Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và hoạt tính oxy hóa các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi của các xác tác nano vàng mang trên than hoạt tính dạng hạt

IăH CăQU CăGIAăTP. H ăCHệăMINH
TR
NG
I H C BỄCH KHOA

BI NăCỌNGăTRUNG

NGHIểN C U T NG H P,
C TR NG VÀ HO T TÍNH
OXY HịA CỄC H P CH T H U C D BAY H I
C A CỄC XÚC TỄC NANO VÀNG MANG TRÊN
THAN HO T TệNH D NG H T

LU NăỄNăTI NăS

TP.ăH ăCHệăMINH - N Mă2022


TR

IăH CăQU CăGIAăTP. HCM
NG
I H C BỄCH KHOA

BI NăCỌNGăTRUNG

NGHIểN C U T NG H P,
C TR NG VÀ HO T TÍNH
OXY HịA CỄC H P CH T H U C D BAY H I
C A CỄC XÚC TỄC NANO VÀNG MANG TRÊN
THAN HO T TệNH D NG H T

Chuyên ngành: K ăthu tăHóaăh c
Mưăs ăchuyênăngƠnh: 62520301

Ph năbi năđ căl p: PGS.ăTS.ăNguy n ìnhăThƠnh
Ph năbi năđ căl p:ăPGS. TS. oƠnăV năH ngăThi n

Ph năbi n:ăPGS.ăTS.ăNguy năTháiăHoƠng
Ph năbi n: PGS.ăTS.ăH ăTh ăThanhăVơn
Ph năbi n: TS. Nguy năH u L ng

NG I H
NGăD N:
PGS. TS. NGUY NăQUANGăLONG
PGS. TS. NGÔ THANH AN


L I CAM OAN
TơiăxinăcamăđoanăđơyălƠăcơngătrìnhănghiênăc uăc aăb năthơnătơi.ăCácăk tăqu ănghiênăc uă
vƠăcácăk tălu nătrongălu năánănƠyălƠătrungăth c,ăvƠăkhôngăsaoăchépăt ăb tăk ăm tăngu nă
nƠoăvƠăd

iăb tăk ăhìnhăth cănƠo.ăVi căthamăkh oăcácăngu nătƠiăli uăđưăđ

tríchăd năvƠăghiăngu nătƠiăli uăthamăkh oăđúngăquyăđ nh.
Tácăgi ălu năán

Bi năCôngăTrung

i

căth căhi nă


TịM T T LU N ỄN
Các n măg năđơyăđ ăx ălỦăcácăh păch tăh uăc ăd ăbayăh iă(VOCs)ăgơyăơănhi mămơiă
tr

ng,ăvi cătìmăcácăxúcătácăm iăhi uăqu ă ăvùngănhi tăđ ăth păvƠăxúcătácăcóăd ngăh tă

d ăs ăd ng lnăđ

căquanătơmăphátătri n.ăDoăđó, nghiênăc uănƠyăt ngăh păcácăch tăxúcă

tácănanoăkimălo iăquỦăAu,ăPdăvƠăAu(Pd)ămangătrênăthanăho tătínhăd ngăh tăcóăch aăvƠă
khơngăch aăCeO2 đ ălƠmăxúcătácăoxyăhóaăVOCsă ănhi tăđ ăth păvƠăcóăm tăh iă m.
Lu năánăđưăđ a ra đ

căs ă nhăh

ngăc aăcácăthƠnhăph năch tăxúcătác,ăđi uăki năt ngă

h p đ năcácătínhăch tălỦăhóa,ăc uătrúc,ăđ cătínhăhìnhătháiăvà ho tătínhăxúcătácăc aăcác
ch tă xúcă tácă d ngă h tă (kíchă th

că 0,5ă ậ 1 mm) nano-Me/GC và nano-Me/CeO2/GC

(Me = Au, Pd, Au(Pd)) choăph nă ngăoxyăhoáătoluen,ăfomandehit (lƠă2ăVOCsăđ iădi n)ă
ănhi tăđ ăth păvƠăđi uăki năcóăh iă m.
Các v tă li u xúcă tácă d ngă h tă nano-Me/GC và nano-Me/CeO2/GC đưă đ

thƠnhăcơngăb ngăph
n

căđ

ngăphápăđ năgi nămetal-sol, trongăđó thanăho tătính, là v tăli u k ă

căs ăd ngălƠmăch tămangăđ ăt oăxúc tác oxy hóa.ăV tăli uăđ

tr ng b ngăcácăph

că t ngă h pă

căkh oăsát đ că

ngăpháp:ănhi uăx ătiaăX (XRD), h păph - gi iăh păph ăN2, kính

hi năviăđi năt ăquétă(SEM),ăkínhăhi năviăđi năt ătruy năquaă(TEM),ăkínhăhi năviăđi năt ă
truy năquaăphơnăgi iăcaoă(HRTEM), quangăph ăngu năplasmaăc mă ngăcaoăt năk tăn iă
kh iăph ă(ICP-MS),ăph ătánăx ăn ngăl

ngătiaăXă(EDS)ăvƠăph

ngo i (FTIR), xácăđ nhăđi măđ ngăđi nă(PZC), ph
trìnhă nhi tă đ ă (H2-TPR), ph

ngăphápăquangăph ăh ngă

ngăphápăkh ăhydroătheo ch

ngă phápă kh ă h pă ph ă oxy theoă ch

ngă

ngă trìnhă nhi tă đ ă

(O2-TPD).
K tăqu ăphơnătíchăđ cătr ng v tăli uăchoăth y s ăk tăh păc aăAuăvƠăPdătrênăb ăm t ch tă
xúc tác l

ngăkim Au(Pd) t o kíchăth

và Pd. Kíchăth
xu ngăđ năd

căh tăAu(Pd) nh ăh năsoăv iăxúcătácăriêngăl Au

căh tăkimălo iăgi măt ăkho ngă8,4ănmă(Au)ătrênăxúcătácăđ năkimălo iă
iă5ănmăkhiăc ăAuăvƠăPdăcùngăhi nădi n.ăH năn a,ăs ăt

ngătác c aăcácă

h tănanoăAu(Pd)ăv iăb ăm tăCeO2 d năđ năs ăsuyăy uăc aăliênăk tăCe-OălƠmăt ngăkh ă
n ngăphơnătánăphaăho tăđ ng,ăvƠăcungăc păoxyăm ngăchoăph nă ng,ălƠmăchoăho tătínhă
xúcătácăc aăcácăh tănanoăkimălo iăquỦătrênăcácăxúcătácănano-Me/CeO2/GCăđ

ii

căt tăh n.

T i 150 °C, xúc tác 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCăcóăđ ăchuy năhóaătoluenăđ t 81,2%,
caoăh n kho ng 17%ăsoăv iăđ ăchuy năhóaătoluenăc aăxúcătácă0,50%Au-0,27%Pd/GC.
că bi t,ă

nhi tă đ ă ph nă ngă 175ă °C,ă xúcă tácă 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCă cóă đ ă

chuy năhóaătoluenăđ tă96,5%,ăcaoăh năkho ngă38%ăsoăv iăđ ăchuy năhóaătoluenăc aăxúcă
tác 0,50%Au-0,27%Pd/GC. Xúc tác 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCăcóăđ ăb năt tăsauă50
gi ăph nă ng. Trongăkh oăsátăđ ăchuy năhóaăfomandehită ănhi tăđ ăphịng (30 °C), xúc
tác 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC cóă đ ă chuy nă hóaă fomandehită đ tă 84,2%,ă caoă h nă
kho ngă22%ăsoăv iăđ ăchuy năhóaăfomandehităc aăxúcătác 0,50%Au-0,27%Pd/GC. Vì
v yăđ ăchuy năhóaătoluen/fomandehităc aăxúcătác 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCăcaoăh nă
đángăk ăsoăv iăxúc tác 0,50%Au-0,27%Pd/GCătrongăcùngăđi uăki năkh oăsát vƠăcóăs ă
hi nădi năc aăh iăn

c. K tăqu ăcịnăchoăth yăh i n

tínhăc aăcácăv tăli uătrongănghiênăc uănƠyădoătínhăk ăn

c lƠmăgi măkhơngăđángăk ăho tă
căc aăthanăho tătínhăd ngăh t.

