Báo cáo nghiên cứu khoa học: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG TỔNG HỢP VẬT LIỆU Fe-MCM-41

Quá trình phân huỷ chất hoạt động bề mặt trong tiền chất Fe-MCM-41 đã được nghiên cứu. Vật liệu Fe-MCM-41 với các tỉ lệ Si/Fe khác nhau được tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt bằng cách đưa vào trực tiếp K4[Fe(CN)6] trong môi trường kiềm. Các vật liệu tổng hợp được đặc trưng bằng XRD, TG-DSC và hấp phụ đẳng nhiệt nitơ. Để loại bỏ hoàn toàn chất định hướng cấu trúc của tiền chất MCM-41, cần nung đến nhiệt độ 900oC, nhưng trong trường hợp......
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG TỔNG HỢP VẬT LIỆU Fe-MCM-41"TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 48, 2008 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG TỔNG HỢP VẬT LIỆU Fe-MCM-41 Nguyễn Khoái, Nguyễn Lê Mỹ Linh Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế Đinh Quang Khiếu Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Phạm Đình Dũ Trường Cao đẳng Sư phạm Kon Tum TÓM TẮT Quá trình phân huỷ chất hoạt động bề mặt trong tiền chất Fe-MCM-41 đã được nghiêncứu. Vật liệu Fe-MCM-41 với các tỉ lệ Si/Fe khác nhau được tổng hợp bằng phương pháp thuỷnhiệt bằng cách đưa vào trực tiếp K4[Fe(CN)6] trong môi trường kiềm. Các vật liệu tổng hợpđược đặc trưng bằng XRD, TG-DSC và hấp phụ đẳng nhiệt nitơ. Để loại bỏ hoàn toàn chất địnhhướng cấu trúc của tiền chất MCM-41, cần nung đến nhiệt độ 900oC, nhưng trong trường hợptiền chất Fe-MCM-41 chỉ cần nung đến 600oC. Peak toả nhiệt cực đại phân huỷ chất địnhhướng cấu trúc của DSC chuyển về nhiệt độ thấp khi hàm lượng sắt trong Fe-MCM-41 tăng.Hiệu ứng này có thể do sự hoạt hoá các phân tử oxy sinh ra bởi các nguyên tử kim loại. Ngoàira, các dạng hoạt động khác chuyển đến các phân tử chất hoạt động bề mặt kích hoạt làm chosự cháy dễ dàng x y ra kết quả hạ thấp nhiệt độ phân huỷ chất hoạt động bề mặt. 1. Mở đầu Sự khám phá ra vật liệu rây phân tử MCM-41 đã mở ra một cơ hội lớn trong lĩnhvực nghiên cứu phát triển những loại vật liệu mới với kích cỡ lỗ và hình dạng đều đặncó diện tích bề mặt và dung lượng hấp phụ cao [1]. Sự phát triển của loại vật liệu nàyđóng góp vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật hiện đại [2, 3].Việc sử dụng những loại vật liệu rắn làm chất xúc tác là nhu cầu cần thiết mà ngày naycó những xu hướng phát triển sau: i) tăng hoạt tính axit của chúng bằng sự tham gia củacác kim loại chuyển tiếp vào khung mạng của MCM-41; ii) tăng tính ổn định nhiệt vàthuỷ nhiệt của xúc tác; iii) phương pháp loại bỏ chất hoạt động bề mặt tốt hơn, để mộtphần cấu trúc rắn khỏi tổn hại trong suốt quá trình nung. Mặc dù hai khuynh hướng đầutiên đã và đang được nghiên cứu nhiều [2, 4, 5, 6], nhưng vẫn còn ít [7] công trìnhnghiên cứu về hướng còn lại. Trong bài báo này chúng tôi trình bày nghiên cứu mốiquan hệ giữa sự phân huỷ và loại bỏ chất hoạt động bề mặt với ảnh hưởng của việc thêmmột lượng sắt đã được tính toán trước vào sự phân huỷ chất định hướng cấu trúc củaMCM-41. 85 2. Thực nghiệm Vật liệu Fe-MCM-41 được tổng hợp bằng cách sử dụng tetraethyl orthsilicate(TEOS, Merck) và kaliumhexacyano ferrat(II)-trihydrat (K3[Fe(CN)6].3H2O, Merck) lànguồn silic và sắt tương ứng. N-Cetyl-N, N, N-trimetylammonium bromide (CTAB,Aldrich) được sử dụng làm chất định hướng cấu trúc. Quá trình tổng hợp vật liệu Fe-MCM-41 như sau: Đầu tiên, lấy CTAB cho vào nước cất, khuấy trong 2 giờ được dungdịch A. Sau đó, trộn TEOS và lượng K4[Fe(CN)6] đã được tính toán trước, khuấy mộtthời gian ta được hỗn hợp B. Trộn hỗn hợp B vào dung dịch A đồng thời cho dung dịchNaOH 1M vào để tạo môi trường, khuấy mạnh trong 2 giờ ta được gel. Sol-gel thu đượcđưa vào bình teflon, khuấy nhẹ để làm già trong 24 giờ, sau đó kết tinh thuỷ nhiệt ở100oC trong 24 giờ. Lọc và rửa phần kết tủa đến môi trường trung tính bằng nước cất,sấy kết tủa thu được ở 100oC trong 24 giờ. Sau đó đem nung ở 500oC trong 10 giờ đểloại bỏ chất hoạt động bề mặt và ổn định cấu trúc vật liệu, thu được Fe-MCM-41. Vậtliệu Fe-MCM-41 tổng hợp có thành phần gel theo tỉ lệ mol như sau: nTEOS : nCTAB :nNaOH : nH2O : nFe = 1,00 : 0,11 : 0,47 : 204,39 : x. Sắt được đưa vào dưới dạng phứckaliumhexacyano ferrat(II)-trihydrat có tỉ lệ mol sao cho nSi : nFe lần lượt là 5, 10, 20,50, 100 và được kí hiệu tương ứng là FeCN5, FeCN10, FeCN20, FeCN50, FeCN100. Vật liệu MCM-41 (không chứa sắt) cũng được tổng hợp theo tiến trình và tỉ lệnhư trên. Các vật liệu tổng hợp thu được và CTAB được tiến hành phân tích nhiệt trênmáy Thermogravimetry-Differential Scanning (TG-DSC, Brucker, Germany). Đặctrưng của các mẫu sau khi nung được xác định bằng phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ vàkhử hấp phụ nitơ ở 77K bằng thiết bị Omnisorp-100. Pha mao quản trung bình của vậtliệu được nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ở góc nhỏ trên máy 8DAdvance (Bruker, Germany). 3. Kết quả và thảo luận ...