Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu phản ứng quang õi hóa hoàn toàn p –Xylen với xúc tác trên cơ sở TiO2
TÓM TT KT QU NGHIÊN CU TÀI KHOA HC VÀ CÔNG NGH CP B Tên tài : Nghiên cu phn ng quang oxi hóa hoàn toàn p-Xylen vi xúc tác trên c sTiO2 Mã s : B 2004 – 29 -27 Ch nhim tài: Th.S. Nguyn Quc Tun . Tel: 063.826357 . E-mail:quoctuandalu@yahoo.com . C quan ch trì tài: Trng i Hc à Lt C quan và cá nhân phi hp thc hin : Vin Công ngh Hóa Hc . PGS.TSKH . Lu Cm Lc. Thi gian thc hin : tháng 4 – 2004 n tháng 3 – 2006 . 1. Mc tiêu : - Nghiên cu bin tính các h xúc tác trên c s TiO2ng mt s oxít mang trên các cht mangkhác nhau nhm to ra các h xúc tác có hiu qu cao cho phn ng oxihóa sâu p- Xylen thành CO2và H2O - Xác nh u kin tu u cho phn ng oxihóa sâu p-Xylen trong khí thi2. Ni dung chính :- Nghiên cu la chn các oxít ch to xúc tác quang oxihóa trên c s TiO2 ( 3 mu )- Nghiên cu thành phn, tính cht và kích thc tinh th ca xúc tác- Nghiên cu phn ng quang oxi hóa sâu p-Xylen trên 03 h xúc tác ã lc chn.- Nghiên cu tâm hot ng ca xúc tác- Tìm u kin hot hóa li các h xúc tác ã b mt hot tính .3. Kt qu chính t c ( Khoa hc, ào to … ) - Các bài báo : 1- nh hng ca t l TiO2Rutil/Anatas n phn ng phân hy quang xúc tác p- Xylene .Tuyn tp công trình nghiên cu Khoa hc –Công ngh nm 2005 . Vin Công ngh Hóa Hc –Vin Khoa Hc và Công ngh Vit Nam.T/P HCM- 12/2005 . 2- Gas-phase photooxidation of p- Xylene using nanometer-size TiO2catalysts . The 4-thVietnam – Japan joint seminar . 3/ 2006 . - Lun vn : Trn Thái Hòa . nh hng ca t l TiO2Anatase/ Rutile trong phn ng quang oxihóap- Xylene . Lun vn thc s hóa hc . Cn Th – 2005.Sau ây là mt s kt qu chính t dc ca tài : 3.1. TÍNH CHT HÓA LÝ XÚC TÁC: 3.1.1. Tính cht hóa lý ca xúc tác TiO2 (P25- Degussa):Din tích b mt riêng : 45m2/g.Thành phn : 80% anatase và 20% rutile.Kích thc ht trung bình : 30 nm. Ngun gc : MERK – c. 3.1.2. Tính cht hóa lý ca xúc tác TiO2 ( ST- 01)Din tích b mt riêng : 314 m2/g. Thành phn : 100 % anatase .Kích thc ht trung bình : 7 nm. Ngun gc : ISK – Nht Bn. 3.1.3. Tính cht hóa lý ca SiO2 ( Silicafumed): Din tích b mt riêng : 390 +/- 40 m2/g.Kích thc ht trung bình : 7nm. tinh khit : 99.8%.Ngun gc : MERK – do hãng SIGMA sn xut. 3.1.4. Tính cht hóa lý ca xúc tác3.1.4.1. B mt riêng và bán kính l xp:Các xúc tác c u ch t TiO2thng mi Degussa P 25 (Merk – c),. SiO2 thngi (Merk) vi các ký hiu nêu trong bng 1ng 1 : Các h xúc tácThành phn xúc tác iu kin x lý nhit(oC)Kí hiu1. Degussa P 252. Degussa P 253. Hn hp (R/A) =1/44. Hn hp (R/A) =1/15.TiO2/SiO26. TiO2/SiO27.TiO2/zeolit8. TiO2/zeolit450550450550450550AR20RA50RAASi450ASi550Az 450Az 550ng 2 : Din tích b mt riêng (SBET) và kích thc l xp (rp)ingTiO2TiO2/SiO2TiO2/zeolitXc tc A 20RA50RA R ASi450 ASi550 Az450Az 550SBET ,m2/g50 48.4 40.4 19.5 203 208 55 75rp , 33 40 40 40 31 22 - - T bng 2 ta thy : Sau khi x lý 4500C din tích b mt riêng (SBET) thay i không áng, trong khi ó sau khi x lý 550 0C giá tr SBET gim 2,6 ln ng thi kích thc l xp (rp)ng t 33 Å lên 40 Å. u này phù hp vi kt qu nghiên