Phơnătíchăđ ngăh căchoăqătrìnhăoxyăhóaătoluenăb ngăxúcătácă0,50%Au-0,27%Pd/GC
choăth yăph nă ngăx yăraătheoămơăhìnhăLangmuirậHinshelwoodăv i toluenăvƠăoxyăh pă
ph ătrênăhaiătơmăxúcătácăkhácănhau,ătrongăđóăcácăh tănanoăkimălo iăAu(Pd)ăs ăh păph ă
O2 cóătrongădịngăkhíăđ uăvƠo, ph nă ngăv iătoluenăb h păph ătrênătơmăcacbon lƠăb

că

xácăđ nhăt căđ ăph nă ng,ăphùăh păv iăd ăli uăth cănghi m.ăM tăkhác, nghiênăc uăđ ngă
h căchoăph nă ngăoxyăhóaătoluenăb ngăxúcătácă0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCăchoăth yă
mơ hình Mars-vanăKrevelenălƠăphùăh păv iăd ăli uăth cănghi măthuăđ

c.ăMơăhìnhăph nă

ng theo Mars-vană Krevelenă môă t ă nh ă sau:ă ph nă ngă oxyă hóaă toluenă v iă xúcă tácă
0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCăx yăraăquaăhaiăgiaiăđo n.ăGiaiăđo năđ uătiên,ătoluen b ăh pă
ph ăph nă ngăv iăoxy m ng trongăch tăxúcătácăt iătơmăxúcătác Au(Pd),ăd năđ năCeO2 ă
tr ngătháiăkh . Giaiăđo năhai,ăCeO2 đưăb ăkh ăs ăb ăoxyăhóaătr ăl iăb iăphơnăt ăoxyătrongă
pha khí.

iii


ABSTRACT
In recent years, to deal with volatile organic compounds (VOCs) causing environmental
pollution, finding new catalysts that are effective at low temperatures and easy-to-use
granular catalysts has always been of great interest. Therefore, this study synthesizes
precious metal nanocatalysts Au, Pd, and Au(Pd) supported on granular activated carbon
with and without CeO2 to catalyze the oxidation of VOCs at low temperatures with the
presence of water vapor.
The influence of composition and synthesis conditions on physicochemical properties,
morphology, the structural characteristics, and catalytic activity for the oxidation of
toluene and formaldehyde (typical VOCs) in low temperatures and humid conditions of
the granular catalysts (the particle size of 0.5 ậ 1 mm) nano-Me/GC and
nano-Me/CeO2/GC (Me = Au, Pd, Au(Pd)) have been achieved in this dissertation.
The granular nano-Me/GC and nano-Me/CeO2/GC catalysts were successfully
synthesized using the metal-sol method, in which activated carbon is hydrophobic
support to create dual-functional materials (adsorption and catalytic oxidation). The

physical and chemical properties of the catalysts were studied by X-ray diffraction
(XRD), N2 adsorption-desorption isotherms, scanning electron microscopy (SEM),
transmission electron microscopy (TEM), High-resolution Transmission Electron
Microscopy (HRTEM), inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS),
energy dispersive spectroscopy (EDS), fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy,
Point of zero charge (PZC), Hydrogen temperature programmed reduction (H2 TPR),
and Oxygen temperature programmed desorption (O2 TPD).
Notably, the size of the Au(Pd) nanoparticles was smaller in bimetallic catalyst when
Au and Pd were both presents when compared with the individual Au, Pd catalysts. The
metal particle size decreases from about 8.4 nm (Au) on a single metal catalyst to less
than 5 nm when both Au and Pd are present. Furthermore, the strong interaction of
Au(Pd) particles with the ceria surface weaken the CeậO bond, which improves the
surface oxygen mobility, enhancing the catalytic activities of noble metal nanoparticles
on nano-Me/CeO2/GC catalysts for oxidation reactions.

iv


At 150 °C, the nano 0.50%Au-0.27%Pd/CeO2/GC sample could make conversion about
81.2% of toluene, which was about 17% higher than that obtained in the case of the
0.50%Au-0.27%Pd/GC sample. In particular, at the reaction temperature of 175 °C, the
nano 0.50%Au-0.27%Pd/CeO2/GC could make conversion toluene about 96.5%, which
was about 38% higher than the toluene conversion obtained in the case of the
0.50%Au-0.27%Pd/GC. The 0.50%Au-0.27%Pd/CeO2/GC catalyst has good stability
after 50 reaction hours. In investigating formaldehyde conversion at room temperature
(30 °C), the 0.50%Au-0.27%Pd/CeO2/GC catalyst could make conversion about 84.2%
formaldehyde, which was about 22% higher than the formaldehyde conversion obtained
in the case of the 0.50%Au-0.27%Pd/GC. Therefore, the toluene/formaldehyde
conversion of the 0.50%Au-0.27%Pd/CeO2/GC catalyst is significantly higher than that
of the 0.50%Au-0.27%Pd/GC under the same experimental conditions and in the

presence of water vapor. In this study, the humidity has an insignificant influence on the
catalytic activity due to the hydrophobicity of granular carbon.
The kinetic analysis of 0.50%Au-0.27%Pd/GC catalyst for the catalytic oxidation of
toluene showed that the LangmuirậHinshelwood model with toluene and oxygen
adsorbed on two catalyst’săactiveăsites provide a good fit towards the experimental data,
wherein the reaction between the adsorbed toluene and adsorbed oxygen is the ratedetermining step. On the other hand, the kinetic analysis for the catalytic oxidation of
toluene showed that the Marsậvan Krevelen model provided a good consistency towards
the

experimental

data

in

which

the

oxidation

of

the

toluene

with

0.50%Au-0.27%Pd/CeO2/GC catalyst took place in two steps. Firstly, the adsorbed

toluene reacts with the oxygen in the ceria lattice, resulting in the reduction of the ceria.
Next, the reduced ceria is re-oxidizedăbyătheăoxygenăpresentănearătheăcatalyst’săsurface.

v


L I CỄM
Sauăth iăgianăh năb năn măh căt păd
ChíăMinh,ăhƠnhătrangămƠătơiăcóăđ

iămáiătr

N
ngă

iăh căBáchăkhoaăThƠnhăph ăH ă

călƠănh ngăki năth căt ăc ăb năđ nănơngăcaoăv

ngƠnhăk ăthu tăhóaăh cămƠăquỦăTh yăCơăđưătruy năth ,ănh ngăk ăn ngăc ăb năđ nănơngă
cao trongăth căt ăcôngăvi căc aăngƠnh.ăNh ngăki năth cănƠyălƠăhƠnh trangăgiúpătôiă ngă
d ngăvƠoăth căt ăcu căs ngăvƠăcơngăvi căc aămình.
L iăđ uătiên,ătơiăxinătrơnătr ngăcámă năPGS. TS. Nguy năQuangăLong,ăkhoaăK ăthu tă
Hóaăh cătr

ngă

iăh căBáchăkhoa ThƠnhăph ăH ăChíăMinh. Th yăđưăgiúpăđ ătơiăr tă

nhi uătrongăth iăgianăqua, Th yăđưălnăt oăm iăđi uăki năt tănh tăđ ătôiănghiênăc uăvƠă

hoƠnăthƠnhăcácăbƠiăbáoăkhoaăh c.ăTh yăt nătìnhăgiúpăđ ,ădìuăd tătơiătrongăsu tăqătrìnhă
th căhi nălu năánăti nă s ănƠy,ăc ngănh ăchiaă s ănh ngăkhóăkh nătrongăsu tăqătrìnhă
nghiên c u.ăTìnhăc măvƠăki năth căc aăTh yăđưăd yăb oăchoătôiămưiămưiălƠăm tăk ăni mă
mƠătôiăkhôngăbaoăgi ăquênătrongănh ngăn măthángăh căt păd

i máiătr

ngănƠy.ăTơiă

kính chúc Th yăth tănhi uăs căkh eăđ ăti păt căs ănghi pătr ngăng

iăc aămình,ăđƠoăt oă

raănhi uănhơnătƠiăph căv ăchoăquêăh

cănhi uăthƠnhăcôngă

ng,ăđ tăn

căvƠăg tăháiăđ

h nătrongăcôngăvi căc ngănh ătrongăcu căs ng.
Choătơiăg iăl iăc mă năchơnăthƠnhăđ năPGS.ăTS. NgơăThanhăAn,ăkhoaăCơngăngh ăHóaă
h cătr

ngă

iăh căCơngănghi păTh căph măThƠnhăph ăH ăChíăMinh, Th yăđưănhi tă

tình h ătr ăvƠăđóngăgópăỦăki năchoătơiăhoƠnăthƠnhălu năánăti năs .

