Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

79 3.7K 26
Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan.

Chương 1. TỔNG QUAN1.1. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB) trật tự 1.1.1. Giới thiệu chung- Hai vật liệu tiền thân của các vật liệu MQTB: + Aluminophosphat: Như đã biết, zeolit có mao quản rộng nhất là X và Y (với dạng cấu trúc faujasite) ứng với vòng oxi cực đại là R-12(O). Do đó người ta phải tìm cách tổng hợp zeolit dạng aluminophosphat (Al-P). Năm 1988 lần đầu tiên vật liệu có tên gọi VPI-5 với vòng oxi đạt đến 18, R-18(O), đường kính mao quản 12 Å đã được tổng hợp [28], sau đó vào năm 1992 AlPO4 dạng JDF-20 được tổng hợp với vòng 20 oxi, R-20 (O) [45]. Tuy nhiên, do tính bền nhiệt và thủy nhiệt không cao nên cho đến nay các vật liệu Al-P vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. + Sét pillar: Đây là vật liệu sét tự nhiên có cấu trúc tinh thể dạng lớp. Khoảng cách giữa các lớp là 9- 10 Å, song do tính biến dạng của sét cao nên người ta có thể chèn giữa các lớp (bằng kĩ thuật trao đổi ion) các kim loại vừa có tính chất xúc tác, vừa bền và có kích thước đủ lớn để nới rộng khoảng cách giữa các lớp. Ví dụ như, từ sét bentonit, người ta chế tạo các Me-pillar dạng Me-montmorillonit với khoảng cách giữa các lớp 15-20 Å, (Me: Al, Zr, Ca, Cr, Ti, Fe, ). Vật liệu này có thời điểm là hi vọng của nhiều nhà xúc tác song do độ bền nhiệt và hoạt tính xúc tác vẫn thấp so với zeolit và đặc biệt không dễ dàng tạo ra vật liệu nano mao quản đồng nhất như mong đợi nên sét pillar vẫn chưa trở thành các vật liệu xúc tác thương mại quan trọng.- Đặc điểm quan trọng nhất của các vật liệu MQTB trật tự (ordered mesoporous materials) là chúng có mao quản đồng nhất, kích thước mao quản rộng, diện tích bề mặt riêng lớn, do đó vật liệu sẽ chứa nhiều tâm hoạt động ở trên bề mặt nên dễ dàng tiếp cận với tác nhân phản ứng. Tuy nhiên, vật liệu MQTB không phải là vật liệu tinh thể. Xét về mối quan hệ xa thì các mặt mạng, sự sắp xếp các mao quản,1 … được phân bố theo quy luật tuần hoàn như trong mạng tinh thể, nhưng nhìn ở góc độ gần thì các phần tử (ion, nguyên tử, nhóm nguyên tử,…) lại liên kết với nhau một cách vô định hình. Như vậy có thể xem vật liệu MQTB là “giả tinh thể”. - Một câu hỏi đặt ra là tại sao các vật liệu MQTB được tổng hợp không ở dạng tinh thể? Các nhà khoa học cho rằng độ tinh thể của vật liệu luôn luôn có mối quan hệ với mật độ mạng (số nguyên tử trong một nm3: Framework Density, FD). Năm 1989, Brunner và Meier nhận thấy rằng các cấu trúc tinh thể chứa nguyên tử T (nguyên tử trong cấu trúc tứ diện-tetragonal) đều phải tuân theo một quy tắc nghiêm ngặt giữa FD và kích thước vòng T (vòng O) cực tiểu (MINR: Minimum ring) [7]. Thực vậy, các oxit tinh thể với cấu trúc MINR= 4 và ứng với khoảng trống cực đại trong vật liệu (void fraction)~ 0.5. Các vật liệu MQTB vi phạm quy luật đó nghĩa là khoảng trống > 0.5 và FD nhỏ nên vật liệu MQTB trật tự không thể là vật liệu tinh thể. Muốn trở thành vật liệu tinh thể người ta tìm cách gia tăng FD của mạng và làm giảm bớt độ rỗng nghĩa là mạng của nó phải được cấu tạo đặc hơn, có khả năng tạo ra các đơn vị cấu trúc thứ cấp SBU (Secondary Building Unit) dạng vòng 3(T) hoặc 3(O).1.1.2. Giới thiệu một số vật liệu mao quản trung bình trật tự- Vật liệu với cấu trúc lục lăng (MCM-41)Năm 1992, các nhà nghiên cứu của công ty dầu mỏ Mobil lần đầu tiên đã sử dụng chất tạo cấu trúc tinh thể lỏng để tổng hợp một họ rây phân tử mới MQTB. MCM-41 là một trong những loại vật liệu được nghiên cứu nhiều nhất. Chúng là vật liệu mao quản hình trụ có đường kính từ 1.5 - 8 nm. Nhóm không gian của MCM-41 là P6mm (hình 1.1a), thành mao quản là vô định hình và tương đối mỏng (0.6-1.2 nm). Sự phân bố kích thước lỗ là rất hẹp chỉ ra sự trật tự cao của cấu trúc. Do mao quản chỉ bao gồm MQTB mà không có vi mao quản bên trong thành nên dẫn đến sự khuếch tán một chiều qua kênh mao quản. Chúng có diện tích bề mặt riêng lớn đến khoảng 1000-1200 m2/g. Hạn chế quan trọng nhất của vật liệu này là độ bền thủy nhiệt chưa cao do thành khá mỏng và vô định hình [61].2 Vật liệu với cấu trúc lập phương + KIT-5: là silica MQTB với tính chất tương tự như SBA-16. MQTB là trật tự với dạng cấu trúc lập phương tâm mặt Fm3m. Giống như SBA-16, KIT-5 có thể được tổng hợp trong hệ bậc 3 gồm nước, butanol và chất hoạt động bề mặt F127. Khác với SBA-16, trong trường hợp này mỗi MQTB trong KIT-5 chỉ được liên kết thống kê với một MQTB khác và sắp xếp theo kiểu cấu trúc tâm mặt.