cu ca Bacsa [12] theo ó rutile có kích thc l xp ln hn và din tích b mt riêng nh hn. Kt qa trên cho thy rng 4500Ccha có s thay i pha áng k trong TiO2 Degussa. Nh vy sau x lý 5500C khang 2 gitrong dòng không khí, phn ln TiO2 anatase ã chuyn sang dng rutile. Mang TiO2 lên SiO2din tích b mt riêng (SBET) tng gn 4 ln .Mt khác cng thy rng ,kích thc l xp (rp) ca TiO2/SiO2sau khi x lý nhit 4500C ít thay i .So sánh hai muASi 450 và ASi550 ta thy din tích b mt riêng (SBET) thay i không nhiu nhng kích thc lp (rp) li gim khi tng nhit . Mang TiO2 lên zeolit sau khi x lý 4500Cdin tích b mt riêng (SBET) tng ít , còn sau khi xlý 5500C din tích b mt riêng (SBET) tng 1,5 ln 3.1.3.2. Kt qa nghiên ca XRD: Kt qa phân tích XRD ca các mu xúc tác cho thy: trong TiO2, anatase sau khi x lý 4500Cn ti c 3 pha TiO2 tinh th anatase, rutile và brookite. Trong ó anatase là ch yu, brookitekhông áng k và t l rutile:anatase thp. Tng nhit x lý nhit lên 5500C, cng mi ctrng cho anatase gim mnh, trong khi ó mi rutile có cng tng vài ln. Bên cnh anatasevà rutile trong mu TiO2 sau khi x lý 5500C cng tn ti lng nh brookite. u này khá phùp vi kt qa nghiên cu din tích b mt trong (bng 2). Có th nói, sau khi x lý nhit 4 gi5500C, lng áng k rutile ã hình thành t anatase. Trong xúc tác TiO2/ SiO2 x lý 4500C tn ti TiO2 anatase, rutile và Ti8O15, cng cáci anatase gim so vi mu TiO2. u này có th gii thích là trong mu này, TiO2ã b SiO2hòa loãng hoc phân tán nh hn. Mt khác, khi có mt SiO2 sau khi x lý 4500C xut hin phai Ti8O15. Sau khi x lý 4 gi 5500C, cng mi anatase gim không nhiu, ng thi cng mirutile tng nhng cng mc thp. Trong mu này cng tn ti lng nh TiO2 brookite và tinhth SiO2ã hình thành, còn Ti8O10 không xut hin. So sánh s khác bit gia 2 mu TiO2/ SiO2 xlý 4500C và 5500C ta thy trong trng hp th nht không phát hin tinh th SiO2 là do SiO2 cókích thc ht nh (7nm). Tuy nhiên, sau khi nung 5500C do thiêu kt nên các ht SiO2 có kíchthc ln hn nên trong ph XRD tinh th SiO2 xut hin. Mt khác, so vi TiO2, lng TiO2trong mu TiO2/ SiO2 chuyn sang pha rutile ít hn. u này gii thích vì sao SBET ca mu TiO2/SiO2 sau khi x lý 4500C và 5500C tng t nhau trong khi mu TiO2 không cht mang thì dintích b mt riêng thay i nhiu. Trong xúc tác TiO2/ zeolit x lý 4500C , tn ti TiO2 anatase, rutile và brookite. Vi cng các mi anatase hu nh không thay i so vi mu TiO2. Sau khi x lý 4 gi 5500C , cng i anatase gim không nhiu, ng thi cng mi rutile tng nhng cng mc thp.Trong mu này cng tn ti lng nh TiO2 brookite . Mt khác, so vi TiO2, lng TiO2 trongu TiO2/ zeolit chuyn sang pha rutile ít hn. S thay i din tích b mt riêng trong hai muTiO2 / zeolit do s thay i din tích b mt riêng ca zeolit khi nung . 