Tơiăc ngăxinătrơnătr ngăcámă năGS.ăTS. L uăC măL c,ăPGS.ăTS. Nguy năNg căH nh,ă
TS.ăNguy năTrí,ăPGS.ăTS. LêăMinhăVi n,ăTS.ăNguy năQu căThi tăvƠăTS.ăTr năTh yă
Tuy tăMaiăđưăt nătình h ătr ăvƠăgiúpăđ ătơiăch nhăs aăhoƠnăthƠnhălu năán.
Xinăc mă năcácăb năh căviênăvƠ sinhăviênă ăPhịngăthíănhi măxúcătác,ăKhoaăk ăthu tăhóaă
h căđưăđ ngăhƠnhăvƠăh ătr ătơiăth căhi năm tăs ăphơnătíchăm uătrongăqătrìnhăthíănghi m,ă
giúpălu năánăđ

căhoƠnăthƠnhăt tăh n.

Tơiăc ngăxinăbƠyăt ălịngăc mă năđ năT păđoƠnăVingroupăvƠăch
t oăti năs ătrongăn

căc aăQu ă

ngătrìnhăh căb ngăđƠoă

iăm iăsángăt oăVingroupă(VINIF),ăVi năNghiênăc uă

D ăli uăl nă(VinBigdata),ămưăs ăVINIF.2020.TS.35.

vi


Tơiăc ngăxinăg iălịngăc mă năsơuăs căt iăBanăgiámăhi uăvƠăkhoaăCơngăngh ăL
ậ Th căph mătr
ch

ngăth că

ngăCaoăđ ngăV nhăLongăđưăt oăđi uăki năthu năl iăchoătơiăhoƠnăthƠnhă

ngătrìnhăti năs ănƠy.

vii


M CL C
DANHăM CăCỄCăHỊNHă NH................................................................................... xii
DANHăM CăB NGăBI U ..........................................................................................xvi
DANHăM CăCỄCăT ăVI TăT T ............................................................................ xvii
M ă

U

CH

..............................................................................................................1

NGă1.ăT NGăQUAN ...........................................................................................4

1.1
Ch tăh uăc ăd ăbayăh iă(VOCs) và tácăh iăc aăchúng đ nămôiătr ng, s că
kh eăconăng i ............................................................................................................4
Cácăph

1.2

ngăphápăx ălỦăVOCs .................................................................5

1.2.1

Ph

ngăphápăh păph ..............................................................................5

1.2.2

Ph

ngăphápăoxyăhóaăxúcătác ..................................................................6

Xúcătácăoxyăhóaăx ălỦăVOCs ...................................................................6

1.3
1.3.1

Xúc tác nano Pd .......................................................................................7

1.3.2

Ch tăxúcătácăl

1.3.3

Ch tăxúcăti năCeO2 ..................................................................................9

1.3.4

Ch tămangăcacbon ..................................................................................10

1.3.5
1.4

nhăh

ngăkimălo i .....................................................................8

ngăc aăh iăn

c .......................................................................11

Xúc tác nano Au ....................................................................................12

1.4.1

Gi iăthi uăv ăxúcătácănanoăAu ...............................................................12

1.4.2

Cácăph

1.4.3

Tìnhăhìnhănghiênăc uăvƠăs ăd ngăxúcătácănanoăAu ...............................15

ngăphápăt ngăh păxúcătácănanoăAu .........................................13

ngăh căvƠăc ăch ăph nă ngăc aăoxyăhóaăxúcătácăVOCs ....................18

1.5

1.5.1

Mơăhìnhăđ ngăh căph nă ngăc aăoxyăhóaăxúcătácăVOCs ......................18

1.5.2

C ăch ăph nă ngăc aăoxyăhóaăxúcătácăVOCs ........................................20
M cătiêu,ăph măviăvƠăỦăngh aăc aănghiênăc u .......................................23

1.6
1.6.1

M cătiêuănghiênăc u ..............................................................................23

1.6.2

Ph m viăvƠăđ iăt

1.6.3

ụăngh aăc aănghiênăc u .........................................................................24

CH

ngănghiênăc u ..........................................................23

NGă2.ăNGUYểNăV TăLI UăVĨăPH

2.1.
2.1.1.

NGăPHỄPăNGHIểNăC U ..............26

Quyătrìnhăth cănghi m ...........................................................................26
Hóaăch t,ăd ngăc ăvƠăthi tăb ăthíănghi m ...............................................26

viii


2.1.1.1.

Hóaăch t .............................................................................................. 26

2.1.1.2.

D ngăc ăvƠăthi tăb ............................................................................. 26

2.1.2.

T ngăh păcácăv tăli uăMe/GCăb ngăph
nhăh

2.1.2.1.

ngăphápămetal-sol .................27

ngăc aăđi uăki năt ngăh păđ năkíchăth

căcácăh tănanoăAuătrênă

ch tăxúcătácăAu/GC........................................................................................................ 29
2.1.2.2.
2.1.3.
2.1.3.1.
b

c

T ngăh păcácăv tăli uăMe/GCă(Meă=ăAu,ăPd,ăAu(Pd)) ...................... 29
T ngăh păcácăv tăli u Me/CeO2/GC ......................................................29
T ngă h pă v tă li uă CeO2/GCă b ngă ph

ngă phápă ngơmă t mă m tă

............................................................................................................ 29
2.1.3.2.

T ngăh păcácăv tăli uăMe/CeO2/GCăb ngăph
Cácăph

2.2.

ngăphápămetal-sol.... 31

ngăphápăphơnătíchăđ cătr ngăv tăli u ......................................32

2.2.1.

Ph

ngăphápănhi uăx ătiaăX ..................................................................32

2.2.2.

Ph

ngăphápăh păph ăđ ngănhi tăđaăl p ...............................................32

2.2.3.

Ph

ngăphápăkínhăhi năviăquétăđi năt ..................................................33

2.2.4.

Ph

ngăphápăkínhăhi năviăđi năt ătruy năqua ........................................33

2.2.5.

Ph

ngăphápăkínhăhi năviăđi năt ătruy năquaăphơnăgi iăcao .................33

2.2.6.

Ph

ngăphápăph ătánăx ăn ngăl

2.2.7.

Ph ngăphápăquangăph ăngu năplasmaăc mă ngăcaoăt năk tăn iăkh iăph
...............................................................................................................34

2.2.8.

Ph

ngăphápăkh ăhydroătheoăch

2.2.9.

Ph

ngăphápăgi iăh păph ăoxyătheoăch

2.2.10.

Ph

ngăphápăxácăđ nhăđi măđ ngăđi nă(PZC) .......................................35

2.2.11.

Ph

ngăphápăquangăph ăh ngăngo i .....................................................36

ngătiaăX ............................................33

ngătrìnhănhi tăđ .............................34
ngătrìnhănhi tăđ ...................35

ánhăgiáăđ ăchuy năhóaătoluen,ăfomandehităc aăcácăv tăli u ...............36

2.3.
2.3.1.

H ăth ngăph nă ng .................................................................................36

2.3.2.

Th căhi n ph nă ng ...............................................................................38

2.3.2.1.

Cácăy uăt ăđưăđ

căkh oăsátătrongăquáătrìnhăx ălỦătoluen .................. 38

2.3.2.2.

Cácăy uăt ăđưăđ

căkh oăsátătrongăqătrìnhăx ălỦăfomandehit ......... 38

2.3.3.

Tínhătốnăk tăqu ăph nă ng ...................................................................39

ix


ngăh căph nă ngăxúc tác ...................................................................40

2.4.

CH NGă3.ă CăTR NGăVĨăHO TăTệNHăOXYăHịAăCỄCăH PăCH TăH UăC ă
D ăBAYăH IăC AăCỄCăH ăXÚCăTỄC .....................................................................46
3.1.

Xúc tác nano Me/GC .............................................................................47

3.1.1.
3.1.1.1.

Phơnătíchăđ cătr ngăcácăv tăli uăMe/GC ................................................47
cătr ngăc aăcácăxúcătácăAu/GCătrongăkh oăsátă nhăh

ki năt ngăh păđ năkíchăth
3.1.1.2.
3.1.2.
3.1.2.1.

căcácăh tănanoăAu ............................................................. 47

Cácăv tăli uăMe/GC ............................................................................ 51

Kh oăsátăhi uăqu ăx ălỦătoluen c aăcácăv tăli uăMe/GC .......................58
ăchuy năhóaătoluenăc aăcácăxúcătácăAu/GCătrongăkh oăsátă nhăh

c aăđi uăki năt ngăh păđ năkíchăth
3.1.2.2.
3.1.3.
3.1.3.1.
3.1.3.2.
li uăMe/GC
3.1.3.3.

ngăc aăđi uă

ngă

căcácăh tănanoăAu ............................................... 58

ánhăgiáăhi uăqu ăx ălỦătoluenăc aăcácăv tăli uăMe/GC .................... 60
ánhăgiáăhi uăqu ăx ălỦăfomandehităc aăcácăv tăli uăMe/GC ...............70
Kh ăn ngăh păph ăfomandehităc aăcácăv tăli uăMe/GC ..................... 70
nhăh

ngăc aălo iăxúcătácăđ năđ ăchuy năhóaăfomandehităc aăcácăv tă

............................................................................................................ 71
nhăh

ngăc aăn ngăđ ăh iăn

căđ năđ ăchuy năhóaăfomandehităc aă

v tăli uă0,50%Au/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/GC ......................................................... 72
3.1.3.4.

