silic trung bình: Tỷ lệ Si/Al loại thay đổi từ 1,2 ÷2,5 Các zeolite thuộc loại zeolit X, Y, chabazite – Loại giàu Silic: loại zeolite có tỉ lệ Si/Al ≥ 10 Do tỷ lệ Si/Al cao nên zeolite loại có độ bền nhiệt cao nên ứng dụng trình xúc tác có điều kiện khắc nghiệt, cụ thể zeolite thuộc họ ZSM (ZSM5, ZSM11) với tỷ lệ Si/Al ≈100 Đường kính mao quản loại khoảng 5,2 ÷ 5,7A0 – Loại rây phân tử silic: Đây loại vật liệu có cấu trúc tinh thể tương tự aluminosilicat tinh thể hoàn toàn không chứa nhôm Do vật liệu có hoạt tính xúc tác không cao không chứa cation bù trừ điện tích nên hoàn toàn tính chất trao đổi ion kỵ nước Loại có kích thước mao quản đồng nên thường dùng rây phân tử trình hấp phụ chọn lọc, tách chất… – Zeolite biến tính: zeolite sau tổng hợp người ta dùng phương pháp biến tính để biến đổi thành phần hoá học zeolite Ví dụ phương pháp tách nhôm khỏi mạng lưới tinh thể thay vào Silic nguyên tố có hoá trị III hoá trị IV gọi phương pháp tách nhôm 9 ⇒ Việc phân chia zeolite theo tỷ số SiO2/Al2O3 coi đặc trưng quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc, tính chất lý hoá học zeolite Sự phân loại zeolite tổng hợp theo thành phần hoá học dẫn đến thay đổi cấu trúc tính chất hoá lý zeolite theo tỷ số SiO2/Al2O3 là: – Tính chất bền nhiệt tăng từ (700÷1300)0C – Cấu trúc thay đổi từ vòng 4,6,8 đến vòng – Tính chất bề mặt từ ưa nước đến kị nước – Lực axít tâm axít tăng – Dung lượng trao đổi ion giảm 1.3 Cấu trúc zeolite Zeolite tinh thể aluminosilicates vi mao quản có cấu trúc không gian ba chiều, có xếp cách đặn kênh hốc có kích thước nano, kích thước mao quản đồng (hình 1.3), cho phép chúng phân chia (Rây) phân tử theo hình dạng kích thước (Các kênh hốc ưu tiên hấp phụ phân tử vừa khít với kích thước bên chúng) Vì vậy, zeolite gọi hợp chất rây phân tử [15] Hình 1.3 Cấu trúc zeolite Công thức hóa học chung zeolite là: M2/nO.Al2O3.xSiO2.yH2O Trong đó: – M: Cation có khả trao đổi ion, thường kim loại nhóm I II: Na, K… 10 – n hóa trị cation thêm vào – x :là tỉ lệ mol SiO2/Al2O3 – y số phân tử nước chứa lỗ xốp zeolite Công thức cấu tạo zeolite: Tỷ số x ≥ thay đổi loại Zeolite cho phép xác định thành phần cấu trúc loại Ví dụ: Zeolite A có x = 2, Zeolite X có x = 2,3÷ 3, Zeolít Y có x = 3,1÷ Do đó, việc phân chia zeolite theo tỷ số SiO2/Al2O3 coi đặc trưng quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc, tính chất lý hoá học zeolite Nếu dựa đơn vị tế bào tinh thể công thức zeolite biểu diễn dạng: Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].zH2O Trong : – M cation có hóa trị n – z số phân tử nước – x y tổng số tứ diện ô mạng sở – [ ] : Là ô mạng sở Các đơn vị cấu trúc tinh thể zeolite:  Đơn vị cấu trúc sơ cấp (primary building unit) Các zeolite có khung tạo thành mạng lưới không gian chiều tứ diện TO4 (T Si4+ Al3+ ) Trong tứ diện TO4, cation T bao quanh anion O2− Điện tích khung phụ thuộc vào cation T – Nếu T Si4+ tứ diện SiO4 trung hoà điện tích – Nếu T Al3+ tứ diện AlO4− mang điện tích âm Điện tích âm thường bù trừ cation kim loại kiềm Na+ , K + nằm bên lỗ xốp Vì vậy, zeolite có nguyên tử nhôm có nhiêu cation bù trừ [...]... là: Nghiên cứu tính chất của zeolite 4A bằng phương pháp nhiễu x tia X Trong đề tài này, sau khi đã tổng hợp được zeolite 4A, tôi sẽ khảo sát tính chất của nó bằng phương pháp nhiễu x tia X, nghiên cứu các điều kiện tổng hợp, khảo sát sự ảnh hưởng của một số điều kiện tổng hợp tới quá trình tinh thể hóa và kích thước tinh thể zeolite 4A, khảo sát một số đặc trưng và tính chất của zeolite 4A 1 Mục... số đặc trưng và tính chất của zeolite 4A 1 Mục đích của đề tài Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của zeolite 4A bằng phương