3.2 NGHIÊN CU HP PH p- XYLEN :t qu s hp ph p-xylene lên các h xúc tác TiO2 và TiO2/SiO2 c trình by trong bng 3 ng 3: Lng p-xylen hp ph trên 1 mg xúc tác (Ax mg/mg xúc tác) và trên 1 m2 b mt (Axmg/m2) ca các xúc tác khác nhau nhit khác nhau (Hn hp hp ph Cop-xylen = 19mg/l;CoH2O = 8.6 mg/l)XXccttccAA2200RRAA5500RRAA R ASi 450AASSii555500NNhhiitt((ooCC))AAXXAA’’XXAAXXAA’’XXAAXXAA’’XXAAXXAA’’XXAAXXAA’’XXAAXXAA’’XX440011 333300 00227711 333300 00228811 118800,,00229900 556600 002299 6.63 0.033 8.16 0.0411330011 331100 00226611 223300 00225511 113300 00228811 001100 005522 3.20 0.016 3.22 0.01622110000 991100 00118811 221100 00225511 003300 00225511 009900 0055662.26 0.011 3.00 0.01422330000 442200 00008811 114400 00224400 999900 00224400 778800 004400 2.17 0.011 - -22550000 441100 00008800 997700 00220000 880000 00220000 881100 004422 2.76 0.014 3.78 0.01822880000 440000 00008800 888800 00118800 884400 00221111 000000 005511 3.19 0.016 4.28 0.021t qu nghin cu cho thy rng :i vi TiO2: nhit 400C i lng AXa xúc tác gim khi hàm lng rutile tng .Lng hp php-xylen gim theo t l (R:A), trình t nh sau: A > 20 RA > 50 RA > R. u này còn cho thy nhit này hp ph vt lý chim u th, lng cht hp ph gim theo s gim ca din tích bt riêng và giá tr A’Xít thay i ( 0.027 – 0.029 mg/m2 ). Trên xúc tác A (hàm lng anatase cao) lng hp ph (AX v A’X) gim nhanh khi nhit ng, u này chng t trên xúc tác này hp ph vt lý chim u th, trong khi ó trên các xúc tác20 RA , 50 RA lng hp ph gim chm khi tng nhit , c bit trên xúc tác R (hàm lngrutile cao) lng hp ph các nhit 1300C – 2800C li cao hn 400C, chng t rng dngrutile thun li cho s hp ph hóa hc và phn ng nhit s chim u th.i vi TiO2/SiO2: Kh nng hp ph gim dn khi nhit tng, sau ó kh nng hp ph ca xúc tác ling.u này có th gii thích nh sau :trong vùng nhit t 40 – 1300C s hp ph vt lý chimu th, còn nhit t 2100C tr lên s hp ph hóa hc chim u th . Nh vy SiO2thun licho s hp ph hóa hc .3 .3 .KHO SÁT HOT TÍNH XÚC TÁC 3.3.1. Phn ng trên xúc tác TiO2mang trên que a thy tinhTrong các phn ng s dng èn UV – Vis có bc sóng là 365 nm at ca xúc tác trong các u kin phn ng khác nhau th hin qua chuyn hóap-xylen c trình bày trong các bng t 4-8 : Bng 4 : chuyn hóa p-xylen 400C vi các ch phn ng khác nhau trên xúc tác A((Hn hp không khí có Cop-xylen = 19mg/l; CoH2O = 0.0 mg/l hoc CoH2O = 8.6 mg/l)CoH2O = 0.0 mg/l CoH2O = 8,6 mg/lt ( ph) X% t ( ph) X%5 54 5 9610 30 10 9315 22 15 7620 16 20 7525 14 25 7330 12 30 72 Ta thy chuyn hóa phút th 5 ca phn ng quang oxi hóa ( có hi nc và UV-Vis) caop 1,8 ln so vi phn ng quang phân (không có hi nc ch có UV-Vis). Hat tính xúc tác trong phn ng quang oxi hóa gim chm hn so vi phn ng quang phân, u này chng t hic có vai trò rt quan trng trong phn ng quang oxi hóa .Nó c dùng to gc t do•OHcó th oxi hóa ln là tác nhân cho quá trình oxi hóa và phc hi liên tc nhóm do•OH b tiêu thtrong quá trình phn ng. Bng 5: chuyn hóa p-xylene (X%) các nhit phn ng quang oxi hóa khác nhautrên xúc tác A ((Hn hp không khí có Cop-xylen = 19mg/l; CoH2O = 8.6 mg/l)t (ph) 400C 1300C 2100C 2300C 2500C 2800C5 96 80,1 79,6 78,3 65,4 64,510 93 74 58,6 63,4 62,8 62,515 76 68 57,2 61,1 62,4 62,320 75 62,8 54,8 60,5 57,3 56,725 73 50 43 58.9 56,5 54,730 72 40,8 39.5 54 53 52,6 Qua bng 5 ta thy khi nhit tng nói chung chuyn hóa gim do s hp ph ca p-xylentrên xúc tác gim . Bng 6: chuyn hóa p- xylen sau 5 phút u (X%) trong phn ng quang oxi hóa trên các xúc