Kh oăsátăđ ăchuy năhóaăfomandehitătheoăth iăgianăc aăxúcătácăMe/GC
............................................................................................................ 73

3.1.4.
3.2.

Kh oăsátăđ ngăh căph nă ngăc aăxúcătácăMe/GC .................................74
Xúc tác nano Me/CeO2/GC ...................................................................78

3.2.1.

Phơnătíchăđ cătr ngăcácăv tăli uăMe/CeO2/GC ......................................78

3.2.2.

ánhăgiáăhi uăqu ăx ălỦătoluenăc aăcácăv tăli uăMe/CeO2/GC .............85

3.2.2.1.
3.2.2.2.

Kh ăn ngăh păph ăc aăcácăv tăli uăMe/CeO2/GC .............................. 85
nhăh

ngăc aălo iăxúcătácăvƠăhƠmăl

ngăkimălo iăđ năđ ăchuy năhóaă

toluenăc aăcácăv tăli uăMe/CeO2/GC............................................................................. 86
3.2.2.3.

nhăh

ngăc aănhi tăđ ăph nă ngăđ năđ ăchuy năhóaătoluenăc aăcácă

v tăli uăMe/CeO2/GC..................................................................................................... 87
x


3.2.2.4.

nhăh

ngăc aăn ngăđ ătoluenăđ năđ ăchuy năhóaătoluenăc aăcácăv tă

li uăMe/CeO2/GC .......................................................................................................... 88
3.2.2.5.

nhăh

ngăc aăn ngăđ ăh iăn

căđ năđ ăchuy năhóaătoluenăc aăcácă

v tăli uăMe/CeO2/GC..................................................................................................... 90
3.2.2.6.

nhăh

ngăc aăt căđ ăth ătíchăđ năđ ăchuy năhóaătoluenăc aăcácăv tă

li uăMe/CeO2/GC .......................................................................................................... 91
3.2.2.7.

Kh oăsátăđ ăchuy năhóaătoluenătheoăth iăgianăc aăxúcătácăMe/CeO2/GC
............................................................................................................ 92

3.2.3.

Soăsánhăđ ăchuy năhóa toluenăc aăxúcătácăMe/GCăvƠăMe/CeO2/GC ....94

3.2.4.

ánhăgiáăhi uăqu ăx ălỦăfomandehităc aăcácăv tăli uăMe/CeO2/GC .....95

3.2.4.1.
3.2.4.2.

Kh ăn ngăh păph ăfomandehităc aăcácăv tăli uăMe/CeO2/GC ........... 95
nhăh

ngăc aălo iăxúcătácăđ năđ ăchuy năhóaăfomandehităc aăcácăv tă

li uăMe/CeO2/GC .......................................................................................................... 96
3.2.4.3.

nhăh

ngăc aăn ngăđ ăh iăn

căđ năđ ăchuy năhóaăfomandehităc aă

cácăm uă0,50%Au/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC .................................... 97
3.2.4.4.
Me/CeO2/GC
3.2.5.

Kh oă sátă đ ă chuy nă hóaă fomandehită theoă th iă giană c aă xúcă tácă
............................................................................................................ 98
Kh oăsátăđ ngăh căph nă ngăc aăxúcătácăMe/CeO2/GC ........................99

K TăLU NăVĨăKI NăNGH .....................................................................................104
K tălu n....................................................................................................................104
Ki năngh .................................................................................................................105
DANH M CăCỌNGăTRỊNHă ẩăCỌNGăB ............................................................107
TĨIăLI UăTHAMăKH O ...........................................................................................109
PH L C

..........................................................................................................121

xi


DANH M C CÁC HÌNH NH
Hìnhă1.1ăS ăl

ngăbƠiăbáoăliênăquanăđ năxúcătácănanoăvƠng ........................................12

Hìnhă1.2ăS ăđ ănguyênălỦăc aă(a)ăC ăch ăMVK;ă(b)ăC ăch ăL-H;ă(c)ăC ăch ăE-R. .....21
Hìnhă2.1ăThi tăb ăph nă ngăt ngăh păv tăli uăxúcătác ...................................................27
Hìnhă2.2ăS ăđ ăquyătrìnhăt ngăh păv tăli uăMe/GCăb ngăph

ngăphápămetal-sol .......28

Hìnhă2.3ăS ăđ ăquyătrìnhăt ngăh păv tăli uăCeO2/GCăb ngăph ngăphápăngơmăt măm tă
b c
............................................................................................................30
Hìnhă2.4ăS ăđ ăquyătrìnhăt ngăh păv tăli uăMe/CeO2/GCăb ngăph ngăphápămetal-sol .
............................................................................................................31
Hìnhă2.5ăS ăđ ăph nă ngăx ălỦătoluen/fomandehităb ngăcácăv tăli u ...........................37
Hìnhă2.6ăThƠnhăph năc aăm tădịngăch yăph nă ng ......................................................41
Hìnhă2.7ăS ăph ăthu călogarităh ngăs ăt căđ ăph nă ngăvƠoă1/T ..................................44
Hìnhă3.1ăPh ăXRDăcácăm uăxúcătácăAu/GCă nhăh

ngăc aăđi uăki năt ngăh p .........47

Hìnhă3.2ă

ngăcongăđi măđ ngăđi n c aăGC .............................................................49

Hìnhă3.3ă

ngăcongăđi măđ ngăđi n c aă0,50%Au/GC .............................................49

Hìnhă3.4ăFTIRăm uăthanăho tătính.................................................................................50
Hìnhă 3.5ă nhă TEMă c aă (a)ă 0,50%Au/GC-4-1,ă (b)ă 0,50%Au/GCă vƠă (c)ă phơnă b ă kíchă
th căc aăcácăh tănanoăAu.............................................................................................51

Hìnhă3.6ăPh ăXRDăcác m uăMe/GC .............................................................................52
Hìnhă3.7ă
ng đ ngănhi tăh păph ă- gi iăh păN2 m uăGC, 0,50%Au/GC và 0,50%Au0,27%Pd/GC
............................................................................................................52
Hìnhă 3.8ă nhă SEMă c aă a)ă GC, b) 0,50%Au/GC, c) 0,50%Pd/GC và d) 0,50%Au0,27%Pd/GC
............................................................................................................54
Hìnhă 3.9ă nhă TEMă cácă m uă (a)ă 0,50%Au/GC, (b) 0,50%Pd/GC và (c) 0,50%Au0,27%Pd/GC
............................................................................................................55
Hìnhă3.10ă nhăHRTEMăm uă0,50%Au-0,27%Pd/GC .................................................55
Hìnhă3.11ăHìnhă nhăEDSămapping c aăm uă0,50%Au/GC ..........................................56
Hìnhă3.12ăHìnhă nhăEDSămappingăc aăm uă0,50%Pd/GC ...........................................57
Hìnhă3.13ăHìnhă nhăEDSămappingăc aăm uă0,50%Au-0,27%Pd/GC ..........................57
Hìnhă 3.14ă
ă chuy nă hóaă toluenă c aă GC,ă 0,50%Au/GC-4-0, 0,50%Au/GC-4-1,
0,50%Au/GC-4-2, 0,50%Au/GC-4-5ăvƠă0,50%Au/GCăd iăđi uăki năcóăh iă măt iăcácă
nhi tăđ ăkhácănhauă ăth iăđi mă60ăphútăkh oăsát ..........................................................58

xii


Hình 3.15

ăchuy năhóaătoluenătheoăth iăgian c aăxúcătácă0,50%Au/GC t iă150ă°C ...
............................................................................................................59

Hìnhă3.16ă nhăh

ngăc aănhi tăđ ăđ năl

ngătoluenăh păph ăc aăGC ........................60

Hìnhă3.17ă nhăh ngăc aăh iă măvƠăoxyăđ năl ngătoluenăh păph ăc aăthanăho tătínhă
d ngăh tătrongăkho ngăth iăgiană60ăphútăkh oăsátă ăcácănhi tăđ ăkhácănhau ................61
Hìnhă 3.18ă nhă h ngă c aă nhi tă đ ă đ nă l ngă toluenă h pă ph ă c aă cácă v tă li uă GC,
0,50%Au/GC, 0,50%Pd/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/GC trongăkho ngăth iăgiană60ăphútă
kh oăsát
............................................................................................................62
Hìnhă3.19ă
kh oăsát

