XÚC TÁC XANH HÓA HỌC XANH

KHOA CƠNG NGHỆ HĨA
HĨA HỌC XANH

TIỂU LUẬN NHĨM 1

BÁO CÁO SEMINAR
Đề tài: XÚC TÁC XANH (GREEN CATYLYST)

ĐỀ TÀI

GVHD:
Nhóm 1: Mai Minh Vương
Phạm Thành Lợi
Đỗ Thế Thái
Nguyễn Thanh Nghiêm
Nguyễn Ngọc Sơn

XÚC TÁC XANH

TP. HCM, 01/2018

GVHD:


Nội dung

1

NỘI
DUNG

Tổng Quan
XúcQUAN
tác phức trên chất mang
I.2TỔNG
polymer rắn
3
Xúc
tácPHỨC
phứcTRÊN
trên POLIME
chất mang
II. XÚC
TÁC
RẮNpolyme
4 hịa tan
III. XÚC TÁC PHỨC TRÊN POLYME CHẤT HỊA
Xúc tác phức trên chất mang Silica
TAN
5
Kết luận
IV. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG SILICA
V. TLTK


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
1. Khái
niệm

Chất xúc tác
(Catalyst) ?

I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
1. Khái
niệm

• Chất xúc tác làm
thay đổi cơ chế
phản ứng dẫn
đến làm giảm
năng lượng họat
hóa của phản
ứng.

Về bản chất

Về mặt lý
thuyết
• Chất xúc tác
khơng làm thay
đổi đặc tính
nhiệt động của
phản ứng

• Đối với một phản
ứng thuận nghịch,
Chất xúc tác làm
tăng tốc độ cả chiều
thuận và chiều
nghịch, dẫn đến

phản ứng đạt cân
bằng nhanh hơn.

Về mặt lý

thuyết


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
1. Khái
niệm

• Ví dụ: CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g)
ΔG°373=151 kJ/mol (100°C)
ΔG°973 =-16 kJ/mol (700°C)
• Tại 100°C, ΔG°373=151 kJ/mol > 0. Phản úng này sẽ khơng xảy ra dù có
hay khơng có xúc tác.
• Tại 700°C, ΔG°973= -16 kJ/mol < 0. Phản ứng có xả ra nhưng với vận tốc
rất nhỏ. Khi có sự hiện diện của Pt/ZrO2 hay Ni/Al2O3 thì tốc độ của phản
ứng xảy ra rất mãnh liệt .


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
2. Phân
loại


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
3. Cơ chế tác dụng của xúc tác

I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
3. Cơ chế tác dụng của xúc tác


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
3. Cơ chế tác dụng của xúc tác


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
4. Đặc điểm chất xúc tác

Chỉ cần 1 lượng nhỏ

Không làm thay đổi trạng
thái của cân bằng phản
ứng

Đặc điểm

Chọn lọc

Không thay đổi lượng và
chất


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
5. Xúc tác trong hóa học xanh

Xu hướng sử dụng các

xúc tác ít độc, hoạt tính
cao và rẻ tiền được áp
dụng thành cơng trong
lĩnh vực tổng hợp xanh,
đặc biệt để bảo vệ sức
khỏe con người và môi
trường.

Để hạn chế việc tạo ra
chất thải và các mặt
hạn chế nói trên, xúc
tác trên chất mang rắn
đã được quan tâm
nghiên cứu sử dụng


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
5. Xúc tác trong hóa học xanh

Tách và
tinh chế
đơn giản
(lọc, ly
tâm)

Có khả
năng thu
hồi, tái
sử dụng

Khơng
nhiễm
vết KL
nặng và
không
gây độc
hại


I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC
5. Xúc tác trong hóa học xanh

Hạn chế

Hoạt tính và độ chọn lọc thấp hơn so với xúc
tác đồng thể tương ứng.
Hiện tượng hòa tan xúc tác, kim loại hịa tan
đóng vai trị chủ yếu vào khả năng phản ứng
của hệ.