tác TiO2khác nhau mang trên que a thy tinhH xúc tácNhit (t0C)AA2200RRAA5500RRAARR44009966 009955 008822 008877 221133008800 116655 008800 008855 882211007799 665522 006699 008800 222233007788 334488 006644 00--2255006655 444433 005588 00--2288006644 553333 003344 004477 11 Kt qu bng 6 cho thy : 400C chuyn hóa trên xúc tác A là cao nht sau ó dn xúc tác 20 RA có s gim nh,trên xúc tác 50 RA và R chuyn hóa gim mnh hn so vi A . Khi tng nhit , chuynhóa trên tt c các xúc tác u gim. Kt hp vi kt qu nghiên cu v s hp ph, có th thyng :Hat xúc tác có quan h vi kh nng hp ph p-xylene. 400C s hp ph xylene trênxúc tác cao nht nên hat xúc tác cao nht u này cho phép khng nh p-xylene tham giaphn ng trng thái hp ph . Bng 7:: chuyn hóa p-xylen (X%) và mc gim chuyn hóa so vi hat u(∆X,%) ca các xúc tácTiO2/que a thy tinh sau 30 phút phn ng các nhit khác nhau .H xúc tácNNhhiitt((ooCC))AA2200RRAA5500RRAARR XX%%∆∆XX%%XX%%∆∆XX%%XX%%∆∆XX%%XX%%∆∆XX%%44006666 772299 332244 557700 551199 666622 441166 77 70.51133006600 002200 111199 994455 112277 225522 881122 33 73.52211005522 772266 994444 331144 884466 112222 9988 33 71.92233005588 991199 441100 773377 332288 33--1122 66 17.72255004499 441166 001144 002299 004488 9999 11-- -2288005522 661111 991188 441144 662266 1177 992299 55 17.6 400C (phn ng quang xúc tác). Kt qu trên cho thy s gim chuyn hóa p-xylene trênxúc tác A là chm nht (∆∆XX%% a xúc tác A là 29.3% ). Trên các xúc tác còn li sau 30 phút làmvic d gim chuyn hóa (∆∆XX%%))tt6622,,44––7700,,55%%BBnngg88::: Lng cc to thành ( mmol C/ mg TiO2) sau 60 pht phn ng trên 4 h xúc tác TiO2 các nhit khác nhauH xúc tácNNhhiitt((ooCC))AA2200RRAA5500RRAARR440000 0022775500 0011661100 0022336600 0044775511330000 0022883300 0011775500 00224433--22110000 0022889900 0011991100 00225500--22330000 0022994400 0011998800 0022558800,,0077777722550000 0033004400 0022110000 0022662200,,0077882222880000 0033112200 0022006600 0022667700 00778888 T kt qu ca bng 8 cho thy : Lng cc to thành trên 3 xúc tác A, 20 RA và 50 RA chênh lch nhau không nhiu , trongkhi ó lng cc to thành trên xúc tác R cao nht và cao hn nhiu so vi các xúc tác còn li ( gp 2 -3,8 ln so vi các xúc tác khác). Kh nng to cc trên các xúc tác gim theo th t sau : R >> A > 50 RA > 20 RA nh vyng cc to thành trên xúc tác cao khi hàm lng ca anatase hoc rutile cao. Ngoi tr 20RA, các xúc tác A; 50 RA và R b gim hot tính nhanh do s to thành cc nhiutrên b mt. Khi nhit tng lng cc to thành tng. So sánh lng cc to thành trên các xúc tác 400C vi 2300C, thy rng trên các xúc tác A, 20 RA và 50 RA lng cc ch tng t 7% - 23%,trong khi ó trên xúc tác R tng 64%. u này có thc gii thích nh sau: xúc tác R có thànhphn rutile chim ti 90% nên phn ng nhit chim u th, s hình thnh cc mnh do phn ngnhit.3.3.2. Phn ng trên xúc tác TiO2/ SiO2mang trên que da thy tinh Kt qu phn ng quang oxyhóa p-xylen trên các h xúc tác TiO2và TiO2/SiO2mang trênque a thu tinh c trình bày trong các bng t 9 - 11. Bng 9: chuyn hóa p-xylene (X%) 400C vi các ch phn ng khác nhau trên haixúc tác TiO2/SiO2 ((Hn