Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3: kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 3: kết quả và thảo luận

Tải bản đầy đủ - 0trang

Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

39Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



Hình 3.2: Phổ XRD của Boehmite nung ở nhiệt độ 550ºC

Kết quả XRD với góc qt 2θ thay đổi từ 10 ÷ 70º của Boehmite nung ở

nhiệt độ 550ºC cho thấy có sự xuất hiện các pick mạnh nhất trùng với phổ chuẩn

của của γ-Al2O3, trong khi không thấy xuất hiện các pick đặc trưng cho tinh thể

của Boehmite.

Vậy nung với nhiệt độ 550ºC trong 5h thì các tinh thể Boehmite đã chuyển

hóa hồn tồn sang γ-Al2O3.

Qua hai mẫu trên ta thấy được yếu tố nhiệt độ nung ảnh hưởng rất nhiều

đến quá trình tạo γ-Al2O3.

3.1.2. Kết quả ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)

3.1.2.1: Hình thái hạt Boehmite

Để xác định hình thái học (hình dạng, kích thước, bề mặt) của hạt Boehmite,

mẫu Boehmite được chụp ảnh SEM. Kết quả được thể hiện trên hình 3.3.



SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

40Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



Hình 3.3: Hình thái học của các hạt Boehmite.

Thơng qua kết quả chụp SEM (hình 3.3) ta thấy Boehmite có hình phiến.

Các hạt Boehmite có phân bố kích thước hạt trong khoảng rộng, có kích thước

dao động từ 13μm đến 26μm.

Ảnh SEM cũng cho thấy bề mặt của hạt Boehmite phẳng, nhẵn và khá đồng

nhất. Giữa các hạt có bề mặt phân chia rõ ràng.



SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

41Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



3.1.2.2: Hình thái hạt xúc tác γ-Al2O3

Kết quả chụp ảnh SEM của mẫu Boehmite được sấy ở 100 oC trong 24 giờ

và nung ở 550 oC trong 5 giờ để chuyển hóa cấu trúc tinh thể Boehmite sang cấu

trúc tinh thể γ-Al2O3 được thể hiện trên hình 3.4.



Hình 3.4: Hình thái học của hạt xúc tác γ-Al2O3

Kết quả thu được sau khi chế tạo cho thấy hình thái của γ-Al 2O3 khơng khác

nhiều so với hình thái của hạt Boehmite ban đầu. Các hạt γ-Al 2O3 có dạng hình

phiến, kích thước hạt khơng đồng đều với kích thước trong khoảng 60μm và có



SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

42Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



độ dày khoảng 40μm. Như vậy, kích thước hạt γ-Al 2O3 lớn hơn so với các hạt

Boehmite ban đầu.

Bề mặt các hạt γ-Al2O3 không bằng phẳng như bề mặt các hạt Boehmite.

Điều này xẩy ra có thể do sự mất nước bề mặt và mất nước cấu trúc của

Boehmite khi chuyển sang dạng cấu trúc tinh thể của γ-Al2O3.

3.1.3. Kết quả phương pháp BET.

Một trong các đặc trưng quan trọng nhất của xúc tác và chất mang xúc tác

là diện tích bề mặt riêng, kích thước mao quản, sự phân bố kích thước mao

quản. Các đặc trưng này được xác định bằng phương pháp BET.

3.1.3.1. Diện tích bề mặt riêng, kích thước và thể tích mao quản

Kết quả phân tích BET của mẫu γ-Al2O3 tổng hợp được đưa ra trong bảng

3.1.

Bảng 3.1. Kết quả phân tích BET của mẫu γ-Al2O3

Tính chất của mẫu

Diện tích bề mặt riêng BET

Kích thước mao quản (theo q trình hấp

phụ)

Kích thước mao quản (theo quá trình nhả

hấp phụ)



Kết qủa

174.9237 m²/g

5.92564 nm

6.00724 nm



Thể tích mao quản (theo q trình hấp phụ)



0,259 cm3/g



Thể tích mao quản (theo q trình hấp phụ)



0,263 cm3/g



Kết quả phân tích BET cho thấy, mẫu γ-Al 2O3 có diện tích bề mặt riêng là

174,92 m2/g. Như vây, diện tích bề mặt riêng của mẫu tổng hợp được cũng

tương đối lớn so với các nghiên cứu trước đây (từ 100 ÷250 m2/g).

Kích thước đường kính mao quản đo được là 5,9 nm. Đây là kích thước

được phân loại là kích thước mao quản của vật liệu MQTB (5÷20 nm).



3.1.3.2. Sự phân bố kích thước đường kính mao quản

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

43Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



Đồ thị thể hiện sự phân bố kích thước đường kính mao quản của mẫu γAl2O3 được đưa ra ở hình 3.5.