ăchuy năhóaătoluenăc aăcácăm uăMe/GCăt iă150ă°Că ăth iăđi mă60ăphútă
............................................................................................................63

Hìnhă 3.20ă nhă h ngă nhi tă đ ă ph nă ngă đ nă đ ă chuy nă hóaă toluenă c aă m uă
0,50%Au/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/GC ăth iăđi mă60ăphútăkh oăsát .......................64
Hìnhă 3.21ă nhă h ngă c aă n ngă đ ă toluenă bană đ uă đ nă đ ă chuy nă hóaă toluenă c aă
0,50%Au/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/GCăt iă150ă°Că ăth iăđi mă60ăphútăkh oăsát .....66
Hìnhă3.22ă nhăh ngăc aăn ngăđ ăh iăn căđ năđ ăchuy năhóaătoluenăc aă0,50%Au/GCă
và 0,50%Au-0,27%Pd/GCăt iă150ă°Că ăth iăđi mă60ăphútăkh oăsát ............................67
Hìnhă3.23ă nhăh ngăc aăt căđ ăth ătíchăđ năđ ăchuy năhóaătoluenăc aă0,50%Au/GCă
và 0,50%Au-0,27%Pd/GCăt iă150ă°Că ăth iăđi mă60ăphútăkh oăsát ............................68
Hình 3.24
150 °C

ăchuy năhóaătoluenătheoăth iăgian c aăxúcătácă0,50%Au-0,27%Pd/GCăt iă
............................................................................................................69

Hìnhă3.25ă nhăh

ngăc aănhi tăđ ăđ năl

ngăfomandehităh păph ăc aăGC ................70

Hìnhă3.26ă nhăh ngăc aănhi tăđ ăđ năl ngăfomandehităh păph ă c aăcácăm uăGC,ă
0,50%Au/GC, 0,50%Pd/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/GCătrongăkho ngăth iăgiană120ăphútă
kh oăsát
............................................................................................................71
Hìnhă 3.27ă
ă chuy nă hóaă fomandehită c aă GC,ă 0,50%Au/GC,ă 0,50%Pd/GCă vƠă
0,50%Au-0,27%Pd/GC t iănhi tăđ ăphòngă ăth iăđi mă120ăphútăkh oăsát ..................72
Hìnhă 3.28ă nhă h ngă c aă n ngă đ ă h iă n că đ nă đ ă chuy nă hóaă fomandehită c aă
0,50%Au/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/GC t iănhi tăđ ăphịng ăth iăđi mă120ăphútăkh oă
sát
............................................................................................................73
Hình 3.29 ăchuy năhóaăfomandehitătheoăth iăgian c aăxúcătácă0,50%Au-0,27%Pd/GC
t iănhi tăđ ăphịng ..........................................................................................................74
Hìnhă 3.30ă nhă h ngă c aă t că đ ă th ă tíchă đ nă t că đ ă ph nă ngă oxy hóa toluenă c aă
0,50%Au-0,27%Pd/GCăt iă150ă°C ................................................................................75
Hình 3.31 S ăkhácăbi tătrongăt căđ ăph nă ngăoxy hóa toluen theo tính tốn và t căđ ă
ph nă ngăoxy hóa toluenătheoăth cănghi m c aăbaămơăhìnhătrongăcùngăđi uăki năph nă
ng c aăxúcătácă0,50%Au-0,27%Pd/GC .......................................................................76
xiii


Hìnhă3.32ăPh ăXRDăcácăm uăMe/CeO2/GC .................................................................78
Hình 3.33
ng đ ngănhi tăh păph ă- gi iăh păN2 m uăCeO2/GC, 0,50%Au/CeO2/GC
và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC ...................................................................................80
Hìnhă3.34ă nhăSEMăc aăa)ăGC,ăb)ăCeO2/GC, c) 0,50%Au/CeO2/GC và d) 0,50%Au0,27%Pd/CeO2/GC ........................................................................................................80
Hìnhă3.35ă nhăTEMăc aăcácăxúcătácăđ năkimălo iăvƠăl ngăkim: (a) 0,50%Au/CeO2/GC,

(b) 0,50%Pd/CeO2/GC và (c) 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC........................................81
Hìnhă3.36ă nhăHRTEMăm uă0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC ........................................81
Hìnhă3.37ăHìnhă nhăEDSămappingăc aăm uă0,50%Au/CeO2/GC.................................82
Hìnhă3.38ăHìnhă nhăEDSămappingăc aăm uă0,50%Pd/CeO2/GC. ................................82
Hìnhă3.39ăHìnhă nhăEDSămappingăc aăm uă0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC.................83
Hình 3.40 Phân tích H2-TPRă c a 0,50%Au-0,27%Pd/GC và 0,50%Au0,27%Pd/CeO2/GC. .......................................................................................................84
Hình 3.41 Phân tích O2-TPDă c aă 0,50%Au-0,27%Pd/GC và 0,50%Au0,27%Pd/CeO2/GC. .......................................................................................................85
Hìnhă3.42ă nhăh ngăc aănhi tăđ ăđ năl ngătoluenăh păph c aăcácăm uăGC,ăCeO2/GC,
0,50%Au/CeO2/GC, 0,50%Pd/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC trongăkho ngă
th iăgiană60ăphútăkh oăsát..............................................................................................86
Hìnhă3.43ă ăchuy năhóaătoluen c aăcácăm uăMe/CeO2/GCăt iă150ă°Că ăth iăđi m 60
phútăkh oăsát
............................................................................................................87
Hìnhă 3.44ă nhă h ngă nhi tă đ ă ph nă ngă đ nă đ ă chuy nă hóaă toluenă c aă cácă m uă
0,50%Au/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC ăth iăđi mă60ăphútăkh oăsát ...88
Hìnhă 3.45ă nhă h ngă c aă n ngă đ ă toluenă đ nă đ ă chuy nă hóaă toluenă c aă
0,50%Au/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC t iă 175ă °Că ă th iă đi mă 60ă phútă
kh oăsát
............................................................................................................89
Hìnhă 3.46ă nhă h ngă c aă n ngă đ ă h iă n că đ nă đ ă chuy nă hóaă toluenă c aă
0,50%Au/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC t iă 175ă °Că ă th iă đi mă 60ă phútă
kh oăsát
............................................................................................................90
Hìnhă 3.47ă nhă h ngă c aă t că đ ă th ă tíchă đ nă đ ă chuy nă hóaă toluenă c aă
0,50%Au/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC t iă 100ă °Că ă th iă đi mă 60ă phútă
kh oăsát
............................................................................................................91
Hình 3.48
ă chuy nă hóaă toluen theoă th iă gian c aă xúc tác 0,50%Au0,27%Pd/CeO2/GCăt iă175ă°C .......................................................................................92
Hìnhă3.49ă nhăHRTEMăm uă0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCăv i:ă(a),ă(b)ăTr căph nă ngă

vƠă(c),ă(d)ăSauă50ăgi ăph nă ng .....................................................................................93

xiv


Hìnhă 3.50ă Soă sánhă đ ă chuy nă hóaă toluenă c aă 0,50%Au-0,27%Pd/GC và 0,50%Au0,27%Pd/CeO2/GC t iăcácănhi tăđ ăkhácănhauă ăth iăđi mă60ăphútăkh oăsát ..............94
Hìnhă3.51ă nhăh ngăc aănhi tăđ ăđ năl ngăfomandehităh păph c a cácăm uăGC,ă
CeO2/GC, 0,50%Au/CeO2/GC, 0,50%Pd/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC
trong kho ngăth iăgiană120ăphútăkh oăsát .....................................................................96
Hìnhă3.52ă ăchuy năhóaăfomandehităc aăcácăm uăGC, CeO2/GC, 0,50%Au/CeO2/GC,
0,50%Pd/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCăt iănhi tăđ ăphịngă ăth iăđi mă120ă
phútăkh oăsát
............................................................................................................97
Hìnhă3.53ă nhăh ngăc aăn ngăđ ăh iăn căđ năđ ăchuy năhóaăfomandehităc aăcácăm uă
0,50%Au/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC t iănhi tăđ ăphòng ăth iăđi mă120ă
phútăkh oăsát
............................................................................................................98
Hình 3.54
ă chuy nă hóaă fomandehită theoă th iă gian c aă xúcă tácă 0,50%Au0,27%Pd/CeO2/GCăt iănhi tăđ ăphịng ..........................................................................99
Hìnhă 3.55ă nhă h ngă c aă t că đ ă th ă tíchă đ nă t că đ ă ph nă ngă oxyă hóaă toluen c a
0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC t iă100ă°C ....................................................................100
Hìnhă3.56ăS ăkhácăbi tătrongăt căđ ăph nă ngăoxyăhóaătoluenătheoătínhătốn và t căđ ă
ph nă ngăoxyăhóaătoluenătheoăth cănghi m c aăb nămơăhìnhătrongăcùngăđi uăki năph nă
ngăc aăxúcătácă0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC ...........................................................102

xv


DANH M C B NG BI U
B ngă1.1ăTínhăch tăv tălỦ,ăhóaăh căvƠănhi tăđ ngăh căc aăVOCsăph ăbi n ....................4