hp không khí có Cop-xylen = 19mg/l; CoH2O = 0.0 mg/l hoc CoH2O = 8.6mg/l)CoH2O = 0.0 mg/l CoH2O = 8,6 mg/lt ( ph) X% t ( ph) X%Xúc tác ASi450 ASi550 Xúc tác ASi450 ASi550 5 72,5 69,2 5 90,5 90,010 16,8 15,3 10 23,1 2415 8,9 11,9 15 12 13,820 7,9 10,6 20 10,5 13,225 7,3 10,2 25 10,4 12,930 7,1 8,9 30 10,3 12,6 Ta thy 400C , vi s có mt ca SiO2 chuyn hóa trong trng hp không có hi nclà khá cao. So vi kt qu nghiên cu trên xúc tác A mang trên que a thy tinh u kiên khôngcó hi nc chuyn hóa cao hn t 1,28 -1,34 ln. Tuy nhiên hat ca xúc tác TiO2/SiO2gim nhanh hn so vi xúc tác A theo thi gian phn ng, c bit trong phn ng quang oxi hóa . Bng 10: chuyn hóa p-xylene (X%) các nhit phn ng quang oxi hóa khác nhau trênxúc tác TiO2/ SiO2((Hn hp không khí có Cop-xylen = 19mg/l; CoH2O = 8.6 mg/l)t (ph) 400C 1300C 2100C 2300C 2500C 2800CXúc tác ASi450ASi550ASi450ASi550ASi450ASi550ASi450ASi550ASi450ASi550ASi450ASi5505 90,5 90,0 26,8 40,0 16,1 28,3 36,2 32,0 33,6 20,4 30,8 30,010 23,1 24 10,9 18,3 10,0 14,4 12,3 17,2 19,3 12,0 15,8 16,315 12 13,8 9,7 10,8 6,0 10,4 10,9 16,7 18,5 10,0 14 13,220 10,5 13,2 8,9 10,2 5,7 8,3 10,7 11,4 15,1 8,0 10,3 12,425 10,4 12,9 8,1 9,8 5,3 8,1 10,3 7,4 13,4 5,4 9,9 10,630 10,3 12,6 - - - - - - - - - - Nói chung, chuyn hóa u ca p-xylene gim khi nhit phn ng tng. Theo bng 10 chuyn hóa u p-xylene t cao nht ti nhit phn ng là 400C ( X40= 90%) i vi c 2 loi xúc tác. T nhit 1300C – 2800C, chuyn hóa p-xylene gim mtcách áng k. Trong ó, chuyn hóa p-xylene t cc tiu ti nhit 2100C. Vùng nhit trong khong 2300C – 2800C, chuyn hóa p-xylene không có s khác bit áng k. Kt hp vi kt qa nghiên cu hp ph p-xylen trong phn 3.2 cho thy: hot xúc tác cóquan h mt thit vi kh nng hp ph ca p-xylen. 400C, hp ph p-xylen là cao nht nên hot xúc tác cao nht, còn 2100C i lng hp ph p-xylen thp nht. u này mt ln na chophép khng nh p-xylen tham gia vào phn ng trng thái hp ph. So sánh hot ca 2 xúc tác ta thy, trong vùng nhit thp ( 400C, 1300C) xúc tácASi550 ( x lý 5500C) có hot cao hn xúc tác ASi450 ( x lý 4500C). Ngha là, trong vùngphn ng quang xúc tác ASi550 t ra có u th hn. Nh vy, TiO2 sau khi x lý 5500C có sng mt ít din tích b mt, dn n s tng kh nng hp ph làm hot xúc tác tng. Trongvùng nhit t 2100C, phn ng nhit chim u th, ngc li xúc tác ASi450 li có hot caon xúc tác ASi550 , ng thi không có s tng quan cht ch gia hot xúc tác và s hpph p-xylen. Do ó, phn ng quang oxy hóa din ra thunli, nên tin hành phn ng 400C.ng 11 : Lng cc to thành trên các xúc tác x lý 4500C (xúc tác ASi450) và x lý 5500C (xúc tác ASi550) sau khi phn ng các nhit khác nhauNhit phn ng (0C) ng cc to thành(m mol C/ mg TiO2)ASi450 ASi550401302102302502800.03330,03330,02330,02330,0330,0330,02670,02500,01750,01830,02080,0208 Lng cc gim theo s tng nhit phn ng và t giá tr nh nht ti 2100C, sau óquan sát thy lng cc có tng khi nhit phn ng t 2300C tr lên. Dng nh lng ccng bin vi kh nng hp ph ca p-xylen. Nghiên cu hot tính quang oxy hóa p-xylen ca xúc tác TiO2/ SiO2 tm trên que a thytinh, chúng tôi có mt s nhn xét sau : + chuyn hóa p-xylen trong