+ MCM-48 và KIT-6: là 2 vật liệu đều có cấu trúc 3-D thuộc nhóm không gian Ia3d. Đặc trưng nhất về cấu trúc của loại vật liệu này là kiến trúc theo kiểu vòng xoáy (hình 1.2). MCM-48 được tổng hợp theo cách tương tự như MCM-41 dưới điều kiện kiềm với chất hoạt động bề mặt genimi. Độ dày thành mao quản của MCM-48 là khoảng 0.8-1 nm. Kích thước mao quản cũng tương tự như MCM-41. KIT-6 có thể được tổng hợp sử dụng pha meso bậc 3 là H2O, BuOH và P123. Độ dày thành mao quản và chiều mao quản tương tự như SBA-15 [56].1.1.3. Vật liệu họ SBA ( Santa Barbara)a. Khái quátNăm 1998, Zhao và các cộng sự [92] đã tổng hợp được họ vật liệu mới, kí hiệu là SBA-n, có cấu trúc lục lăng 2-D và 3-D (SBA-2, 3, 12, 15) hoặc lập phương (SBA-1, 6, 16), trong đó nổi bật nhất là SBA-15 và SBA-16.3Hình 1.1a: Mô hình mao quản sắp xếp theo dạng lục lăngHình 1.1b: Sự kết nối các kênh mao quản sơ cấp qua mao quản thứ cấp của SBA-15 Hai vật liệu này được tổng hợp khi sử dụng chất tạo cấu trúc (template) hay tác nhân định hướng cấu trúc ( SDA: struture-directing agent) là các chất hoạt động bề mặt copolime 3 khối Pluronic (P123: m = 20, n=70; F127: m=106, n=70):SBA-15 là vật liệu MQTB ở dạng lục lăng (hình 1.1a) cùng nhóm không gian P6mm với MCM-41 nhưng được tổng hợp trong môi trường axit (khác với MCM-41 trong môi trường kiềm) và sử dụng chất hoạt động bề mặt không ion. Tuy nhiên, do tính chất của chất hoạt động bề mặt loại Pluronic, vật liệu SBA-15 so với vật liệu MCM-41 có sự khác nhau quan trọng về mao quảntính chất hấp phụ. Trong cách tổng hợp thông thường, SBA-15 có thành mao quản dày hơn nhưng vẫn là vô định hình. Diện tích bề mặt BET của SBA-15 thường thấp hơn MCM-41 và do thành mao quản dầy nên chúng có độ bền thủy nhiệt lớn hơn. Cũng do loại chất hoạt động bề mặt Pluronic, SBA-15 có mao quản thứ cấp bên trong thành, bao gồm vi mao quảnmao quản trung bình nhỏ hơn. Kênh mao quản chính song song của SBA-15 được kết nối với nhau qua các vi lỗ và mao quản trung bình nhỏ hơn trong thành mao quản [25] (hình 1.1b). SBA-16 là silica MQTB với kích thước mao quản 5-15 nm dạng lồng sắp xếp trong dạng lập phương tâm khối 3 chiều thuộc nhóm không gian Im3m. Giống như 4Hình 1.2: Mô hình cấu trúc vòng xoáy của KIT-6Hình 1.3 : Sự kết nối kênh MQ sơ cấp qua 8 kênh MQTB nhỏ hơn của SBA-16 SBA-15, nó được tổng hợp ở điều kiện axit, sử dụng chất hoạt động bề mặt không ion Pluronic và do đó cũng tạo ra mao quản phụ trong thành. Cấu trúc của SBA-16 đã được nghiên cứu, trong đó mỗi MQTB được kết nối với 8 MQTB bên cạnh (hình 1.3). Tám MQTB thứ cấp này (còn gọi là cửa sổ mao quản) nhỏ hơn MQTB sơ cấp (còn gọi là hốc, nằm ở tâm hình lập phương). Đây cũng là điều làm cho vật liệu này có tính chất lí thú, ví dụ như trong tổng hợp phức chất: cửa sổ mao quản nhỏ đủ khoảng trống cho phối tử B và ion kim loại A chui vào trong hốc và xảy ra phản ứng trong đó; hốc rộng phù hợp cho phức kim loại với kích thước phân tử lớn hình thành bên trong, nhưng cửa sổ lại nhỏ hơn kích thước phân tử phức nên phức chất C hình thành được giữ trong hốc mà không bị mất ra ngoài môi trường (hình 1.4). Người ta đã ứng dụng phức chất C (Co(II)Salen) làm xúc tác trong quá trình mở vòng epoxit sau khi phức C được oxi hóa thành Co(III)Salen [46]: 5Hình 1.4: Sự hình thành phức kim loại trong hốc của SBA-16 b. Sự hình thành SBA Sự hình thành vật liệu SBA-15 và SBA-16 có thể hình dung một cách đơn giản qua các giai đoạn phản ứng như sau:- Chất hoạt động bề mặt F127, P123 hòa tan trong nước hình thành nên pha mixen lần lượt là dạng lập phương tâm khối (hình 1.5a) và lục lăng trong đó phần kị nước PPO nằm ở bên trong còn phần ưa nước PEO ở phía ngoài của mixen.