B ngă2.1ăTiêuăchu năch tăl

ngăthanăho tătínhă(GC) ...................................................26

B ngă2.2ăCácăbi uăth căt ăl ăápăd ngăchoăcácăthíănghi m ............................................42
B ngă2.3ăPh ngătrìnhătốnăh căđ căs ăd ngăđ ăphùăh păv iăcácămơăhìnhăđ ngăh căvƠă
d ăli uăth cănghi m .......................................................................................................42
B ngă2.4ăCácăy uăt ăđưăđ

căkh oăsátăv iăt ngălo iăv tăli uăt ngăh p .........................45

B ngă3.1 KỦăhi u, thành ph n và ph
B ngă3.2ăKíchăth
B ngă3.3ă

ngăphápăđi uăch ăc aăcácăxúcătác ....................46

cătinhăth ăcácăm uăAu/GCă nhăh

cătr ngăc aăxúcătácăđ năkimălo iăvƠăl

ngăc aăđi uăki năt ngăh p ......47

ngăkimăMe/GC ............................53

B ngă3.4ăSoăsánhăl ngătoluenăchuy năhóaă ăcácăn ngăđ ătoluenăkhácănhauătrênăhaiăch tă
xúc tác 0,50%Au/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/GC .........................................................66
B ngă3.5ăH ngăs ăt căđ ăvƠăh ngăs ăh păph ăc aăcácămơăhìnhăđ ngăh căchoăph nă ngă
oxyăhóaătoluenăc a xúc tác 0,50%Au-0,27%Pd/GC .....................................................76
B ngă 3.6ă Soă sánhă n ngă l ngă ho tă hóaă vƠă nhi tă h pă ph ă c aă mơă hìnhă đ ngă h că

LangmuirậHinshelwood ................................................................................................77
B ngă3.7ă

cătr ngăc aăxúcătácăđ năkimălo iăvƠăl

ngăkimăMe/CeO2/GC ..................79

B ngă3.8ăSoăsánhăl ngătoluenăchuy năhóaă ăcácăn ngăđ ătoluenăkhácănhauătrênăhaiăch tă
xúc tác 0,50%Au/CeO2/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC......................................89
B ngă3.9ăSoăsánhăđ ăchuy năhóaătoluenăc aăxúcătácă0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC theo
th iăgianăph nă ng .........................................................................................................93
B ngă 3.10ă Soă sánhă l ngă toluenă đưă chuy nă hóaă c aă haiă ch tă xúcă tácă đưă t ngă h pă
0,50%Au-0,27%Pd/GC và 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GCăv iăcácănghiênăc uătr căđơy
............................................................................................................95
B ngă3.11ăH ngăs ăt căđ ăvƠăh ngăs ăh păph ăc aăb nămơăhìnhăđ ngăh căchoăph nă ngă
oxyăhóaătoluenăc aăxúc tác 0,50%Au-0,27%Pd/CeO2/GC ..........................................101

xvi


DANH M C CÁC T

VI T T T

3DOM

Three-Dimensionally Ordered Macroporous

BET

Brunauer-Emmett-Teller ậ Ph
ph ăN2

BJH

Barret-Joyner-Halanda

CVD

Chemical Vapor Deposition ậ Ph

DậP

Deposition ậ Precipitation ậ Ph

EDS

Energy Dispersive Spectroscopy ậ Ph
X

ER

MơăhìnhăEleyăứăRideal

FID

Flame Ionization Detector

FTIR

Fourier Transform Infrared ậ Ph

GC

Granular Carbon ậ Thanăho tătínhăd ngăh t

H2-TPR

Hydrogen temperature programmed reduction ậ Ph
theoăch ngătrìnhănhi tăđ

HRTEM

High-resolution Transmission Electron Microscopy ậ Kínhăhi năviăđi năt ă
truy năquaăphơnăgi iăcao

ICP-MS

Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry ậ Ph
ph ăngu năplasmaăc mă ngăcaoăt năk tăn iăkh iăph

JCPDS

Joint Committee on Powder Diffraction Standards - H ăth ngăd ăli uănhi uă
x ătiaăXăchu n

LH

MơăhìnhăLangmuirăứăHinshelwood

Me

Kimălo iăquỦă(Meă=ăAu,ăPd,ăAu(Pd))

MVK

MơăhìnhăMarsăứăVanăKrevelen

O2-TPD

Oxygen temperature programmed desorption ậ Ph
oxyătheoăch ngătrình nhi tăđ

PVA

Polyvinyl Alcohol

PZC

Point of Zero Charge

SEM

Scanning Electron Microscopy ậ Ph

TEM

Transmission Electron Microscopy ậ Ph
truy năqua

TLTK

TƠiăli uăthamăkh o

xvii

ngă phápă đ ngă nhi tă h pă ph ă ậ kh ă h pă

ngăphápăbayăh iăl ngăđ ngăhóaăh c
ngăphápămangăậ k tăt a
ngăphápăph ătánăx ăn ngăl

ngătiaă

ngăphápăquangăph ăh ngăngo i
ngăphápăkh ăhydroă

ngă phápă quangă

ngăphápăkh ăh păph ă

ngăphápăkínhăhi năviăđi năt ăquét
ngă phápă kínhă hi nă viă đi nă t ă


VOCs

Volatile Organic Compounds ậ Cácăh păch tăh uăc ăd ăbayăh i

XRD

X-ray diffraction ậ Ph

ngăphápănhi uăx ătiaăX

N ngăđ ăc aăoxy (ppmv)
H ngăs ăh păph ăc aăoxy (ppmv-1)
CF

N ngăđ ăfomandehit (ppmv)

Cp

Nhi tădungă(J.mol-1.°C-1)

CT

N ngăđ ăc aătoluen (ppmv)

CW

N ngăđ c aăh iăn

FTo

Su tăl

GHSV

T căđ ăth ătích (h-1)

k

H ngăs ăt căđ ăph nă ngă(mol.g-1.s-1)

KT

H ngăs ăh păph ăc aătoluen (ppmv-1)

tT

Nhi tăđ ăbìnhătoluen (°C)

tW

Nhi tăđ ăbìnhăn

V:

T căđ ădịngăt ngă(L.h-1)

W

Kh iăl

X

că(ppmv)

ngămol banăđ uăc aătoluen (mol.s-1)

că(°C)

ngăch tăxúcătácă(g)

ăchuy năhóaăc aătoluen ăth iăđi măt

Gf

Bi năthiênăn ngăl

Hf

Bi năthiênăEntanpi t oăthƠnh (kJ.mol-1)

ng Gibbs t oăthƠnh (kJ.mol-1)

xviii


M

U

Cácăh păch tăh uăc ăd ăbayăh iă(VOCs) là m tătrongănh ngăkhíăth iăchínhăgơyăơănhi mă
khơng khí và nhăh
ng

ngăđ năs căkh eăconăng

ngăc aăconă

iăkhiăti p xúcăv iăVOCs,ăLi vƠăcácăc ngăs [2] đưăcôngăb khi ti păxúcăv iăVOCsă

ăn ngăđ ăcao, conăng
th năkinh,ăt năth
đ

i [1]. Nghiênăc uăv ă nhăh

iăs b ăcácătri uăch ngăliênăquanăđ năđ

ngăhôăh p,ăgơyăđ că

ngăn iăt ng, gơyăđ tăbi n,ăungăth ,ăcóăth ăd năđ năt ăvong. VOCs

căphátătánăch ăy uăt ăcácănhƠămáyăl căd u,ăs ăcháyănhiênăli uăđ ngăc ,ăhóaăch tăcơngă