phn ng quang nhit 400C là cao nht, do nhit này p-xylen hp ph trên xúc tác tt nht. + Cht mang SiO2 làm tng din tích b mt riêng ca xúc tác, do ó làm tng s hp php- xylen . + Cht mang giúp cho TiO2 anatase bn nhit hn, sau khi x lý 5500C lng anatase trongxúc tác TiO2/ SiO2 chuyn sang dng rutile ít hn nhiu so vi xúc tác TiO2.3.3.3. Phn ng trên xúc tác TiO2/ zeolit mang trên que a thy tinh Kt qu phn ng quang oxy hóa p-xylen trên các h xúc tác TiO2và TiO2/SiO2mang trênque a thu tinh c trình bày trong các bng t 12 - 13. Bng 12: chuyn hóa p-xylene (X%) các nhit phn ng quang oxi hóa khác nhau trênxúc tác TiO2/zeolit ((Hn hp không khí có Cop-xylen = 19mg/l; CoH2O = 8.6 mg/l)t (ph) 400C 1300C 2100C 2300C 2500C 2800CXúctácAz450Az550Az450Az550Az450Az550Az450Az550Az450Az550Az450Az550594.296.970.4 74.0 58.8 63.5 56,7 62,1 54.0 61.3 52.2 60.610 84.3 88.7 63.6 65.4 47.9 55.2 44,5 52,7 42.6 51.2 40.7 50.915 80.5 81.0 56.9 57.3 40.8 47.6 35,3 45,0 33.2 43.3 31.2 41.3 2073.2 76.1 49.1 50.7 34.1 42.1 29,2 38,4 27.4 36.4 25.7 34.625 71.3 74.0 42.2 46.2 30.6 37.2 23,8 33,6 21.6 31.0 19.9 29.830 61.0 66.2 41.8 43.5 26.3 31.9 20,9 28,3 17.6 26.1 15.1 24.6 Nói chung, chuyn hóa ca p-xylene gim khi nhit phn ng tng. Theo bng 12 chuyn hóa u p-xylene t cao nht ti nhit phn ng là 400C ( X40= 94 - 97%) i vi c 2 loi xúc tác. T nhit 1300C – 2800C, chuyn hóa p-xylene gimt cách áng k. Vùng nhit trong khong 2100C – 2800C, chuyn hóa p-xylene không có khác bit áng k. So sánh hot ca 2 xúc tác ta thy: xúc tác Az550 ( x lý 5500C) có hot cao hn xúc tác Az450 ( x lý 4500C). Bng 13 : Lng cc to thành trên các xúc tác x lý 4500C (xúc tác Az 450) và x lý 5500C (xúc tác Az 550) sau khi phn ng các nhit khác nhauNhit phn ng (0C) ng cc to thành(m mol C/ mg TiO2)Cht xúc tác Az 450 A z 550401302102302502800,00540,00600,00690,00780,00860,00920,00450,00500,00570,00650,00710,0077 Lng cc tng theo s tng nhit phn ng. Lng cc nghch bin vi hat tính ca xúctác.Nhit cao lng cc to thành trên b mt xúc tác nhiu dn n tc gim chuyn hóanhanh . Nghiên cu hot tính quang oxy hóa p-xylen ca xúc tác TiO2/ zeolit tm trên que a thytinh, chúng tôi có mt s nhn xét sau : + Chuyn hóa p-xylen trong phn ng quang nhit 400C là cao nht, do nhit nàyp-xylen hp ph trên xúc tác tt nht. + Cht mang zeolit làm tng din tích b mt riêng ca xúc tác, do ó làm tng s hp php- xylen . + Cht mang giúp cho TiO2 anatase bn nhit hn, sau khi x lý 5500C lng anatase trongxúc tác TiO2/ zeolit chuyn sang dng rutile ít hn nhiu so vi xúc tác TiO2. 3.3.4. So sánh kh nng phn ng trên các xúc tác khác nhau mang trên que a thytinh .t qu phn ng quang oxy hóa p-xylen trên các h xúc tác TiO2, TiO2/SiO2 và TiO2mang trên que a thu tinh c trình bày trong các bng 14, 15 và16 Bng 14: chuyn hóa ban u p-xylen trong phn ng quang oxi hóa trên các xúc tác khácnhau ti các nhit khác nhaucchhuuyynnhhóóaa((XX%%))ttrrêênnccááccxxccttccNNhhiitt((ooCC))A ASi450 ASi550 Az 450 Az 55044009966 00 90.5 90 94.2 96.91133008800 11 26.8 40 70.4 74.02211007799 66 16.1 20.4 58.8 63.52233007788 33 36.2 32 56.7 