- TEOS thủy phân trong nước hình thành nhóm silanol: -Si-OR + H2O → -Si-OH + ROH - Các nhóm silanol ngưng tụ theo kiểu oxo hóa hoặc ancolxo hóa hình thành nên silica oligome:-Si-OH + HO-Si- → -Si-O-Si- + H2O -Si-OR + HO-Si- → -Si-O-Si- + ROH- Các silica oligome này tương tác với mixen đã hình thành cấu trúc pha theo kiểu tương tác S+X-I+ (hay SoH+X-I+) (S: surfactant, X: halogen, I: inorganic là silica vô cơ). Trong môi trường axit mạnh pH < 2 silica bị proton hóa mang điện tích dương và tương tác tĩnh điện chủ yếu với phần PEO ưa nước cũng bị proton hóa qua cầu ion halogenua (hình 1.5b). - Tại đây tiếp tục xảy ra quá trình ngưng tụ và tạo thành silica polime. Khi nung ở nhiệt độ cao trong không khí, các chất HĐBM này bị loại bỏ hoàn toàn 6Hình 1.5a: Pha mixen dạng lập phương tâm khối của F127Hình 1.5b: Tương tác giữa chất HĐBM và silica oligome qua cầu ion halogenua để lại khung silica (SiO2)n, phần PPO bị loại bỏ để lại khoảng trống (mao quản) bên trong vật liệu. Cũng lưu ý rằng do thể tích của PEO nhỏ nên nó có khả năng thâm nhập vào bên trong thành mao quản silica và khi nung ở nhiệt độ cao, PEO bị loại bỏ và hình thành nên vi mao quản [63, 65].c. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của vật liệuQua cơ chế hình thành ở trên thì độ dày thành mao quản gây ra bởi chuỗi PEO ưa nước, đường kính mao quản gây ra bởi lõi PPO kị nước, vi mao quản gây ra bởi phần EO thâm nhập vào trong thành silica. Dưới đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng của vật liệu đã được nghiên cứu: + Polime với chuỗi PEO ngắn thích hợp hơn cho sự hình thành pha dạng tấm (lamellar), polime với chuỗi PEO trung bình thích hợp cho sự hình thành pha lục lăng và sự hình thành pha lập phương cho hầu hết các polime với chuỗi ưa nước EO dài. Do đó P123 hình thành silica với cấu trúc lục lăng P6mm, sử dụng chất hoạt động bề mặt với chuỗi dài hơn F108 (132 đơn vị), F127(108) tạo nên cấu trúc Im3m [52]. + Galarneau và các cộng sự [16, 17] đã nghiên cứu cấu trúc mixen của SBA-15 tạo ra bởi P123 (hình 1.6a) trong giai đoạn phản ứng. Ở nhiệt độ thấp (khoảng 60oC) mixen P123 trong nước bao quanh bởi một lớp hiđrat dày đến cỡ 1nm, các chuỗi bị hiđrat hóa này đẩy nhau làm cho khoảng cách mixen lớn (ít nhất là 3-4 nm), do đó độ dày thành mao quản hình thành ở nhiệt độ này cao hơn. 7Hình 1.6a: Mixen của chuỗi PEO P123 trong nướcHình 1.6b: Sự đehiđrat hóa và tăng thể tích phần lõi khi tăng nhiệt độ Sự tăng nhiệt độ gây ra sự đehidrat hóa chuỗi PEO và giảm thể tích phần ưa nước PEO, tăng thể tích phần lõi nên đường kính mao quản trong trường hợp này lớn hơn nhưng độ dày thành mao quản và thể tích vi lỗ lại nhỏ hơn so với nhiệt độ thấp (hình 1.6b).+ Sự tăng nhiệt độ trong quá trình già hóa và thời gian già hóa cũng gây ra sự tăng đường kính mao quản (hình 1.7) và giảm vi lỗ do sự đehiđrat hóa của khối PEO như được quan sát trong giai đoạn phản ứng ở trên [76].+ Sự thêm các chất phụ trợ (ví dụ như D-glucozơ) cũng làm thay đổi tính chất của vật liệu: Sau khi thêm D-glucozơ, liên kết hydro có thể hình thành bằng các nhóm -OH của D-glucozơ và phần ưa nước PEO của copolime 3 khối. Do đó khi tăng tỉ lệ khối lượng D-glucozơ/F127, phần ưa nước PEO bị co lại và độ dày thành mao quản do đó giảm đi [72] ( hình 1.8).+ Thể tích vi lỗ cũng phụ thuộc vào thành phần các chất ban đầu. Chi-Feng Cheng và các đồng nghiệp [23] đã khảo sát và thấy rằng khi tăng hàm lượng của silica từ 6 – 9.5% về khối lượng thì thể tích vi lỗ tăng từ 44 - 67%. Điều này được giải thích là phần ưa nước EO có thể tương tác với silica bị oligome hóa qua tương 8Hình 1.8: Sự co chuỗi PEO khi tăng hàm lượng D-glucozơHình 1.7: Mô hình sự tăng kích thước MQ của SBA-16 khi tăng nhiệt độ già hóa tác tĩnh điện và liên kết hiđro. Do đó tăng sự có mặt của silica sẽ tăng khả năng liên kết với EO, phần EO ưa nước dài hơn và tạo ra thành mao quản (silica wall) dầy hơn, phần lõi kị nước bị co lại hơn làm cho kích thước mao quản hẹp hơn và sự tương tác EO với silica tạo nên thành mao quản nhiều vi lỗ hơn (hình 1.9). + Mẫu tổng hợp mà trong giai đoạn phản ứng có khuấy so với mẫu không khuấy với cùng nồng độ TEOS thì 2 mẫu ít có sự khác nhau về kích thước mao quản nhưng mẫu khuấy có cấu trúc trật tự hơn nhiều [80].