pháp nhiễu x tia X 2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu chủ yếu trên mẫu zeolite 4A Phạm vi nghiên cứu là nghiên cứu cấu trúc, tính chất lý hóa học của zeolite 4A 3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Khảo sát ảnh hưởng của thời gian kết tinh và tỉ lệ Si/Al tới quá trình kết... vực này là phương pháp nhiễu x , phương pháp nhiễu x dựa trên các ảnh nhiễu x có được khi tia X tán x trên chất kết tinh, có thể định tính và định lượng các pha tinh thể có trong một hỗn hợp và x c định được kích thước trung bình của hạt Tuy nhiên, do giới hạn về thời gian cũng như điều kiện thiết bị ở Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh cho nên ở đây tôi chỉ nghiên cứu trên mẫu zeolite 4A Với những... các zeolite: Tỷ số x ≥ 2 là sự thay đổi đối với từng loại Zeolite cho phép x c định thành phần và cấu trúc của từng loại Ví dụ: Zeolite A có x = 2, Zeolite X có x = 2,3÷ 3, Zeolít Y có x = 3,1÷ 6 Do đó, việc phân chia zeolite theo tỷ số SiO2/Al2O3 được coi là một đặc trưng quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc, tính chất lý hoá học của zeolite Nếu dựa trên đơn vị tế bào tinh thể thì công thức của zeolite. .. khí, zeolite được đánh giá là đã mang lại biến đổi có tính chất cách mạng, đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới và bắt đầu nghiên cứu khoa học công nghệ, cả về x c định cấu trúc, đánh giá các tính chất đặc trưng, cũng như những khả năng ứng dụng vô cùng phong phú của các zeolite 5 Vào những năm cuối thế kỷ XX, sự hiểu rõ về zeolite đã tương đối sâu rộng và việc nghiên cứu về zeolite. .. thể của loại zeolite ứng dụng vào trong từng lĩnh vực cụ thể Để thu nhận được những thông tin quan trong đó, đòi hỏi phải có 2 những phương pháp vật lí hiện đại để khảo sát các đặc tính và cấu trúc tinh thể của zeolite Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật ngày nay đã đáp ứng được những nhu cầu đó Trong số các phương pháp được sử dụng nghiên cứu đặc trưng cấu trúc của zeolite, phương pháp. .. trong nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp 1.2.2 Theo đường kính mao quản Zeolite được chia làm 3 loại chính: – Zeolite có mao quản nhỏ (đường kính bé hơn 5A0 ) như zeolite A, P – Zeolite có mao quản trung bình (đường kính 5A0 - 6A0 ) như zeolite ZSM-5 – Zeolite có mao quản lớn (đường kính 7A0 - 15A0 ) như zeolite X, Y 6 Hình 1.1 Mô tả các cửa sổ 8 oxi (Zeolite A); 10 oxi (Zeolite ZSM-5); 12 oxi (Zeolite. .. quan sát nhiều loại chất lỏng khác nhau như: alcohol, benzene, chlorofoem bị hấp phụ nước bởi zeolite Năm 1927, Leonard sử dụng nhiễu x tia X để x c định sự bố trí của khoáng zeolite Đến năm 1930, cấu trúc tinh thể Zeolite được x c định bởi Taylor và Pauling Năm 1932, McBain x y dựng khái nhiệm “rây phân tử” để có thể định nghĩa về vật liệu x p, đóng vai trò như 1 cái thang của hợp chất cao phân tử Giữa... khoa học đi sâu vào nghiên cứu và tìm kiếm những zeolite mới nhằm mục đích đưa vào ứng dụng trong thực tiễn Cho thấy loại vật liệu này ngày càng có tính thương mại trong nhiều lĩnh vực Bên cạnh đó, việc nghiên cứu các tính chất vật lí đặc trưng của zeolite như cấu trúc mao quản, thành phần hóa học, diện tích bề mặt…cũng như nghiên cứu các qui luật biến đổi tính chất lí hóa học x y ra bên trên bề mặt... trong của chúng) Vì vậy, zeolite còn được gọi là hợp chất rây phân tử [15] Hình 1.3 Cấu trúc của zeolite Công thức hóa học chung của zeolite là: M2/nO.Al2O3.xSiO2.yH2O Trong đó: – M: Cation có khả năng trao đổi ion, thường là các kim loại nhóm I và II: Na, K… 10 – n là hóa trị của cation thêm vào – x :là tỉ lệ mol SiO2/Al2O3 – y là số phân tử nước chứa trong các lỗ x p của zeolite Công thức cấu tạo của