nghi p,ăs ăphơnăh yătrongăsinhăquy năvƠăsinhăkh i,ăcácănhƠămáyăd

căph m,ăngƠnhăcơngă

nghi păơătơ,ăcácănhƠăs năxu tăd tămay,ăcácăqătrìnhădungămơi,ăcácăs năph măt yăr a,ăină
n,ă v tă li uă cáchă đi n,ă v nă phòngă ph m,ă máyă in,ầă VOCsă ph ă bi nă lƠă cácă d n xu tă
halogen,ă anđehit,ă ancol,ă xeton,ă h pă ch tă th mă vƠă ete [3].ă Vìă v yă vi că lƠmă gi mă hƠmă
l

ngăc aăVOCsătr

căkhiăth iăraămơiătr

ngălƠ c năthi t.ăCóăhaiăph

ngăphápăđ

căs ă

d ngăđ ălo iăb ăcácăch tăơ nhi măVOCs:ăthuăgi ă(ch ăy u h păph )ăvƠătiêuăh yă(oxyăhóaă
xúc tác) [4].
Hi n nay,ădoăk ăthu tăh păph đòiăh iăd chăv ăb oătrìănghiêmăng tăvƠăchiăphíăcao.ăV tă
li uăh păph ăcóăth ăb ăbưoăhịaăvƠăc năthayăth ăvìăcácăch tăgơyăơănhi măkhơngăb ăphơnă
h y.ăDoăđó,ăqătrìnhăoxyăhóaăb ngăch tăxúcătácălƠăph

ngăphápăđ yăh aăh năđ ăx ălỦă

VOCs,ăđ căbi t ăn ngăđ ăth p,ăđ ăt oăthƠnhăCO2 vƠăn

că[5].ăTuyănhiên,ăph

ngăphápă

nƠyăv năcònăm tăs ăh năch ănh :ănhi tăđ ăph nă ngăcaoă(250 ậ 500ă°C)ă[3],ănguyăc ă
cháyăn ăvƠăs ăhìnhăthƠnhăNOx khiătoƠnăb ădịngăkhíă ănhi tăđ ăcao [6, 7],ăvƠăs ăthiêuăk tă
c aăcácăch tăxúcătácăc ng x yăraătrongămôiătr

ngănhi tăđ ăcao [5].ăM tătháchăth căkhácă

c aăqătrìnhăoxyăhóaăVOCsăhi nănayălƠălƠmăth ănƠoătránhăđ
h iă mătrongădịngăkhí.ăKhơngăkhíă ăcácăn

căs ăđ uăđ căxúcătácădoă

cănhi tăđ iănh ăVi tăNamăr tă m,ăh iă măs ă

căch ăqătrìnhăph nă ngăoxyăhóaădoănó chi măgi ăcácătơmăho tătínhăc aăch tăxúcătácă
h păph ăVOCsăvƠăthayăđ iăchuy năhóaătr ngătháiăcơnăb ngăc aăph nă ngăoxyăhóa.
Trongănh ngăn măg năđơy,ăcácănhƠăkhoaăh căđư t pătrungăvƠoăvi căphátătri năcácăch tă
xúcătácăhi uăqu ăv iăm căđíchăgi mănhi tăđ ăcho q trình oxy hóa các VOCs. Có ba
lo iăch tăxúcătácăhi uăqu ăđ

căphátătri năchoăqătrìnhăoxyăhóaăVOCs:ăCácăch tăxúcătácă

1


kimălo iăquỦ,ăch tăxúcătácăoxităkimălo iăvƠăcácăch tăxúcătácăh năh păkimălo iă[3, 5, 8].
Cácăch tăxúcătácăoxităkimălo iăr ăh năvƠăcóăkh ăn ngăítăb ăđ uăđ căh n,ănh ngăchúngă
kémăb năvƠăhi uăsu tăph nă ngăth păh năsoăv iăcácăch tăxúcătácăkimălo iăquỦătrongăqă
trình oxy hóa VOCs [3, 5].ăKimălo iăvƠngăcó uăđi măn iăb tăsoăv iăcácăkimălo iăquỦă
khácădùngătrongăl nhăv căxúcătácănh ăPt,ăPd,ầ xúcătácăchoăqătrìnhăoxyăhóaăVOCsă ă
nhi tăđ ăth pă[5, 9, 10]. Doăđó,ănghiênăc uăch tăxúcătácătrênăn nănanoăvƠngălƠăm tăh

ngă

nghiênăc uăm iăđ yăti măn ng.
M cădùăch tăxúcătácănanoăAuăcóăho tătínhăcao,ănh ngănó c ngăcóăm tăs ăh năch ăc nă
kh căph c.ă i uăquanătr ngănh tălƠăkh ăn ngăt
trongămôiătr

ngătácăv iăcácăphơnăt ăch tăph nă ngă

ng.ăH năn a,ăcácăch tămangăx pălƠăc năthi tăđ ălƠmăt ngăn ngăđ ăch tă

ph nă ngăxungăquanhăcácătơmăho tăđ ngăvƠăgiúpăcácăh tănanoăAuăphơnătánăt tăh n.ăCácă
ch tămangăth

ngăđ

căs ăd ngăbao g măthanăho tătínhă[11], zeolit [12, 13] và oxit kim

lo iă(TiO2 [14], CeO2 [15, 16], Co3O4 [17], v.v.). Nh ăđưăbi tăthanăho tătínhălƠăv tăli uă
tr ,ăcóădi nătíchăb ăm tăriêngăl năh năcácăoxităkimălo iă(> 400 m2/g), và k n
đ căđi măđó,ăthanăho tătínhăđ
nhau,ăvƠăhi năđangăđ

căs ăd ngăđ ălƠmăch tămangăchoănhi uătơmăxúcătácăkhácă

că ngăd ngăr ngărưiătrongăcácăngƠnhăcơngănghi păcóăliênăquană

đ năph nă ngăxúcătácăd ăth ,ăx ălỦămơiătr
lo iăcóătínhăkh ăc ngăđưăđ
hóaăVOCs.ăTrongătr

c.ăV i

ng,ăv.v. H năn a,ăcácăch tămangăoxităkimă

căch ngăminhălƠăcóă nhăh

ngăđ năc ăch ăph nă ngăoxyă

ngăh pănƠy,ăcácăl ătr ngăanionăhayăcịnăg iălƠăoxyătrênăb ăm tă

m ngătinhăth ăn măg năv iăh tănanoăAuăs ălƠăv ătríăx yăraăqătrìnhăh păph ăvƠăho tăhóaă
phơnăt ăO2 [18].
Tuy nhiên, các ch tăxúcătácătr

căđơyăth

ngăđ

căt ngăh p ăd ngăb t ( i năhìnhăxúc

tác Pd/AC và Pd-M/AC (M = Co, Ni, và Cu) [11], Au-Pd/Co3O4 [19],
AuPd/Ce0,6Zr0,3Y0,1O2 (CZY) [20],ầ.). Doă đó,ă t ă gócă đ ă cơngă nghi p,ă r tă khóă đ ă ápă
d ngăcácăch tăxúcătácăd ngăb tănƠyătrongăcácăquyătrìnhăth căt ăvìăd ngăb tăkhi năchúngă
g păkhóăkh nătrong thuăth păvƠătáiăs ăd ng. H năn a,ătrongăph năl năcácănghiênăc u,
nhăh

ngăc aăh i m b ăb ăquaăho căcóătácăđ ng đ năho tătínhăc aăch tăxúcătácădoăđ că

tínhă aăn

căc aăch tămang.

M t khác, ceria (CeO2)ăv iăkh ăn ngăl uăgi ăoxyăd iădƠo, t ngăkh ăn ngăphơnătánăphaă
ho tăđ ng,ăcungăc păoxyăm ngăchoăph nă ngăvƠălƠmăchoăho tătínhăxúcătácăc aăcácăh tă
2

nanoăkimălo iăquỦăđ

căt tăh nă[5, 21-25]. T ăđó, CeO2 th

ngăđ

căcácănghiênăc uăs ă

d ngănh ăch tăxúcăti n.
T ănh ngălỦădoănh ătrên,ănghiênăc uănƠyăt pătrungăvƠoăt ngăh păv tăli u d ngăh t (kích
th

că0,5 ậ 1 mm) nano-Me/GC và nano-Me/CeO2/GC (Me = Au, Pd, Au(Pd); GC: than

ho tătínhăd ngăh t)ăđ ălƠmăxúcătácăoxyăhóaăVOCsă ănhi tăđ ăth p,ăvƠăđi uăki năcóăh iă
m.ăCácăch tăxúcătácănƠyăch aăcácăh tănano kimălo i,ăl
thanăho t tínhăd ngăh tăv iăkíchăth
Tínhăk ăn

ngăkimăphơnătánătrênăch tămangă

că0,5 ậ 1ămmăd ădƠngătrongăs ăd ngăvƠătáiăs ăd ng.

căc aăb ăm tăcacbonăgópăph năgiúpăchoăxúcătácăch ngăl iăđ

c aăh iă mătrongădịngăkhí.ăH năn a,ăcácăh tănanoăkimălo iăvƠăl

căs ăđ uăđ că

ngăkim,ăcùngăv iăch tă

xúcăti năCeO2 lƠmătácănhơnăxúcătácăoxyăhóaăđ ălo iăb ăcácăch tăơănhi măVOCs.ăN iă
dungănghiênăc uăv iăb năn iădungăchiăti t:ă(i)ăt ngăh păxúcătácăm i,ă(ii)ăphơnătíchăđánhă
giáăcácăđ cătr ngăxúcătác,ă(iii)ănghiênăc uăho tătínhăxúcătácăoxyăhóaăhaiălo iăVOCsăđi nă
hình là toluen, fomandehit ănhi tăđ ăth păvƠăđi uăki năcóăh iă m,ăvƠă(iv)ănghiênăc uă
đ ngăh c choăxúcătácăcóăho tătínhăt tănh tătrongăm iălo iăxúcătácănano-Me/GC và nanoMe/CeO2/GC.

3


CH

NG 1. T NG QUAN

1.1 Ch t h u c d bay h i (VOCs) và tác h i c a chúng đ n môi tr
kh e con ng i

ng, s c

VOCsă(Volatileăorganicăcompounds)ălƠăcácăh păch tăh u c ăcóăápăsu tăh iăReidătrênă
10,3ăPaă ănhi tăđ th

ngă(20 °C) vƠăápăsu tă101,325ăkPa.ăVOCsăph ăbi nălƠăcácăd nă

xu tăhalogen,ăanđehit,ăancol,ăxeton,ăh păch tăth măvƠăete.ăB ngă1.1ătrìnhăbƠyătínhăch tă
v tălỦ,ăhóaăh căvƠănhi tăđ ngăh căc aăVOCsăph ăbi n [3].
B ngă1.1 Tínhăch tăv tălỦ,ăhóaăh căvƠănhi tăđ ngăh căc aăVOCsăph ăbi nă[3]
Các h p ch t
Toluen
Propan

Benzen
Etylbenzen
o-xilen
Axetilen
Axeton
Fomandehit
n-Hexan
iclometan
Triclometan
Tetraclometan
Tricloeten
Tetracloeten
Axetandehit
Etilen

Cơng th c
C7H8
C3H8
C6H6
C8H10
C8H10
C2H2
C3H6O
CH2O
C6H14
CH2Cl2
CHCl3
CCl4
C2HCl3
C2Cl4

C2H4O
C2H4

Cp
(J.mol-1.°C-1)
166,0
73,8
136,1
185,9
188,8
44,1
125,0
35,4
195,0
50,8
65,8
133,9
80,02
95,6
53,7
42,9

Trongăđó:ăCp:ănhi tădung,ă Gf :ăn ngăl

Nhi t đ sơi
(°C)
110,6
-42
80,1
136

144
-84
56
-19
68
39,6
61,2
76,72
87,2
121,1
20,2
-103,7

Gf
(kJ.mol-1)
114,09
-23,4
124,5
120,0
110,8
209,2
-155,3
-109,9
-4,0
-68,9
-68,5
-62,5
6,7
20,6
-133,2

68,4

Hf
(kJ.mol-1)
12,0
-103,8
49,0
-12,5
-24,4
226,7
-248,1
-115,9
-198,8
-95,5
-101,3
-132,8
-19,1
-14,2
-166,4
52,5

ngăhìnhăthƠnhăGibbs,ă Hf : entanpi c aăs ăhìnhă

thành.
VOCs khơngăch ăgơyăh iăchoămơiătr
h nălƠăs ăhìnhăthƠnhăs

ngăv iăs ăpháăh yăc aăt ngăozon,ănghiêmătr ngă

ngămùăquangăhóaăthơngăquaăph nă ngăv iăcácăch tăơănhi m

khác trongăkhơngăkhí,ănh ăNOx và SOx,ămƠăcònă nhăh
ng

iăkhiăti păxúcăth iăgianădƠi [26-28].

4

ngănguyăhi măđ năs căkh eăconă


T ănh ngăn iădungătrên,ăcóăth ăth yăVOCsăcóăm tă ăh uăh tă ăcácănhƠămáyăs năxu t,ă
đ căbi tălƠăcácăngƠnhăcơngănghi păcóăs ăd ngădungămơi.ăH năn a,ăVOCsăcịnăhi nădi nă
ăcácăcơngătrìnhăxơyăd ng,ătrongăcácăc năh ,ăcaoă c,ăv năphịngăvƠ n iălƠmăvi căh ngă
ngày. VOCs nhăh

ngăr tănghiêmătr ngăđ năs căkh eăn uăti păxúcăv iăth iăgianădƠi,ăvƠă

đ căbi tălƠăkhiăVOCsă ăn ngăđ ăcaoăcóăth ăgơyăungăth ăvƠăcácăb nhănguyăhi măkhác.ăVìă
v y,ăvi căx ălỦăVOCsătr

căkhiăth iăraămơiătr

đ ăth pă(<ă200ă°C)ăđangăđ

ngălƠăc năthi t,ăđ c bi tălƠăx ălỦă ănhi tă

căcácănhƠăkhoaăh căt pătrungănghiênăc uăphátătri n.ăVƠăđ ă

tƠiăắNghiênăc uăt ngăh p,ăđ cătr ngăvƠăho tătínhăoxyăhóaăcácăh păch tăh uăc ăd ăbayă

h iăc aăcácăxúcătácănanoăvƠngămangătrênăthanăho tătínhăd ngăh t” đưăđ
hi năchoălu năán ti năs ,ăv iămongămu nănghiênăc uănƠyăcóăth ăđ

căch năđ ăth că

că ngăd ngătr căti pă

trongăcôngănghi păđ ăx ălỦ cácăngu năVOCsă ăVi tăNam,ănh mănơngăcaoăch tăl

ngă

đ iăs ngăc aăchúngăta.
1.2 Các ph
Haiăph

ngăphápăth

ph ăvƠăph
1.2.1
Ph

ng pháp x lý VOCs
ngăđ

căs ăd ngăđ ăx ălỦăhi uăqu ăVOCsălƠ:ăph

ngăphápăh pă

ngăphápăoxyăhóaăxúcătácă[4].
Ph

ng pháp h p ph

ngăphápăh păph ălƠăm tătrongănh ngăk ăthu tăhi uăqu ăđ ălo iăb ăVOCs ăn ngăđ ă

th pă(<1.000 ppmv) [29-32].ăNhi uănghiênăc uăđưăđ
li u h păph ăhi uăqu .ăCácăv tăli uăh păph ăth

ngăđ

c th căhi năđ ăphátătri năcácăv tă
căs ăd ngănh :ăzeolit [29, 33],

cácă ch tă h uă c ă khungă kimă lo iă (metal-organic frameworks) [34, 35]ă vƠă cácă v tă li uă
cacbon [30-32].ăDoădi nătíchăb ăm tăl n,ăc uătrúcăl ăx păcóăth ăki măsốt,ătínhă năđ nhă
nhi tăvƠătínhăch tăaxit/baz ,ănênăthanăho tătínhălƠăv tăli u h păph ăph ăbi nănh tă[3].ăTuyă
nhiên,ăsauăkhiăh păph ăđ tăđ nătr ngătháiăbưoăhịa,ăthanăho tătínhăkhơngăcóăkh ăn ngăh pă
ph ăthêmăVOCs.ăN uăđi uăki nămơiătr

ngăthayăđ i,ăvíăd ăkhiăt ngănhi tăđ ăho căgi mă

ápăsu t,ăcácăVOCsăb ăh păph ăcó th ăđ

căgi iăh păkh iăcácăv tăli u h păph ,ăd năđ năôă

nhi măth ăc pă[31, 36].ăH năn a,ătrongăcácă ngăd ngăcơngănghi pădoăVOCsătrongălu ngă
khíăth iă ănhi tăđ ă80ă- 120ă°Cănênăkhơngăth ăx ălỦăb ngăqătrìnhăsinhăh că(nhi tăđ ă
qăcao),ămáyăl că(ápăsu tăh iăvƠăđ cătínhă aăbéoă(lipophilic))ăho căh păph ă(nhi tăđ ă
caoăcóăxuăh

ngătiêuăc căchoăđ cătínhăh păph )ă[4].

5