+ Vật liệu sau khi tổng hợp xong thực hiện sự ép viên cũng làm giảm diện tích bề mặt và thể tích mao quản do sự tăng độ chặt khít vật lý [66].1.2. Giới thiệu về zirconia (ZrO2) và zirconia sunfat hóa 1.2.1. Zirconia (ZrO2)ZrO2 là là chất rắn màu trắng, tồn tại dưới một số dạng tinh thể khác nhau. Dạng tinh thể đơn nghiêng của ZrO2 tồn tại trong tự nhiên dưới dạng khoáng baledeit có cấu trúc tinh thể không đồng đều với số phối trí bằng 8. Ở điều kiện bình thường cấu trúc đơn nghiêng của tinh thể ZrO2 được thể hiện qua các thông số: a = 5,15 b = 5,21 c = 5,3 α = β = 900 γ ≠ 900ZrO2 cứng, khó nóng chảy và bền nhiệt [5]. Sự chuyển đổi hoàn toàn cấu trúc giữa dạng tứ diện và dạng đơn nghiêng diễn ra ở khoảng nhiệt độ 1193-12000C. Quá trình chuyển pha cấu trúc cũng có thể xảy ra ở điều kiện nhiệt độ thấp khoảng 20-1000C nhưng áp suất của quá trình phải là 37 KPa [15].9Hình 1.9: Sự tăng độ dày thành mao quản khi tăng hàm lượng TEOS(Dp: Diameter pore: đường kính MQ, W: wall thickness: độ dày thành MQ Theo nhiều tài liệu đã chứng minh thì tinh thể ZrO2 ở trạng thái tứ diện được xem là một oxit rắn có tính axit khá mạnh có thể sử dụng làm chất mang cho các loại chất xúc tác sử dụng trong quá trình đồng phân hoá, đặc biệt là khi được sunfat hoá [48, 50].Các yếu tố ảnh hưởng đến việc tổng hợp zirconiaZirconi đioxit được điều chế bằng cách nung zirconi hiđroxit ở nhiệt độ cao.Zirconi hiđroxit tồn tại ở dạng kết tủa trắng nhầy, có thành phần biến đổi với công thức là ZrO2.nH2O. Kết tủa khi mới tạo thành chứa nhiều nhóm cầu OH dạng α, qua thời gian bị mất nước, nó tiếp tục bị polime hoá trở thành dạng β, chứa nhiều cầu oxi [90].Các tính chất của zirconi hiđroxit phụ thuộc rất nhiều vào muối nguyên liệu đầu và giá trị pH của dung dịch trong quá trình thực hiện kết tủa hiđroxit [15, 37, 39]. Đối với cấu trúc, giá trị pH tạo kết tủa có ảnh hưởng rõ rệt nhất đến sự tạo thành pha tinh thể của ZrO2. Sự điều chỉnh và giá trị pH cuối cùng có ảnh hưởng cụ thể nhất đến chất lượng của zirconi hiđroxit. Tại giá trị pH < 7 trong tinh thể muối ZrOCl2.8H2O xuất hiện ion tetrameric [Zr4(OH)8.16H2O]8+ (hình 1.10), phản ứng polime hoá diễn ra khi đưa bazơ vào dung dịch muối.Ngay từ giai đoạn đầu, lượng bazơ đưa vào sẽ thúc đẩy việc thay thế bốn phân tử nước của ion tetrametric bằng các nhóm OH− tạo cầu nối O .H, sau đó hình thành liên kết. Công thức chung của mỗi phân tử polime tạo thành trong quá trình hình thành kết tủa là [ZrOx(OH)4-x .yH2O]n. Công thức này thể hiện mối liên quan giữa hàm lượng oxi, OH− và hàm lượng kết tủa thu được khi sử dụng muối nguyên liệu là ZrOCl2.8H2O. Cấu tạo của dạng gel đã sấy khô qua phân tích TG thường có công thức chung là: ZrO2.1,23H2O-ZrO2.1,86H2O. Công thức đó có thể được viết lại dưới dạng [Zr4(OH)8]8+ để thể hiện sự liên kết giữa các mắt xích trong mạch polime. Ảnh hưởng của nguồn muối nguyên liệu đến chất lượng của hiđroxit là khá rõ. Muối ZrOCl2.8H2O ở dạng tinh thể có chứa ion tetrameric và anion Cl−. Anion Cl− 10 [...]