Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị thể lưỡng chức năng trên cơ sở silicat chứa canxi, ứng dụng để chuyển hóa dầu nhiều axit tự do thành biodiesel

Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Chế tạo hai hệ xúc tác CS và MCS, đặc trưng các xúc tác bằng các phương pháp hóa lý hiện đại, trong đó sử dụng phương pháp phổ hấp thụ tia X (X-Ray Absorption Spectroscopy – viết tắt là XAS) – phương pháp phân tích cấu trúc mới, hiện đại, để đặc trưng sâu hệ thống liên kết trong xúc tác;... Sau đây là bản tóm tắt của luận án.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị thể lưỡng chức năng trên cơ sở silicat chứa canxi, ứng dụng để chuyển hóa dầu nhiều axit tự do thành biodiesel BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Đăng ToànNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC DỊ THỂ LƯỠNG CHỨCNĂNG TRÊN CƠ SỞ SILICAT CHỨA CANXI, ỨNG DỤNG ĐỂCHUYỂN HÓA DẦU NHIỀU AXIT TỰ DO THÀNH BIODIESEL Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 62520301 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – 2016 1 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trườnghọp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 2 A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN1. Tính cấp thiết của đề tàiXúc tác lưỡng chức sở hữu các tâm axit và bazơ có lực mạnh cùng định vịtrên cùng một bề mặt vật liệu. Trong quá trình tổng hợp biodiesel sử dụngcác nguyên liệu chứa nhiều axit béo tự do, các tâm axit xúc tác cho cácphản ứng este hóa các axit béo tự do và các tâm bazơ xúc tác cho các phảnứng trao đổi este các triglyxerit, nhờ đó hạn chế tối đa các phản ứng xàphòng hóa, trong khi vẫn đảm bảo được hiệu suất tạo biodiesel cao. Xúctác lưỡng chức vì thế kết hợp được các ưu điểm và hạn chế các nhược điểmcủa các xúc tác có tính axit mạnh hoặc bazơ mạnh.Trên thế giới, một số loại xúc tác lưỡng chức axit – bazơ cũng đã được cácphát minh và ứng dụng vào phản ứng tổng hợp biodiesel, có thể kể đến làcác xúc tác được điều chế theo kiểu gắn hai nhóm axit, bazơ trên chấtmang silica, xúc tác trên cơ sở hydrotalcite. Đặc biệt, một vật liệu có têngọi là silicat chứa canxi có khả năng sở hữu cả tâm axit và bazơ có lựcmạnh, ổn định trên bề mặt mà không cần phải gắn thêm các nhóm chứcngoài. Vật liệu này có cấu trúc hoàn toàn khác so với các dạng canxi silicatthông thường, có tiềm năng lớn để sử dụng làm xúc tác cho phản ứng tổnghợp biodiesel từ các dầu nhiều axit.Xuất phát từ ý tưởng đó, nghiên cứu trong luận án này tập trung vào việcchế tạo ra các xúc tác trên cơ sở vật liệu silicat chứa canxi, ứng dụng chophản ứng chuyển hóa các loại dầu nhiều axit béo tự do thành biodiesel nhưdầu ăn thải, dầu hạt cao su và dầu vi tảo. Hai loại xúc tác được nghiên cứutrong luận án là: xúc tác silicat chứa canxi dạng thường (ký hiệu là CS) vàxúc tác silicat chứa canxi được biến tính để tạo ra hệ thống mao quản trungbình (ký hiệu là xúc tác MCS).2. Mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa về khoa học thực tiễna. Chế tạo hai hệ xúc tác CS và MCS, đặc trưng các xúc tác bằng cácphương pháp hóa lý hiện đại, trong đó sử dụng phương pháp phổ hấp thụtia X (X-Ray Absorption Spectroscopy – viết tắt là XAS) – phương phápphân tích cấu trúc mới, hiện đại, để đặc trưng sâu hệ thống liên kết trongxúc tác;b. Xác định các đặc trưng của nguyên liệu dầu vi tảo họ Botryococcus, dầuhạt cao su, và dầu ăn thải bằng các phương pháp tiêu chuẩn, nhằm chuyểnhóa các loại dầu này thành biodiesel. Thông qua các kết quả thu được, lựachọn hệ nguyên liệu phù hợp cho quá trình tổng hợp biodiesel trên xúc tácphù hợp; 1c. Tìm các điều kiện tối ưu của quá trình chuyển hóa dầu đã lựa chọn thànhbiodiesel trên hệ xúc tác lưỡng chức thích hợp, đồng thời đánh giá khảnăng tái sử dụng và tái sinh của hệ xúc tác.3. Những đóng góp mới của luận ána. Chế tạo thành công hai hệ xúc tác lưỡng chức năng axit – bazơ theophương pháp đồng ngưng tụ, ứng dụng cho quá trình tổng hợp biodiesel từdầu vi tảo họ Botryococcus nói riêng và các loại dầu có chỉ số axit cao nóichung. Xúc tác CS và MCS là hai hệ xúc tác mới, có cấu trúc và tính chấtđặc biệt khi sở hữu cả hai loại tâm axit – bazơ có lực mạnh, thúc đẩy chọnlọc hai phản ứng chính là este hóa các axit béo tự do và trao đổi este cáctriglyxerit, giúp quá trình chuyển hóa nguyên liệu có thể được thực hiệntrong những điều kiện êm dịu và hiệu quả;b. Sử dụng phương pháp phổ kỹ thuật cao nghiên cứu sâu vào cấu trúc xúctác CS và MCS, đó là phổ hấp thụ tia X (XAS), bao gồm hai thành phần làphổ hấp thụ tia X gần ngưỡng (XANES) và phổ hấp thụ tia X cấu trúc tinhvi mở rộng (EXAFS). Kết quả cho thấy, xúc tác CS và MCS chứa các tâmCa với số phối trí 6, bao quanh bởi hệ liên kết –O-Si- đặc trưng cho hệthống oxit phức hợp CaO-SiO2. Thông qua cấu trúc mô phỏng xác định từphổ XAS, giải thích được sự xuất hiện tính axit và bazơ trong hai xúc tácCS và MCS có nguyên nhân từ sự chênh lệch điện tích dọc ...