Hình 3.5. Sự phân bố kích thước đường kính mao quản của mẫu γ-Al2O3

Hình 3.5 cho thấy sự phân bố kích thước đường kính mao quản nằm trong

khoảng hẹp, phân bố từ 0,5 nm đến hơn 100 nm, trong đó tập trung nhiều nhất ở

kích thước đường kính là 6 nm.

3.1.3.3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ

Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ của mẫu γ-Al 2O3 được đưa ra ở

hình 3.6.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ của mẫu γ-Al 2O3 có xuất hiện

vòng trễ, điều này chứng tỏ vật liệu tổng hợp được có cấu trúc MQTB, mặc dù

không sử dụng chất định hướng cấu trúc. Như vậy, cấu trúc MQTB có thể được

hình thành khi sử dụng các điều kiện tổng hợp như điều kiện kết tủa, thời gian

già hóa, điều kiện sấy và nung thích hợp.



SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

44Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



Căn cứ vào hình dạng của vòng trễ trên đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả

hấp phụ ta có thể nhận xét về hình dạng của mao quản. Mao quản của mẫu γAl2O3 tổng hợp được có dạng hình trụ.



Hình 3.6. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ của mẫu γAl2O3

3.1.4. Kết quả phân tích nhiệt

Sự thay đổi khối lượng và cấu trúc của mẫu vật liệu theo sự tăng của nhiệt

độ được đánh giá thơng qua phương pháp phân tích nhiệt DTA-TGA. Hình 3.7

là kết quả phân tích nhiệt DTA-TGA của mẫu γ-Al2O3.



SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

45Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



Hình 3.7. Kết quả phân tích nhiệt DTA-TGA của mẫu γ-Al2O3

Trên đồ thị DTA của hình 3.7 xuất hiện 3 pick tương ứng với các pick thu

nhiệt của mẫu và tương ứng với sự mất khối lượng của mẫu theo nhiệt độ.

Từ 33oC đến 400 oC, mẫu mất khối lượng là 1,019 g tương đương 27,9% khối

lượng mẫu. Đây là giai đoạn thu nhiệt để làm mất nước bề mặt và để 2 phân tử

nước trong cấu trúc tinh thể Boemit được tách ra. Sự mất nước kéo theo sự sắp

xếp lại mạng lưới tinh thế, làm xuất hiện ở bên trong tinh thể và trên bề mặt của

chúng những lỗ trống. Đây là nguyên nhân tạo ra tâm axit Lewis trên bề mặt xúc

tác.

Từ 400 oC đến 800 oC, mẫu mất khối lượng là 0,252 g tương đương 6,912%

khối lượng mẫu. Đây là giai đoạn phân tử nước cuối cùng bị tách ra và Boemit

chuyển hố thành các dạng nhơm oxit.

Như vậy, từ phương pháp phân tích nhiệt cho ta thấy sự biến đổi cấu trúc của

tinh thể Beomite về dạng tinh thể γ-Al 2O3 chủ yếu là do sự mất nước bề mặt và

mất nước trong cấu trúc của tinh thể γ-Al2O3.

3.2 TỔNG HỢP XÚC TÁC COO/‫ﻻ‬-AL2O3

3.2.1 Kết quả phân tích XRD

Xúc tác CoO/γ-Al2O3 được tổng hợp bằng phương pháp tẩm dung dịch

Co(NO3)2.6H2O nồng độ 25 % khối lượng lên trên chất mang Al 2O3. Sau đó hỗn

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

46Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



hợp được sấy 24h ở nhiệt độ 100 oC và nung ở nhiệt dộ 550oC, 650oC, 750oC.

Quá trình này được lặp lại 2 lần để tăng hàm lượng CoO trên chất mang Al2O3.

Kết quả phân tích đặc trưng pha tinh thể của CoO/Al 2O3 chế tạo ở các nhiệt

độ nung khác nhau được đưa ra trong hình 3.7, hình 3.8 và hình 3.9.

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Co/gammaAl2O3 550



500



400



Lin (Cps)



300



d=1.553



100



d=2.433



d=2.833



200



0

10



20



30



40



50



60



70



2-Theta - Scale

File: HieuDHCN Co-gammaAl2O3-550.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 °

01-071-0816 (C) - Cobalt Cobalt Oxide - CoCo2O4 - Y: 53.28 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.06500 - b 8.06500 - c 8.06500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - F-43m (216) - 8 - 524.582



Hình 3.7. Kết quả XRD của CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 550oC

Ở nhiệt độ nung là 550oC kết quả XRD với góc quét 2θ thay đổi từ 10 ÷

70ºcho thấy có sự xuất hiện các pick mạnh nhất trùng với phổ chuẩn của CoO

với khoảng cách mặt phẳng tinh thể là d = 2,433 và cường độ pick là 80.



SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

47Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Co/gammaAl2O3 650



500



400



Lin (Cps)



300



d=3.401



d=2.428



d=6.900



200



d=1.364



d=1.679



100



0

10



20



30



40



50



60



70



2-Theta - Scale

File: HieuDHCN Co-gammaAl2O3-650.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 °

01-071-0816 (C) - Cobalt Cobalt Oxide - CoCo2O4 - Y: 58.39 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.06500 - b 8.06500 - c 8.06500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - F-43m (216) - 8 - 524.582



Hình 3.8. Kết quả XRD của CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 650oC

Ở nhiệt độ nung là 650oC kết quả XRD với góc quét 2θ thay đổi từ 10 ÷

70ºcho thấy có sự xuất hiện các pick mạnh nhất trùng với phổ chuẩn của CoO

với khoảng cách mặt phẳng tinh thể là d = 2,433 và cường độ pick là 100, lớn

hơn so với mẫu CoO/γ-Al2O3 nung ở nhiệt độ 550oC.

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Co/gammaAl2O3 750



500



400



Lin (Cps)



300



d=1.350



d=1.433



d=1.559



d=1.589



100



d=2.441



d=2.868



200



0

10



20



30



40



50



60



70



2-Theta - Scale

File: HieuDHCN Co-gammaAl2O3-750.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 °

01-071-0816 (C) - Cobalt Cobalt Oxide - CoCo2O4 - Y: 65.70 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.06500 - b 8.06500 - c 8.06500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - F-43m (216) - 8 - 524.582



Hình 3.9. Kết quả XRD của CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 750oC

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

48Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



Ở nhiệt độ nung là 750oC kết quả XRD với góc qt 2θ thay đổi từ 10 ÷

70ºcho thấy có sự xuất hiện các pick mạnh nhất trùng với phổ chuẩn của CoO

với khoảng cách mặt phẳng tinh thể là d = 2,433 và cường độ pick là 100, không

thay đổi nhiều so với mẫu nung ở nhiệt độ 750oC.

Như vậy, nhiệt độ nung là 650 oC đủ để chuyển hóa tối đa Co(NO 3)2.6H2O về

dạng CoO.

3.2.2 Kết quả phân tích SEM

Ảnh SEM của mẫuCoO/γ-Al2O3 thu được ở điều kiện nung ở 550 oC được

đưa ra ở hình 3.10.



Hình 3.10 kết quả SEM của mẫu CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 550oC



SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà

49Nội



Khoa Cơng Nghệ Hóa



Kết quả thu được sau khi chế tạo cho thấy có hai loại hạt rõ rệt nằm đan xen

lẫn nhau. Hạt to hơn có kích thước 35μm đến 75μm, còn các hạt nhỏ hơn có kích

thước 5μm đến 15μm, có độ dày 1μm - 5μm. Giữa các hạt có sự phân chia bề

mặt pha rõ rệt.

Bề mặt của các hạt xúc tác không bằng phẳng như bề mặt của chất mang γAl2O3 có thể là do sự bám dính của các phân tử xúc tác CoO trên bề mặt.

3.2.3 Kết quả phân tích BET

3.2.3.1. Diện tích bề mặt riêng, kích thước và thể tích mao quản

Kết quả phân tích BET của mẫu CoO/γ-Al 2O3 tổng hợp được đưa ra trong

bẳng 3.2.

Bảng 3.2. Kết quả phân tích BET của mẫu CoO/γ-Al2O3

Tính chất của mẫu



Kết qủa



Diện tích bề mặt riêng BET



74.8541 m2/g.



Kích thước mao quản (theo quá trình hấp phụ)



8,6384 nm.



Kích thước mao quản (theo q trình nhả hấp

phụ)

Thể tích mao quản (theo q trình hấp phụ)

Thể tích mao quản (theo q trình hấp phụ)



7,2950 nm

0,1950 cm3/g

0,2139 cm3/g



Kết quả phân tích BET cho thấy, mẫu CoO/γ-Al2O3 có diện tích bề mặt riêng là

74,85 m2/g. Như vây, diện tích bề mặt riêng của mẫu CoO/γ-Al2O3 tổng hợp

được có diện tích bề mặt nhỏ hơn so với chất mang γ-Al 2O3. Điều này xẩy ra có

thể là do sự che phủ của các hạt CoO kết tinh trên bề mặt chất tan hoặc bít kín

các mao quản của chất mang.

Kích thước đường kính mao quản đo được là 8,6 nm. Đây là kích thước

được phân loại là kích thước mao quản của vật liệu MQTB (5÷20 nm). Tuy

nhiên kích thước mao quản của CoO/γ-Al2O3 lớn hơn kích thước mao quản của

γ-Al2O3 có thể là do ảnh hưởng của nhiệt độ khi nung ở 650 oC trong thời gian

5h để chuyển hóa Co(NO3)2.6H2O về dạng CoO.

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh



Khóa Luận Tốt Nghiệp



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3: kết quả và thảo luận

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×