... độ bền thủy nhiệt cao bằng zirconia sunfat hóa nhằm tạo ra một vật liệutính axit và bền nhiệt, phù hợp cho phản ứng chuyển hóa n-hexan 1.3 Vật liệu mao quản trung bình có chứa Al Vật liệu mao quản trung bình silica nguyên chất chỉ có các nhóm silanol trên bề mặt, có tính axit yếu và không có hoạt tính xúc tác Vì vậy, để làm cho các vật liệu này có thể ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác, các tâm axit... sunfat hóa thông thường trong quá trình đồng phân hóa nparafin [23, 45] Hơn nữa, độ bền nhiệt của cấu trúc meso và khả năng chống lại sự mất hoạt tính của zirconi sunfat hoá mao quản trung bình vẫn còn thấp [90] Trong luận văn này, chúng tôi đã tiến hành biến tính vật liệu mao quản trung bình SBA-16, một vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn, kích thước mao quản rộng và có độ bền thủy nhiệt cao bằng. .. bắt đầu bị phá vỡ và chuyển sang cấu trúc đơn nghiêng Hàm lượng nước trong cấu trúc bị loại hết một cách triệt để khi tiến hành nung ở nhiệt độ lớn hơn 10000C Do đó, nhiệt độ nung ảnh hưởng khá lớn đến hoạt tính xúc tác e Zirconia sunfat hóa mang trên vật liệu mao quản trung bình và zirconia sunfat hóa mao quản trung bình Từ năm 1992 đã có công bố rằng vật liệu mao quản trung bình với cấu trúc lỗ xốp... muối H2PtCl6.8H2O (Nhật) lên chất mang SZSBA-16 hoặc Al -SBA-16- 0.35, khuấy ở 900C trong 1 giờ Sấy chất rắn qua đêm và nung ở 5000C trong 3 giờ Để thu được dạng khử của platin ta khử bằng H2 ở 2500C trong 1 giờ trước khi tiến hành phản ứng 2.1.3 Kiểm tra hoạt tính xúc tác trong phản ứng chuyển hóa n-hexan a Điều kiện phản ứng chuyển hóa n-hexan trên SZ -SBA-16 và Al -SBA-16- 0.35 Nhiệt độ: 2000C và 5000C Áp... tiếp và xen kẽ nhau: đehiđro hóa, vòng hóa, và trong một số trường hợp còn có cả phản ứng đồng phân hóa vòng 5 cạnh thành vòng 6 cạnh Phản ứng đehiđro hóa phải xảy ra trước phản ứng đehiđro hóa đóng vòng vì phản ứng vòng hóa chỉ có thể xảy ra thuận lợi nếu phân tử có ít nhất một nối đôi, kết quả của quá trình đehiđro hóa trước đó Xúc tác refominh, mà ở đây là xúc tác đehiđro hóa đóng vòng, trước hết phải... tiếp tục chuyển hóa theo hai hướng: (a) đồng phân hóa và được giải phóng ra dưới dạng isohexen hoặc lại di chuyển sang tâm kim loại để bị hiđro hóa thành isohexan, (b) đóng vòng thành metylxiclopentan và tiếp tục phản ứng qua nhiều giai đoạn trung gian để tạo thành benzen Tính độc lập của hai loại tâm hoạt động cũng như sự di chuyển thông qua pha khí của các olefin trung gian từ loại tâm này sang loại. .. nhánh Tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào điều kiện của phản ứng và chất lượng của xúc tác - Phản ứng crackinh: Là phản ứng bẻ gẫy mạch hiđrocacbon Tốc độ phản ứng crackinh tăng theo kích thước hiđrocacbon, độ axit của xúc 18 tác và nhiệt độ phản ứng Sản phẩm của phản ứng crackinh có thể tiếp tục được đồng phân hoá, tạo nên các isoparafin có khối lượng phân tử nhỏ hơn n-parafin ban đầu - Phản ứng đehiđro... lớn nhất là có hoạt tính tốt nhất trong phản ứng isome hóa n-hexan Bước xử lý oxi hóa ngăn cản việc Pt tương tác với các dạng vonfram tạo thành dạng vonfram-platin bề mặt làm giảm hoạt tính xúc tác Mặt khác, dạng Ptδ+ có thể còn đóng vai trò là trung tâm của sự tạo thành các hạt kim loại nhỏ được phân tán tốt dưới điều kiện phản ứng và tạo ra hoạt tính cao trong sự đehiđro hóachuyển hiđro Sự khử... cứu bằng phương pháp TPD-NH3 chỉ ra rằng độ mạnh của các tâm axit của hai mẫu được tổng hợp theo hai phương pháp khác nhau nhưng có cùng tỉ lệ Si/Al trong gel là tương đương 17 Trong công trình này, chúng tôi tiến hành tổng hợp vật liệu Al -SBA-16 bằng phương pháp tổng hợp trực tiếp đi từ nguồn ankoxit nhằm tạo ra một vật liệu có diện tích bề mặt lớn và tính axit phù hợp cho phản ứng chuyển hóa n-hexan. .. một vòng phản ứng chỉ chuyển hóa được một phần các n-parafin thành isoparafin Bởi vậy, người ta thường sử dụng quá trình hồi lưu các n-parafin chưa chuyển hóa và cả những đồng phân iso có trị số octan thấp để tăng độ chuyển hoá, tăng hiệu suất của phản ứng c Cơ chế phản ứng Phản ứng đồng phân hóa có thể xảy ra trên xúc tác axit hoặc xúc tác lưỡng chức [31] Cơ chế xúc tác axit Cơ chế đồng phân hóa và . sunfat hóa nhằm tạo ra một vật liệu có tính axit và bền nhiệt, phù hợp cho phản ứng chuyển hóa n-hexan. 1.3. Vật liệu mao quản trung bình có chứa AlVật liệu mao. hành biến tính vật liệu mao quản trung bình SBA-16, một vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn, kích thước mao quản rộng và có độ bền thủy nhiệt cao bằng