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME
RẮN

 Phản ứng thơng dụng
Xúc tác trong phản ứng hình
thành liên kết C-C
Xúc tác trong phản ứng oxy
hóa

Xúc tác trong phản ứng khử


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME
RẮN

 Xúc tác trong phản ứng hình thành liên
kết C-C

Tổng hợp phức cố định trên nhựa Merrifield:


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME RẮN

 Xúc tác trong phản ứng hình thành liên kết
C-C

Phản ứng ghép đôi mạch C-C (phản ứng
Suzuki):


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME
RẮN

 Xúc tác trong phản ứng hình thành liên kết
C-C
Xúc tác có hoạt tính cao tương tự
Đặc như dạng xúc tác đồng thể là
điểm Pd(PPh3)4

nổi
bật

Xúc tác được tách ra khỏi hỗn hợp
sản phẩm dễ dàng bằng phương
pháp lọc
Lượng xúc tác sử dụng rất nhỏ


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME
RẮN

 Xúc tác trong phản ứng hình thành liên
kết C-C

Khả năng tái sử dụng. Tái
sử dụng 10 lần mà hoạt
tính giảm khơng đáng kể
Đặc điểm
nổi bật

Hiệu suất phản ứng rất cao
(81-96%) bằng nguồn
Pd(PPh3)4 trong phản ứng
xúc tác đồng thể


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYER
RẮN

 Xúc tác trong phản ứng oxy hóa
 Các phản ứng oxy hóa nhóm chức là 1 trong
những q
trìnhphương
cơ bản pháp
của tổng
 Hạn
chế của
tổnghợp
hợphữu
cơ.
truyền
thống:
•

Sử dụng dung mơi hóa chất độc hại, làm giảm

độ tinh khiết sản phẩm.
•

Q trình tinh chế phức tạp.


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME RẮ

 Xúc tác trong phản ứng oxy hóa
Nhóm nghiên cứu của Kobayashi: điều chế xúc tác
osmium tetroxide (OsO4) cố định trên polystyrene
dạng

microcapsule. Sử

dụng cho phản ứng

dihydroxyl hóa nhiều ankene khác nhau.
Suy nhược
Depression


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME
RẮN

 Xúc tác trong phản ứng oxy hóa

Đặc điểm nổi bật:
Hiệu
Hiệu suất
suất khá
khá cao
cao (84%).
(84%).
Xúc tác được tách ra khỏi hỗn hợp đơn
giảngiản
bằngbằng
lọc. lọc.
đơn
Tái
Tái sử
sử dụng
dụng 55 lần

lần mà
mà hoạt
hoạt tính
tính xúc
xúc tác
khơng giảm.
tác khơng giảm.
• Sản phẩm khơng bị nhiễm OsO4 như
Sản
phẩm
bị nhiễm
OsO4 như
tổng
hợp không
trong hệ
đồng thể.
tổng


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYE RẮN

 Xúc tác trong phản ứng khử

▫ Tương tự các
phản ứng oxy
hóa, các phản
ứng khử có sử
dụng xúc tác
đồng
thể

có
những hạn chế:

Sản phẩm có nguy cơ
nhiễm vết xúc tác.
Tách và tinh chế sản phẩm
khó khăn, tạo ra nhiều chất
thải, tốn kém.
Khó thu hồi và tái sử dụng.

22


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME
RẮN

 Xúc tác trong phản ứng khử
• Các nghiên cứu tập trung vào giải
quyết các hạn

chế nói trên, xúc

tác khử trên chất mang rắn là giải
pháp được đưa ra.
• Nhóm nghiên cứu của Islam đã
điều chế xúc tác phức Pd cố định
trên polystyrene.


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME RẮN

 Xúc tác trong phản ứng khử

Xúc tác này được sử dụng cho phản ứng
khử các hợp

chất nitro, carbonyl, nitrile,

alkene thành các sản phẩm tương ứng.


II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME
RẮN

 Xúc tác trong phản ứng khử

Đặc điểm nổi bật

Hiệu suất cao (9298%).
Dễ thu hồi
Tái sử dụng
10 lần
Sau 1 năm, xúc tác
vẫn duy trì được
hoạt tính
Bền với điều kiện
thực hiện ở nhiệt
độ cao và áp suất
cao