62.22255006655 44 33.6 30 54.0 61.32288006644 55 30.8 28.3 52.2 60.6. i vi TiO2:Khi nhit tng chuyn hóa trên xúc tác gim. i vi TiO2/SiO2: T 40 – 2100C, chuyn hóa trên c hai xúc tác gim mnh ( tng ng vi s gim ca sp ph ).T 230 – 2800C chuyn hóa trên c hai xúc tác có s khác bit không áng k . i vi TiO2/zeolit : Khi nhit tng chuyn hóa trên tt cà các xúc tác u gim ( u này tng t vi xúctác TiO2ban u ) Bng 15: chuyn hóa p-xylen (X%) và mc gim chuyn hóa so vi hat u(∆X,%) ca các xúc tác sau 30 phút phn ng các nhit t 400C n 2800C .Các h xúc tácAA ASi450 ASi550 Az 450 Az 550NNhhiitt((ooCC))XX%%∆∆XX%%XX%%∆∆XX%%XX%%∆∆XX%%XX%%∆∆XX%%XX%%∆∆XX%%44006666 772299 33 11 87,8 12 86,66611 35.2 66,2 31,11133006600 002200 111100,,556600,,88----4411,,88 40,64433,,55 41,22211005522 772266 99----88,,335599,,332266,,33 55,33311,,99 49,72233005588 991199 44--------2200,,99 63,12288,,33 55,42255004499 441166 001111,,666655,,55----1177,,66 67,42266,,11 57,42288005522 661111 9955,,888811,,2266,,117788,,441155,,11 71,02244,,66 59,4t qu bng 15 và hình 8 cho thy: 400C s gim chuyn hóa p-xylene trên xúc tácA là chm nht (∆∆XX%% a xúc tác A là 29.3% , sau ó là hai xúc tác Az 550 (∆∆XX%%== 31,1%),Az 450 ((∆∆XX%%== 35,2%) còn các xúc tác khác t 62,4 % n 87.8 %).Qua ây chúng ta thy nhng ca zeolit i vi hat tính xúc tác ca TiO2không ln .ng 16: Lng cc to thành ( mmol C/ mg TiO2) sau 60 phút phn ng trên 5 h xúc tác cácnhit khác nhauLLnnggccccttootthhàànnhhttrrêênnccááccxxúúccttááccNNhhiitt((ooCC))A ASi450 ASi550 Az450 Az550440000 00227755 0.0333 0.0267 0.0054 0.004511330000 00228833 0.0333 0.0250 0.0060 0.005022110000 00228899 0.0233 0.0175 0.0069 0.005722330000 00229944 0.0233 0.0183 0.0078 0.0065 [...]... CÁC H XÚC TÁC TiO2 – SiO2 Trên c s vai trò c a SiO2 i v i ch t quang xúc tác TiO2 , nh m t ng di n tích b m t c a xúc tác và h at tính quang oxi hóa c a TiO2 chúng tôi ã nghiên c u u ch xúc tác TiO2 – SiO2 ng viên c u b ng ph ng ph p sol-gel 3.5.1 Tính ch t hóa lý c a các xúc tác TiO2 – SiO2 1 Các h xúc tác : + TiO2 Degussa K-1 : 1,72 mg TiO2/ g xúc tác + TiO2 ST- 01 K-3 : 4,92 mg TiO2/ g xúc tác K-2... tác trên c s TiO2 có th i n m t s k t lu n sau : 1 u ki n ph n ng quang oxi hóa : + ph n ng quang oxi hóa x y ra c n ph i h i 4 y u t sau :có tia sáng vùng t ng ai, i n c, oxy và ch t xúc tác quang hóa ( TiO2) + Ph n ng quang oxi hóa x y ra ngay nhi t phòng.Khi nhi t t ng chuy n hóa trên t các xúc tác u gi m, ho t tính xúc tác gi m Có hai vùng nhi t ng v i hai l ai ph n ng vùng nhi t th p (40-1300C) ph... các h xúc tác Anatase + Rutile : + T ng hàm l ng rutile di n tích b m t riêng gi m, l ng ch t h p ph gi m, s h p ph manh p- xylen xu t hi n bên c nh h p ph y u, h at xúc tác gi m và t c gi m h at tính xúc tác t ng +Xúc tác th ng m i TiO2 Degussa (18.7 % rutile 81.3% anatase) có kh n ng xúc tác t t cho ph n ng quang oxy hóa ( chuy n hóa cao, gi m ho t tính xúc tác th p) K t qu nghiên c u ho t tính quang. .. gi p cho TiO2 ng anatase b n nhi t h n, sau khi x lý 550 0C l ng anatase trong xúc tác TiO2/ zeolit chuy