Ngày đăng: 09/11/2012, 09:35

Hình ảnh liên quan

Hình 1.1b: Sự kết nối các kênh mao quản sơ cấp qua  mao quản thứ cấp của SBA-15 - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 1.1b.

Sự kết nối các kênh mao quản sơ cấp qua mao quản thứ cấp của SBA-15 Xem tại trang 3 của tài liệu.
Hình 1.1a: Mô hình mao quản sắp xếp theo dạng lục lăng - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 1.1a.

Mô hình mao quản sắp xếp theo dạng lục lăng Xem tại trang 3 của tài liệu.
Hình 1.4: Sự hình thành phức kim loại trong hốc của SBA-16 - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 1.4.

Sự hình thành phức kim loại trong hốc của SBA-16 Xem tại trang 5 của tài liệu.
Qua cơ chế hình thành ở trên thì độ dày thành mao quản gây ra bởi chuỗi PEO ưa nước, đường kính mao quản gây ra bởi lõi PPO kị nước, vi mao quản gây ra bởi  phần EO thâm nhập vào trong thành silica - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

ua.

cơ chế hình thành ở trên thì độ dày thành mao quản gây ra bởi chuỗi PEO ưa nước, đường kính mao quản gây ra bởi lõi PPO kị nước, vi mao quản gây ra bởi phần EO thâm nhập vào trong thành silica Xem tại trang 7 của tài liệu.
Hình 1.8: Sự co chuỗi PEO khi tăng hàm lượng D-glucozơ - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 1.8.

Sự co chuỗi PEO khi tăng hàm lượng D-glucozơ Xem tại trang 8 của tài liệu.
Hình 1.10: Ion tetrameric - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 1.10.

Ion tetrameric Xem tại trang 11 của tài liệu.
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của chất nền đến chất lượng xúc tác - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Bảng 1.1..

Ảnh hưởng của chất nền đến chất lượng xúc tác Xem tại trang 12 của tài liệu.
Hình 1.12: Sự hình thành các nhóm OH đầu tận mang tính  axit Bronsted trong các vật liệu  MQTB - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 1.12.

Sự hình thành các nhóm OH đầu tận mang tính axit Bronsted trong các vật liệu MQTB Xem tại trang 16 của tài liệu.
Bước 4: Từ cacbocation hình thành phân tử parafin mới. Cơ chế xúc tác lưỡng chức - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

c.

4: Từ cacbocation hình thành phân tử parafin mới. Cơ chế xúc tác lưỡng chức Xem tại trang 20 của tài liệu.
Hợp chất trung gian cacbocation được hình thành do sự hấp phụ phân tử ankan trên tâm axit Bronsted cũng như tâm Lewis. - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

p.

chất trung gian cacbocation được hình thành do sự hấp phụ phân tử ankan trên tâm axit Bronsted cũng như tâm Lewis Xem tại trang 20 của tài liệu.
Do vật liệu xốp MQTB có cấu trúc thành lỗ ở dạng vô định hình nên kết quả nhiễu xạ tia X ở góc lớn không cho những thông tin về cấu trúc vật liệu  [ 1] - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

o.

vật liệu xốp MQTB có cấu trúc thành lỗ ở dạng vô định hình nên kết quả nhiễu xạ tia X ở góc lớn không cho những thông tin về cấu trúc vật liệu [ 1] Xem tại trang 33 của tài liệu.
Sơ đồ nguyên lý máy chụp SEM được biểu diễn trên hình 2.2. - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Sơ đồ nguy.

ên lý máy chụp SEM được biểu diễn trên hình 2.2 Xem tại trang 36 của tài liệu.
một hình ảnh rất nhỏ của cấu trúc. Đối lập với vi điện tử quang cổ điển, chùm electron tương tác hầu hết bằng sự nhiễu xạ hoặc khuếch tán hơn là hấp thụ, mặc dù  cường độ của dòng truyền qua vẫn ảnh hưởng bởi thể tích và mật độ của vật liệu mà  nó đi qua - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

m.

ột hình ảnh rất nhỏ của cấu trúc. Đối lập với vi điện tử quang cổ điển, chùm electron tương tác hầu hết bằng sự nhiễu xạ hoặc khuếch tán hơn là hấp thụ, mặc dù cường độ của dòng truyền qua vẫn ảnh hưởng bởi thể tích và mật độ của vật liệu mà nó đi qua Xem tại trang 38 của tài liệu.
Hình 2.4: Nguyên lý của phép phân tích EDX - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 2.4.

Nguyên lý của phép phân tích EDX Xem tại trang 40 của tài liệu.
Theo IUPAC, có 6 kiểu đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp (hình 2.6). Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp cuả vật liệu mao quản trung bình có chứa một  vòng trễ, thuộc kiểu IV. - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

heo.

IUPAC, có 6 kiểu đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp (hình 2.6). Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp cuả vật liệu mao quản trung bình có chứa một vòng trễ, thuộc kiểu IV Xem tại trang 44 của tài liệu.
Trên giản đồ phân tích nhiệt của Zr-SBA-16 (hình 3.1) ta thấy có một pic thu nhiệt  ở   94.800 C,  mất  khối  lượng  10.21%  (đường  TGA)  và   một  pic  toả  nhiệt  ở  289.940C, mất khối 19.21% - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

r.

ên giản đồ phân tích nhiệt của Zr-SBA-16 (hình 3.1) ta thấy có một pic thu nhiệt ở 94.800 C, mất khối lượng 10.21% (đường TGA) và một pic toả nhiệt ở 289.940C, mất khối 19.21% Xem tại trang 48 của tài liệu.
Phổ IR của SBA-16 (hình 3.2) và Zr-SBA-16 (hình 3.3) đều có các đỉnh hấp thụ đặc trưng của vật liệu silica: - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

h.