n sang d ng rutile ít h n nhi u so v i xúc tác TiO2 5 Các h xúc tác có th ng d ng cho ph n ng quang oxi hóa + Các ch t quang xúc tác th ng ph m TiO2 Degussa, TiO2 ST-01.Tuy nhiên qua k t qu nghiên c u, chúng tôi th y r ng trên xúc tác ST-01 gi m chuy n hóa c ng ch m h n so v i xúc tác Degussa Trên. .. th p h n ch t mang nh ng cao h n c a TiO2 t nhi u B m t riêng c a xúc tác ph thu c vào hàm l ng TiO2 , khi hàm l ng TiO2 ng di n tích b m t riêng (SBET ) gi m Khi nghiên c u ph XRD c a ba xúc tác K-1,K-2 và K-3 cho th y SiO2 và TiO2 n t i c p Các peak c tr ng cho TiO2 nh , cho th y TiO2 ho c t n t i pha vô nh hình ho c dang phân tán cao 3.5.2.H at xúc tác trong ph n ng quang oxi hóa c a xúc tác TiO2. .. so sánh hai xúc tác ASi 550 v i xúc tác A chúng tôi c ng th y lu ng c c t o thành th p h n m c dù l ng l ng ch t h p ph trên chúng cao n u này cho th y ch có m t s p- xylene h p ph trên xúc tác có kh n ng t o c c + i v i TiO2/ zeolit L ng c c t o thành trên xúc tác Az 450 cao h n so v i xúc tác Az 550, m c dù di n tích riêng c a xúc tác Az 550 l n h n Az 450 L ng c c t o thành trên xúc tác Az c ng ít... tính quang xúc tác TiO2 v i t l thành ph n (18.7 % rutile 81,3% anatase) trong pha khí t ra ph h p v i các nghiên c u ho t tính quang xúc tác c a TiO2 Degussa P 25 cho ph n ng oxihóa các ch t h u c trong pha n c c a các tác gi khác [17,18,19] 3 Vai trò c a ch t mang SiO2 : + Ch t mang SiO2 làm t ng di n tích b m t riêng c a xúc tác, do ó làm t ng s h p ph p- xylen + Ch t mang gi p cho TiO2 anatase... mg/l) và C H2O = 15,7 mg/l) c nh sau: t qu ph n ng quang oxy hóa p- xylen trên các h xúc tác TiO2 -Degussa và TiO2 ST- 01 mang trên que a thu tinh trong u ki n hàm l ng h i n c khác nhau c trình bày trong ng 17 B ng 17: quang oxi hóa chuy n hóa( X%) p- xylen sau 5 phút u (X5) và sau 30 phút (X30) trong ph n ng 400C trên các xúc tác TiO2 -Degussa và TiO2 ST- 01 mang trên que a thu tinh Hàm l 6,3 ng h i n... ng quang oxi hóa là ch y u vùng nhi t cao ( 2502800C) ph n ng nhi t là ch y u + H i n c có vai trò quan tr ng trong ph n ng quang oxi hóa Nó dùng t o g c t do •OH có th oxi hóa cao (2,8 V) l n g p 2,1 l n so v i clo ( 1,36 V )[20], là tác nhân cho ph n ng oxi hóa cho quá trình oxi hóa p – xylen, các h p ch t trung gian và c c thành CO2 + H2O L ng n c i u cho ph n ng quang oxi hóa cho các xúc tác TiO2. .. i TiO2 Khi nhi t t ng l ng c c t o thành t ng So sánh l ng c c t o thành trên các xúc tác 40 0C v i 2800C, th y r ng trên các xúc tác A l ng c c t ng 11,86 % u này có th c gi i thích nh sau: khi nhi t t ng ph n ng nhi t chi m u th vì s hình thnh c c m nh do ph n ng nhi t + i v i TiO2/ SiO2 L ng c c t o thành trên xúc tác ASi450 cao h n so v i xúc tác ASi550, trong khi ó l ng ch t h p ph trên xúc tác . do phn ngnhit.3.3.2. Phn ng trên xúc tác TiO2/ SiO2mang trên que da thy tinh Kt qu phn ng quang oxyhóa p- xylen trên các h xúc tác TiO2và. chuyn hóa gim do s h p ph ca p- xylentrên xúc tác gim . Bng 6: chuyn hóa p- xylen sau 5 phút u (X%) trong phn ng quang oxi hóa trên