ổ IR của SBA-16 (hình 3.2) và Zr-SBA-16 (hình 3.3) đều có các đỉnh hấp thụ đặc trưng của vật liệu silica: Xem tại trang 49 của tài liệu.
Đối với mẫu SZ/SBA-16 (hình 3.5a), sau khi tiến hành biến tính SBA-16 bằng SO42-/ZrO2 , các pic phụ biến mất, thể hiện sự giảm độ trật tự của vật liệu, thông số tế  bào mạng a0  là 15.17 nm, giảm đi so với mẫu SBA-16 ban đầu - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

i.

với mẫu SZ/SBA-16 (hình 3.5a), sau khi tiến hành biến tính SBA-16 bằng SO42-/ZrO2 , các pic phụ biến mất, thể hiện sự giảm độ trật tự của vật liệu, thông số tế bào mạng a0 là 15.17 nm, giảm đi so với mẫu SBA-16 ban đầu Xem tại trang 51 của tài liệu.
Hình ảnh TEM của SZ/SBA-16 và SZ-SBA-16 (hình 3.8) cho thấy các vật liệu vẫn giữ được cấu trúc MQTB khá đồng đều và trật tự sau khi biến tính bằng zirconia  sunfat hóa - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

nh.

ảnh TEM của SZ/SBA-16 và SZ-SBA-16 (hình 3.8) cho thấy các vật liệu vẫn giữ được cấu trúc MQTB khá đồng đều và trật tự sau khi biến tính bằng zirconia sunfat hóa Xem tại trang 54 của tài liệu.
Ảnh TEM của SZ-SBA-16 (hình 3.8b) không thấy xuất hiện các cụm oxit ZrO2  trên bề mặt hay trong mao quản của vật liệu, chứng tỏ Zr đã được đi vào trong  mạng cấu trúc của SBA-16 hoặc được phân tán dưới dạng các hạt nano oxit có kích  thước nhỏ hơn kích th - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

nh.

TEM của SZ-SBA-16 (hình 3.8b) không thấy xuất hiện các cụm oxit ZrO2 trên bề mặt hay trong mao quản của vật liệu, chứng tỏ Zr đã được đi vào trong mạng cấu trúc của SBA-16 hoặc được phân tán dưới dạng các hạt nano oxit có kích thước nhỏ hơn kích th Xem tại trang 55 của tài liệu.
Kết quả phân tích sản phẩm được trình bày trong bảng 3.2. - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

t.

quả phân tích sản phẩm được trình bày trong bảng 3.2 Xem tại trang 58 của tài liệu.
Hình 3.10: Phổ nhiễu xạ ti aX góc nhỏ của các vật liệu Al-SBA-16 - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 3.10.

Phổ nhiễu xạ ti aX góc nhỏ của các vật liệu Al-SBA-16 Xem tại trang 59 của tài liệu.
Hình 3.11: Phổ nhiễu xạ ti aX góc lớn của Al-SBA-16-0.25(a) và Al-SBA-16-0.35(b) - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 3.11.

Phổ nhiễu xạ ti aX góc lớn của Al-SBA-16-0.25(a) và Al-SBA-16-0.35(b) Xem tại trang 60 của tài liệu.
thay thế đồng hình cho Si trong mạng SBA-16, vật liệu thu được sẽ có cấu trúc trật tự và ít bị biến đổi. - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

thay.

thế đồng hình cho Si trong mạng SBA-16, vật liệu thu được sẽ có cấu trúc trật tự và ít bị biến đổi Xem tại trang 61 của tài liệu.
Hình 3.13: Phổ EDX của Pt/SZ-SBA-16(a) và Pt/Al-SBA-16-0.35(b) - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 3.13.

Phổ EDX của Pt/SZ-SBA-16(a) và Pt/Al-SBA-16-0.35(b) Xem tại trang 64 của tài liệu.
3.3.2. Phổ nhiễu xạ ti aX - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

3.3.2..

Phổ nhiễu xạ ti aX Xem tại trang 64 của tài liệu.
Hình 3.15: Ảnh TEM của SZ-SBA-16(a), Pt/SZ-SBA-16(b) và Pt/Al-SBA-16-0.35(c) - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Hình 3.15.

Ảnh TEM của SZ-SBA-16(a), Pt/SZ-SBA-16(b) và Pt/Al-SBA-16-0.35(c) Xem tại trang 66 của tài liệu.
Bảng 3.5: Kết quả phân tích sản phẩm phản ứng thơm hóa n-hexan trên xúc tác Pt/Al-SBA-16-0.35 - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Bảng 3.5.

Kết quả phân tích sản phẩm phản ứng thơm hóa n-hexan trên xúc tác Pt/Al-SBA-16-0.35 Xem tại trang 67 của tài liệu.
Bảng 3.6: Kết quả phân tích sản phẩm phản ứng thơm hóa n-hexan trên xúc tác Pt/Al-SBA-16-0.35 ở 5200C - Vật liệu mao quản trung bình SBA-16 biến tính bằng oxit kim loại cho phản ứng chuyển hóa n-hexan

Bảng 3.6.

Kết quả phân tích sản phẩm phản ứng thơm hóa n-hexan trên xúc tác Pt/Al-SBA-16-0.35 ở 5200C Xem tại trang 68 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan