Nghiên cứu tổng hợp xúc tác Spinel NiAl2O4, ứng dụng để xử lý khí ô nhiễm NO bằng phương pháp khử chọn lọc với Hydrocacbon

Bộ giáo dục v Đo tạo
Trờng Đại học Bách Khoa Hà nội



Nguyễn Kim Ng






Nghiên cứu tổng hợp xúc tác spinel N
iAl
2
O
4
,
ứng dụng để xử lý khí ô nhiễm NO bằng phơng
pháp khử chọn lọc với hydrocacbon


Chuyên ngành: Công nghệ môi trờng không khí
Mã số: 62.85.06.05



Tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật

Hà nội - 2006


Công trình đợc hoàn thành tại:
Trờng Đại học Bách Khoa Hà nội





Ngời hớng dẫn khoa học:

1. PGS.TS Đặng Kim Chi
2. GS. TSKH Hoàng Trọng Yêm


Phản biện 1: GS. TS Phạm Hùng Việt

Phản biện 2: GS. TS Nguyễn Hữu Phú

Phản biện 3: GS. TSKH Ngô Thị Thuận

Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nớc,
họp tại hội trờng. Trờng Đại học Bách Khoa Hà nội,
vào hồi. giờngày .tháng năm 2006








Có thể tìm hiểu luận án tại Th viện Quốc gia và Th viện Trờng
Đại học Bách khoa Hà nội




1
Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các khí NO
x
là thành phần tơng đối độc hại, không những có
tác động xấu đối với sức khoẻ cộng đồng, môi trờng sinh thái mà
còn gây ra các hiệu ứng toàn cầu nh ma axít, khói quang hoá và
suy giảm tầng ozon. Các phơng pháp xử lý NO
x
nh oxi hoá kết

hợp với hấp thụ không còn thích hợp nữa do có hạn chế về tốc độ
và quá trình xử lý tạo ra nớc thải. Trong hơn một thập kỷ qua
hớng nghiên cứu xử lý NO
x
trên xúc tác đã đợc nhiều nhà khoa
học trong lĩnh vực xúc tác môi trờng đặc biệt quan tâm.
Trong số các phơng pháp xử lý NO
x
trên xúc tác thì phơng
pháp khử chọn lọc NO
x
bằng hydrocacbon (HC-SCR-NO
x
) là một
trong những phơng pháp có hiệu quả. Cho đến nay có rất nhiều
các hệ xúc tác đã đợc nghiên cứu cho phản ứng này nh: zeolit,
kim loại quý/chất mang, oxít kim loại, perovskite và spinel
v.vTuy nhiên các công trình nghiên cứu về vấn đề này trên
spinel còn rất hạn chế, hơn nữa nghiên cứu và phát triển các hệ
xúc tác mới với hệ mao quản trung bình (MQTB), ứng dụng hiệu
quả cho xử lý môi trờng đang đợc đặt ra trớc các nhà khoa
học. Do đó, hớng nghiên cứu của luận án - nghiên cứu tổng hợp
xúc tác dạng spinel và ứng dụng để xử lý khí ô nhiễm NO rất phù
hợp với xu hớng hiện nay của thế giới.
2. Mục đích của luận án
Nghiên cứu tổng hợp xúc tác spinel có hệ MQTB, có bề mặt
riêng lớn, có độ xốp thích hợp và có hoạt tính cao đối với phản
ứng khử chọn lọc khí NO bằng hydrocacbon.
3. Những đóng góp mới của luận án
3.1. Đã tổng hợp thành công các spinel NiAl, CoAl bằng một quy

trình mới. Quy trình tổng hợp đơn giản, dễ thực hiện, sử dụng
nguồn vật liệu hoá chất dễ kiếm, giá rẻ. Các spinel NiAl và
CoAl có hệ MQTB, có phân bố kích thớc mao quản tơng
đối đồng đều. Đã tìm ra điều kiện tối u để tổng hợp xúc tác
spinel NiAl có bề mặt riêng lớn.



2
3.2. Các spinel NiAl có khả năng chuyển hoá khí ô nhiễm NO với
hiệu suất tơng đối cao, trong khoảng nhiệt độ rộng và thấp,
đối với phản ứng khử chọn lọc khí NO bằng C
3
H
8
(C
3
H
8
-SCR-
NO).
3.3. Đã xác định năng lợng hoạt hoá của phản ứng C
3
H
8
-SCR-
NO trên các spinel NiAl, cho thấy khả năng xúc tác phản ứng
ở nhiệt độ tơng đối thấp của các spinel NiAl đã tổng hợp
đợc
3.4. Đã nghiên cứu ảnh hởng của SO

2
lên hoạt tính xúc tác spinel
NiAl trong phản ứng khử chọn lọc NO bằng C
3
H
8
. Kết quả
cho thấy SO
2
ảnh hởng không đáng kể đến hiệu suất chuyển
hoá NO trong phản ứng C
3
H
8
-SCR-NO.
4. Bố cục của luận án
Luận án bao gồm 114 trang, 9 bảng, 47 hình, 196 tài liệu tham
khảo và 26 trang phụ lục. Bố cục của luận án nh sau: Phần mở
đầu (3 trang), Chơng I- Tổng quan (29 trang), Chơng II- Các
phơng pháp nghiên cứu và thực nghiệm (23 trang), Chơng III-
Các kết quả và thảo luận (57 trang) và phần kết luận (2 trang)
Chơng 1. Tổng quan
1.1. Ô nhiễm môi trờng khí và tác động độc hại của các khí
ô nhiễm NO
x

Trong các chất làm ô nhiễm không khí thì NO
x
là thành phần
tơng đối độc hại. Các khí NO

x
(trong đó khí NO chiếm khoảng
trên 95%), đợc phát thải chủ yếu từ quá trình đốt cháy nhiên liệu
hoá thạch nh khí thải của các nhà máy nhiệt điện, các lò đốt
công nghiệp, lò đốt chất thải rắn và các phơng tiện giao thông,
v.vKhí NO gây ảnh hởng độc hại đối với hệ xúc tác enzim cho
quá trình chuyển hoá các aminoaxit trong cơ thể con ngời. Mặt
khác, trong môi trờng không khí đợc oxi hoá thành NO
2
bởi các
gốc hoạt tính nh HO

, HO
2
, sau đó trong quá trình di chuyển tiếp
theo NO
2
tác dụng với hơi nớc tạo thành axit HNO
3
, gặp mây tạo
ra hỗn hợp khói và sơng mù hoặc ngng tụ rơi xuống thành các
cơn ma axit, làm ảnh hởng hệ sinh thái sông, hồ và đất. Trớc
đây, các khí NO
x
thờng đợc xử lý bằng phơng pháp oxi hoá



3
kết hợp với hấp thụ, hoặc khử NO

x
thành N
2
và O
2
, tuy nhiên các
phơng pháp này rất bị hạn chế về tốc độ. Do đó, nói chung cần
thiết xúc tác để tăng cờng quá trình xử lý các khí NO
x
.
1.2. Các phơng pháp xử lý NO
x
trên xúc tác (DeNO
x
)
Có hai phơng pháp chính để xử lý NO
x
trên xúc tác:
- Phơng pháp 1: Phân huỷ trực tiếp NO
x

- Phơng pháp 2: Khử chọn lọc NO
x

Theo phơng pháp 1 thì NO
x
đợc phân huỷ trên xúc tác để
tạo thành sản phẩm N
2
và O

2
, mà không sinh ra các chất ô nhiễm
thứ cấp. Các xúc tác đã đợc nghiên cứu cho phản ứng phân huỷ
NO
x
là các kim loại quý nh: Pt, Pt-Rh, Pt/Al
2
O
3
, các oxít kim
loại, perovskite, v.v Tuy nhiên, các hệ xúc tác trên đều có
nhợc điểm chung là có hoạt tính ở nhiệt độ tơng đối cao (t>
800
o
C) và bị giảm hoạt tính khi có mặt O
2
trong hỗn hợp khí xử
lý. Phơng pháp phân huỷ trực tiếp, vì thế ít đợc áp dụng thực tế.
Theo phơng pháp 2 thì các khí NO
x
đợc tách ra khỏi hỗn
hợp khí ô nhiễm ở nhiệt độ tơng đối thấp hơn bằng một trong các
chất khử nh hydrocacbon, amoniac, oxit cacbon hay hydro.
Trong đó phơng pháp khử chọn lọc NO
x
bằng hydrocacbon (HC-
SCR) là phơng pháp rất có hiệu quả, có khả năng ứng dụng để xử
lý các khí NO
x
trong môi trờng d O

2
nh khí thải của lò đốt
công nghiệp.

Số lợng các hệ xúc tác đợc thử hoạt tính cho phản
ứng HC-SCR rất đa dạng, nh các zeolit: Cu-ZSM-5, Co-Pt/ZSM-
5; kim loại trên chất mang: Pt/Al
2
O
3
, Ni/Al
2
O
3
, Co/Al
2
O
3
; các oxit
kim loại: Al
2
O
3
, TiO
2
, ZrO
2
; oxit phức hợp: perovskite, spinel
v.vTrên các xúc tác nghiên cứu phản ứng xảy ra trong khoảng
nhiệt độ (300- 600

o
C), tơng đối thấp hơn so với phơng pháp
phân huỷ trực tiếp và O
2
có tác dụng làm tăng tốc độ của phản ứng
khử các khí NO
x
.
1.3. Phản ứng xúc tác dị thể
Phản ứng xúc tác dị thể là quá trình, trong đó chất xúc tác và
các chất phản ứng ở khác pha nhau, chẳng hạn xúc tác là chất rắn,
còn các chất tham gia ở trạng thái lỏng hoặc khí và phản ứng sẽ



4
xảy ra trên bề mặt phân chia pha. Phản ứng xúc tác dị thể xảy
tơng đối phức tạp, bao gồm năm giai đoạn cơ bản nh sau:
1. Vận chuyển chất phản ứng đến bề mặt xúc tác
2. Hấp phụ chất phản ứng lên bề mặt xúc tác
3. Phản ứng xảy ra trên bề mặt xúc tác (hình thành phức chất
không bền và bị phân huỷ thành sản phẩm
4. Giải hấp phụ sản phẩm ra khỏi bề mặt xúc tác
5. Vận chuyển sản phẩm ra khỏi bề mặt xúc tác.
Giai đoạn 2, 3 và 4 có bản chất hoá học và đợc xem nh các
giai đoạn tạo nên một phản ứng xúc tác. Giai đoạn 1 và 5 không
kèm theo các biến đổi hoá học. Giai đoạn 1 là quá trình vật lý
thuần tuý, chuyển chất phản ứng từ pha khí đến các tâm hoạt động
của xúc tác, đây là quá trình khuếch tán và thờng đợc gọi là quá
trình chuyển khối. Giai đoạn 5 là quá trình chuyển sản phẩm phản

ứng ra khỏi bề mặt xúc tác.
Khi giai đoạn 1 hoặc 5 chậm hơn so với các giai đoạn của
phản ứng hoá học thì tốc độ của phản ứng xúc tác đợc quyết định
bởi tốc độ khuếch tán hoặc tốc độ chuyển khối. Trong thực tế điều
quan trọng, là nhận biết đợc khi nào phản ứng xúc tác dị thể bị
hạn chế bởi khuếch tán, bởi vì trong điều kiện đó xúc tác làm việc
không hiệu quả.
Chơng 2
Các phơng pháp nghiên cứu v thực nghiệm
2.1. Phơng pháp tổng hợp xúc tác oxít phức hợp
2.1.1. Giới thiệu về oxit dạng spinel
Spinel là oxit phức của hai oxít, có công thức tổng quát:
AB
2
O
4
, trong đó: A và B là các cation có hoá trị II và III tơng
ứng. Mạng lới spinel gồm các ion oxi gói gém chắc đặc lập
phơng tâm mặt, gồm các cation A và B sắp xếp vào các hốc tứ
diện và bát diện. Mỗi tế bào mạng gồm 8 phân tử AB
2
O
4
, tuỳ
thuộc vào sự phân bố của cation B, có hai dạng spinel: spinel
thuận và spinel nghịch. Trong spinel thuận, 8 cation A nằm ở các
hốc tứ diện, còn 16 cation B nằm ở các hốc bát diện, do đó có

5
công thức
4
O
2
T
OBA . Trong spinel nghịch, cả 8 cation A và 8 cation
B chiếm 16 vị trí các hốc bát diện, 8 cation B còn lại chuyển sang
chiếm 8 hốc tứ diện, do đó spinel nghịch có công thức
4
OT
O[AB](B) .
Cho đến nay, có rất nhiều phơng pháp để tổng hợp spinel, tuy
nhiên để tổng hợp spinel có bề mặt riêng lớn thì phơng pháp sol-
gel đợc xem là rất có hiệu quả.
2.1.2. Phơng pháp sol-gel
Sol-gel là quá trình chuyển hệ từ dạng dung dịch "sol" sang
dạng gel đồng nhất bằng quá trình thuỷ phân và polime hoá, gel
đợc xử lý nhiệt và nung sẽ thu đợc sản phẩm mong muốn.
Phơng pháp sol-gel rất đa dạng, tuỳ thuộc vào tiền chất để tạo
gel. Nếu tiền chất là alkoxid kim loại thì có phơng pháp sol-gel
đi từ alkoxid. Nếu tiền chất là muối, để tạo gel từ dung dịch các
muối, cần thêm một axit hữu cơ, do đó tơng ứng có phơng pháp
sol-gel axit hữu cơ. Tuy nhiên, phơng pháp sol-gel đi từ alkoxid
kim loại có nhợc điểm là giá thành quá cao của các alkoxid kim
loại. Do đó, trong luận án này với mục đích tổng hợp xúc tác
spinel có bề mặt riêng lớn, ứng dụng để xử lý khí ô nhiễm NO đã
sử dụng tiền chất là các muối kim loại tơng ứng, đồng thời thêm
tác nhân tạo phức là axit xitric.
2.2. Các phơng pháp hoá lý đặc trng xúc tác

2.2.1. Phơng pháp nhiễu xạ Rơnghen
Bằng phơng pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) có thể xác định
một số tính chất đặc trng cấu trúc và kích thớc hạt của mẫu
nghiên cứu:
- Xác định các hợp chất và các pha của chúng khi so sánh các
phản xạ xuất hiện trên giản đồ của mẫu nghiên cứu với mẫu
chuẩn có trong JCPDS
- Xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu cha biết
- Xác định kích thớc hạt của vật liệu tổng hợp.
2.2.2. Phơng pháp đặc trng xúc tác theo chơng trình nhiệt
độ
Phơng pháp TPR (khử theo chơng trình nhiệt độ), TPD (nhả
hấp theo chơng trình nhiệt độ) là các phơng pháp thông dụng



6
nhất trong nghiên cứu xúc tác dị thể. Dựa vào các giản đồ TPR có
thể:
- Xác định tính chất khử của xúc tác
- Xác định các trạng thái hoá trị của kim loại và hàm lợng
của kim loại trong xúc tác dựa vào lợng hydro tiêu tốn
- Đánh giá sự tơng tác giữa kim loại hay oxit kim loại với
chất mang
Dựa vào giản đồ TPD có thể xác định đợc một số đặc trng
của xúc tác:
- Xác định khả năng hấp phụ của xúc tác
- Xác định độ mạnh yếu của các tâm hấp phụ
- Cơ chế và động học của quá trình hấp phụ và nhả hấp phụ.
2.2.3. Phơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ nitơ

Phơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ nitơ đợc áp dụng rộng rãi
trong lĩnh vực xúc tác, dựa vào đờng đẳng nhiệt hấp phụ nitơ có
thể xác định diện tích bề mặt riêng và phân bố kích thớc mao
quản của xúc tác.
2.3. Điều kiện thực nghiệm và thiết bị
2.3.1. Tổng hợp oxít phức hợp dạng spinel
a) Qui trình tổng hợp xúc tác spinel NiAl và CoAl
Các spinel NiAl và CoAl đợc tổng hợp nh sau: Các muối
Ni(NO
3
)
2
và Al(NO
3
)
3
hoặc Co(NO
3
)
2
và Al(NO
3
)
3
đợc trộn lẫn
theo tỷ lệ đã biết, rồi đợc hoàn tan trong dung môi là nớc cất.
Sau đó thêm dần axít xitric vào các hỗn hợp trên sao cho tỷ lệ số
mol axit: tổng số mol các kim loại bằng 0,6; 0,7 và 0,8. Các hỗn
hợp đợc làm bay hơi ở pH xác định, cho đến khi hệ chuyển thành
gel. Gel đợc sấy qua đêm, tiếp đến đợc nung ở 550, 700, 800,

850 và 900
o
C trong 4 giờ đối với hệ NiAl và ở 550
o
C, 700
o
C,
800
o
C đối với hệ CoAl.
b) Tổng hợp các spinel NiAl khi thay đổi một số thông số nh tỷ lệ
mol các kim loại Ni:Al, nhiệt độ nung và chế độ xử lý nhiệt
Ba hệ gel NiAl đợc điều chế với tỷ lệ số mol Ni:Al khác
nhau, trong khoảng từ 15:10 đến 1:8, ba mẫu gel đợc ký hiệu là



7
S1, S2 và S3. Gel đợc sấy qua đêm, rồi đợc nung ở 800
o
C và
900
o
C trong 4h thu đợc các spinel, ký hiệu là S1(800), S2(800),
S3(800), S1(900), S2(900), S3(900). Mẫu gel S2 đợc già hoá ở t=
150
o
C trong khoảng 15 h, sau đó đợc sấy khô, rồi đợc nung ở
800 và 900
o

C, thu đợc spinel, ký hiệu tơng ứng S2-HT(800) và
S2-HT(900).
2.3.2. Xác định các tính chất hoá lý của xúc tác tổng hợp
Các mẫu tổng hợp đợc đặc trng bằng các phơng pháp sau:
- Phơng pháp nhiễu xạ rơnghen (XRD)
- Phơng pháp TPR-H
2

- Phơng pháp TPD- CO, TPD-O
2

- Phơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ nitơ.
2.3.3. Phơng pháp xác định hoạt tính xúc tác trong phản ứng
khử chọn lọc khí NO bằng hydrocacbon
Hoạt tính xúc tác trong phản ứng n-hexan-SCR-NO và C
3
H
8
-
SCR-NO trên các mẫu spinel tổng hợp, cũng nh nghiên cứu động
học xúc tác và ngộ độc xúc tác trong phản ứng C
3
H
8
-SCR-NO
đợc thực hiện trên hệ thiết bị vi dòng liên tục, dới áp suất không
đổi P = 1 atm.
Chơng 3. Các kết quả v thảo luận
3.1. Tổng hợp, đặc trng và nghiên cứu thăm dò hoạt tính của
các spinel NiAl và CoAl trong phản ứng n-hexan-SCR-NO

3.1.1. Nghiên cứu sự hình thành các spinel NiAl và CoAl
Điều kiện tổng hợp các vật liệu spinel NiAl và CoAl đợc rút
ra từ rất nhiều thí nghiệm. Các spinel NiAl và CoAl đợc điều chế
theo mục 2.3.1a. Kết quả phân tích trên các giản đồ XRD (Hình
3.3 và 3.4) cho phép khẳng định: Spinel NiAl
2
O
4
đợc hình thành
ở 900
o
C với tỷ lệ mol axít xitric: kim loại là 0,8, kết tinh rất tốt
nhng trong hệ vẫn còn lợng vết NiO. Spinel CoAl
2
O
4
đợc hình
thành ở 700
o
C, với tỷ lệ mol axít: kim loại là 0,7.




8
(e) Xerogel của hệ NiAl (0,8-900
o
C)

Hình 3.3. Giản đồ XRD của mẫu xerogel của hệ NiAl nung
ở (e) 900
o
C với tỷ lệ mol axít: kim loại là 0,8
(d) Xerogel của hệ CoAl (0,7-700
o
C)








Hình 3.4. Giản đồ XRD của mẫu xerogel của hệ CoAl nung ở (d)
700
o
C với tỷ lệ mol axít: kim loại là 0,7
3.1.2. Các kết quả xác định các đặc trng của các spinel NiAl và
CoAl
Các pha có mặt trong các mẫu spinel tổng hợp, khả năng hấp
phụ và tính chất bề mặt của chúng đợc xác định bằng các phơng
pháp hoá lý nh TPR-H

2
, TPD-CO và đẳng nhiệt hấp phụ nitơ.
Các kết quả phân tích các giản đồ TPR-H
2
(Hình 3.5) cũng
cho phép khẳng định trong các mẫu tổng hợp có tồn tại pha tinh
thể spinel NiAl
2
O
4
hoặc CoAl
2
O
4
và có tạp pha NiO hoặc CoO
x

(tơng ứng với pic khử nhỏ ở nhiệt độ thấp trên giản đồ).
0
50
100
150
200
15 25 35 45 55 65
2- Theta Scale
Lin (Cps)
Góc 2


NiAl

2
O
4

NiO
0
50
100
150
200
250
15 25 35 45 55 65
2- Theta Scale
Lin (Cps)
Góc 2

CoAl
2
O
4




9

Hình 3.5. Các giản đồ TPR-H
2
của (a) NiAl
2
O
4
(0,8-900
o
C) và (b)
CoAl
2
O
4
(0,7-700
o
C)



(b) CoAl
2
O
4
(0,7-700
o
C)

Hình 3.6. Giản đồ TPD-CO của a) NiAl
2
O
4
(0,8-900
o
C) và b)
CoAl
2
O
4
(0,7-700
o
C)
Trên các mẫu spinel tổng hợp có tồn tại các tâm hấp phụ với
lực hấp phụ yếu, do trên các giản đồ TPD-CO của cả hai mẫu
(Hình 3.6) có xuất hiện các pic khử hấp phụ CO ở nhiệt độ thấp.
Đờng đẳng nhiệt hấp phụ nitơ của cả hai mẫu nghiên cứu có
dạng vòng trễ (Hình 3.7), do đó các spinel NiAl và CoAl tổng hợp
đợc là vật liệu có MQTB, spinel NiAl có mao quản dạng hình
khe, spinel CoAl có mao quản hình trụ hở hai đầu. Các kết quả
tính toán từ các đờng đẳng nhiệt hấp phụ nitơ ở 77K cho thấy
spinel NiAl tổng hợp ở 900

o
C có bề mặt riêng là 48m
2
.g
-1
, đờng
kính trung bình mao quản 3,6nm, còn spinel CoAl có bề mặt riêng
38m
2
.g
-1
, đờng kính trung bình mao quản 9,2nm.
0 200 400 600 800 1000
Nhiệt độ,
o
C
Tín hiệu TCD
(a)
(b)
40 240 440 640
Nhiệt độ,
o
C
Tín hiệu TCD
(a)
(b)



10

Hình 3.7. Các đờng đẳng nhiệt hấp phụ nitơ (a)
3.1.3. Nghiên cứu thăm dò hoạt tính của các spinel NiAl và
CoAl trong phản ứng khử chọn lọc NO với n-hexan








Hình 3.8. Độ chuyển hoá NO trong phản ứng n- hexan-SCR-NO
trên các spinel. Với đ
iều kiện phản ứng: [NO] = 1000ppm,
[n-C
6
H
14
] =6000ppm, [O
2
] = 5%, GHSV= 84.925 h

-1

Hoạt tính xúc tác của các spinel NiAl và CoAl tổng hợp đợc
đánh giá thông qua các thí nghiệm đo hiệu suất chuyển hoá NO
trong phản ứng n-hexan-SCR-NO. Các kết quả trình bày trên Hình
3.8 cho thấy, cả hai spinel đều đạt hiệu suất chuyển hoá NO rất
cao trong khoảng nhiệt độ thấp, đặc biệt spinel NiAl có hoạt tính
cao trong khoảng nhiệt độ từ 100- 250
o
C, thấp hơn so với spinel
CoAl - trong khoảng từ 250- 350
o
C. Kết quả còn cho thấy, spinel
NiAl là xúc tác rất có triển vọng cho nghiên cứu deNO
x
do khả
năng xúc tác của nó thể hiện ở nhiệt tơng đối thấp hơn so với các
xúc tác deNO
x
đã biết hiện nay nh: zeolit, kim loại/chất mang,
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
á
p suất tơng đối, P/P
o
Thể tích hấp phụ, cm
3
g
-1
CoAl
NiAl

(a)
0
20
40
60
80
100
0 100 200 300 400 500
Nhiệt độ,
o
C
Độ chuyển hoá NO,

%
Spinel NiAl
Spinel CoAl



11
v.vDo đó, phần tiếp theo luận án tiếp tục nghiên cứu sâu về
dạng xúc tác spinel NiAl, khi thay đổi một số các thông số ảnh
hởng đến thành phần cấu trúc và hoạt tính xúc tác trong phản
ứng khử chọn lọc khí NO.
3.2. Các kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến quá
trình tổng hợp và độ chuyển hoá NO trong phản ứng khử
chọn lọc khí NO bằng C
3
H
8

trên spinel NiAl
3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của tỷ lệ mol Ni:Al và
nhiệt độ nung đến quá trình tổng hợp spinel NiAl
Các spinel NiAl: S1(800), S2(800), S3(800) và S1(900),
S2(900), S3(900) đợc điều chế theo mục 2.3.1b. Cấu trúc và tính
chất bề mặt của các hệ spinel NiAl đợc xác định bằng các
phơng pháp XRD, TPR-H
2
, TPD-O
2
và hấp phụ nitơ.
Từ các giản đồ XRD (Hình 3.9) cho thấy, trên tất cả các mẫu
tổng hợp đều có mặt pha tinh thể spinel NiAl
2
O
4
, nhng vẫn còn
thấy xuất hiện oxít NiO hoặc Al
2
O
3
, do tỷ lệ Ni:Al khác nhau.
Mẫu S1(800) gồm hai pha là spinel NiAl
2
O
4
và NiO, mẫu S2(800)
gồm pha chính là spinel NiAl
2
O

4
và tạp lợng rất nhỏ NiO, mẫu
S3(800) gồm chủ yếu là spinel NiAl
2
O
4
và tạp Al
2
O
3
(phân tán
mịn). Khi tăng nhiệt độ nung đến 900
o
C số pha trong các mẫu
không đổi, song tạo ra các hạt có kích thớc lớn hơn. Cấu trúc
pha và kích thớc hạt của các mẫu tổng hợp đợc trình bày trên
Bảng 3.4.









Hình 3.9.
Giản đồ XRD của các mẫu spinel NiAl nung ở 800
o
C

15 25 35 45 55 65
Góc 2 teta
Cờng độ tín hiệu
NiAl
2
O
4

NiO
Al
2
O
3

Cờng độ phản xạ
S1(800)
S2(800)
S3(800)



12
Bảng 3.4. Cấu trúc pha và kích thớc tinh thể
của các mẫu tổng hợp
Xúc tác Nhiệt độ nung,
o
C Pha có mặt Kích thớc tinh
thể, nm
1. S1(800) 800 NiO, spinel 5,9
2. S2(800) 800 NiO, spinel 5,1

3. S3(800) 800 spinel, Al
2
O
3
4,9
4. S1(900) 900 NiO, spinel 10,8
5. S 2(900) 900 NiO, spinel 11,48
6. S3(900) 900 spinel, Al
2
O
3
7,8
Thành phần của các mẫu tổng hợp cũng một lần nữa đợc xác
định dựa vào các kết quả phân tích TPR-H
2
. Hơn nữa, dựa vào các
giản đồ TPR-H
2
cho phép khẳng có hai dạng NiO phân tán trong
cấu trúc spinel của các mẫu tổng hợp. Trên giản đồ TPR-H
2
(Hình
3.11) có hai pic khử ở nhiệt độ thấp: pic tơng ứng với các
phần tử NiO có kích thớc hạt lớn hơn, pic

tơng ứng với các
phần tử NiO có kích thớc hạt mịn hơn, liên kết mạnh hơn với
mạng lới spinel.

Hình 3.11. Các giản đồ TPR-H
2
của các mẫu spinel với tỷ lệ mol
Ni:Al khác nhau, nung ở 800
o
C

0 200 400 600 800 1000 1200
Nhiệt độ,

o
C
Tín hiệu TCD

S3(800)
S2(800
S1(800)
(c)
(b)
(a)



13








Hình 3.12. Các đờng đẳng nhiệt hấp phụ nitơ của các mẫu spinel
với tỷ lệ mol Ni:Al khác nhau, nung ở 800
o
C
Các tính chất bề mặt của các mẫu tổng hợp với tỷ lệ Ni:Al
khác nhau, nung ở 800 và 900
o
C (Bảng 3.6) đợc xác định từ
đờng đẳng nhiệt hấp phụ nitơ, tơng ứng. Đờng đẳng nhiệt hấp
phụ nitơ của các mẫu đều đợc đặc trng bởi vòng trễ, do đó các
spinel tổng hợp đều có hệ MQTB. Các kết quả trên Bảng 3.6 cho
thấy các tính chất bề mặt của các mẫu spinel đều bị ảnh hởng bởi

tỷ lệ kim loại Ni:Al cũng nh nhiệt độ nung. Mẫu S2(800) có bề
mặt riêng S
BET
lớn nhất, do đó tỷ lệ mol Ni:Al trong mẫu này là tối
u, các mẫu S1(800) và S3(800) có bề mặt riêng thấp hơn nhiều so
với S2(800) do trong cấu trúc spinel có pha tạp lợng đáng kể NiO
hoặc Al
2
O
3
. Nhiệt độ nung cao làm giảm bề mặt riêng của các
mẫu tổng hợp.
Bảng 3.6. Một số tính chất bề mặt đặc trng của các spinel
tổng hợp ở 800 và 900
o
C
Spinel S
BET
, m
2
/g Thể tích mao quản
V
P
, cm
3
/g
Kích thớc trung bình
mao quản d
P
, nm

1. S1(800) 66,1 0,11 3,78
2. S2(800) 128 0,17 3,49
3. S3(800) 73,63 0,125 3,82
4. S1(900) 28,6 0,073 3,78
5. S2(900) 48 0,099 3,6
6. S3(900) 56,45 0,11 3,61

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
á
p suất tơng đối, P/P
o
Thể tích hấp phụ, cm
3
.g
-1
S1(800)
S2(800)
S3(800)



14






Hình 3.16.
Các giản đồ TPD-O

2
của các mẫu spinel
tổng hợp ở 800
o
C
Khả năng khử hấp phụ O
2
của các mẫu xúc tác đợc chỉ ra
trên các giản đồ TPD-O
2

(Hình 3.16)
.
Các giản đồ TPD-O
2
của các
mẫu đều đợc đặc trng bởi pic khử hấp phụ với cờng độ mạnh
trong khoảng nhiệt độ thấp, điều đó chứng tỏ trên các mẫu này có
tồn tại các tâm hấp phụ với lực hấp phụ yếu.
3.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hởng chế độ xử lý nhiệt đến quá
trình tổng hợp spinel NiAl
Điều kiện thực nghiệm đợc chỉ ra ở mục 2.3.1b, các tính chất
của spinel đợc xử lý nhiệt S2-HT(800) đợc xác định bằng
phơng pháp XRD, TPR-H
2
, hấp phụ nitơ, đồng thời đợc so sánh
với spinel S2(800), mà gel S2 không đợc xử lý nhiệt. Kết quả
phân tích XRD (Hình 3.17) cho thấy các pic phản xạ đặc trng
cho NiAl
2

O
4
và NiO của mẫu S2-HT(800) có cờng độ nhỏ hơn so
với các pic tơng ứng của mẫu S2(800). Nh vậy, chế độ xử lý
nhiệt đã dẫn đến hình thành spinel kết tinh kém hơn và pha NiO
đợc phân tán trong mạng lới spinel dới dạng hạt mịn hơn. Các
kết quả tính toán từ đờng đẳng nhiệt hấp phụ cũng cho thấy
spinel S2-HT(800) có bề mặt riêng là 87m
2
.g
-1
, giảm đáng kể so
với S2(800). Tuy nhiên, phân bố mao quản trên S2-HT(800) đồng
đều hơn so với S2(800) (Hình 3.19b).


0 200 400 600
Nhiệt độ,
o
C
Tín hiệu TCD
S1(800)
S2(800)

15









Hình 3.17. Các giản đồ nhiễu xạ rơnghen của mẫu
a) S2(800); b) S2-HT (800)












Hình 3.19.
Đờng phân bố kích thớc mao quản của spinel S2-
HT(800) và spinel S2(800) (b)
Kết luận về ảnh hởng của các yếu tố lên quá trình tổng hợp hệ

spinel NiAl
- Cả ba yếu tố khảo sát: tỷ lệ mol Ni:Al, nhiệt độ nung và chế độ
xử lý nhiệt đều ảnh hởng đến tính chất bề mặt của hệ spinel
NiAl. Tỷ lệ mol Ni:Al đối với mẫu S2 là tối u, do spinel tạo
thành có diện tích bề mặt riêng lớn nhất
- Không phụ thuộc vào các yếu tố khảo sát, các spinel NiAl tổng
hợp có hệ MQTB.
NiAl
2
O
4

NiO
0
70
140
210
15 25 35 45 55 65
Góc 2 teta
Cờng độ phản xạ
(a)
(b)

Cờng độ phản xạ
0 100 200
Kích thớc lỗ xốp, A
dV/d
r
S2(800)
S2-HT(800)

(b)



16
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hởng của các yếu tố tổng hợp lên độ
chuyển hoá NO trong phản ứng C
3
H
8
-SCR-NO trên các spinel
NiAl
3.2.3.1. ảnh hởng của O
2
lên hoạt tính của spinel NiAl
Đối với phản ứng khử chọn lọc NO bằng hydrocacbon thì O
2

đóng vai trò quan trọng, do đó đã tiến hành thực hiện phản ứng
C
3
H
8
-SCR-NO với các nồng độ O
2
khác nhau, để tìm ra nồng độ
O
2
thích hợp cho phản ứng.
Hình 3.23 cho biết ảnh hởng của O

2
lên hiệu suất chuyển
hoá NO trong phản ứng C
3
H
8
-SCR-NO trên spinel S2(900). Với
nồng độ O
2
trong hỗn hợp khí phản ứng là 5%, hiệu suất chuyển
hoá NO đạt giá trị cực đại

60% ở nhiệt độ tơng đối cao
t=250
o
C. Với nồng độ O
2
là 10% thì độ chuyển hoá NO tăng lên
rõ rệt trong khoảng nhiệt độ < 150
o
C, hiệu suất cực đại chuyển
hoá NO là 60% đạt đợc ở nhiệt độ thấp hơn, t = 170
o
C. Với nồng
độ O
2


15% thì hiệu suất chuyển hoá cực đại NO chỉ đạt 51% ở
t= 200

o
C.
Các kết quả nghiên cứu, cho thấy O
2
đợc xem là chất xúc
tiến phản ứng, 10% O
2
trong hỗn hợp khí là thích hợp đối với phản
ứng C
3
H
8
-SCR-NO trên spinel nghiên cứu. Nồng độ 15% O
2
hoặc
cao hơn sẽ làm giảm hoạt tính xúc tác, vì nồng độ O
2
cao rất thuận
lợi cho phản ứng oxi hoá C
3
H
8
.

Hình 3.23. ảnh hởng của O
2
lên độ chuyển hoá NO trên xúc tác
spinel S2(900). Với điều kiện phản ứng: [NO]= 350ppm, [C
3
H
8
] =
1000ppm, [ O
2
]= 5, 10 hoặc 15%, GHSV= 40.900 h
-1

0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200 250 300 350
Nhiệt độ,
o
C
Độ chuyển hoá NO, %
O2=5%
O2=10%

O2=15%



17
3.2.3.2. ả nh hởng của nhiệt độ nung lên hoạt tính của hệ xúc tác
spinel NiAl
Để thấy ảnh hởng của nhiệt độ nung lên hoạt tính của xúc
tác spinel NiAl, các thí nghiệm đo độ chuyển hoá NO trên hai
mẫu xúc tác tổng hợp ở 800 và 900
o
C là S2(800) và S2(900) đã
đợc tiến hành. Các kết quả nghiên cứu (Hình 3.24) cho thấy, cả
hai mẫu spinel đều có hoạt tính ở khoảng nhiệt độ tơng đối thấp.
Tuy nhiên mẫu S2(800) có hoạt tính cao hơn nhiều, trong khoảng
nhiệt độ thấp và rộng (100-250
o
C). Mẫu S2(900) có hoạt tính thấp
hơn, cửa sổ nhiệt độ hoạt tính hẹp, sau cực đại hiệu suất chuyển
hoá NO trên S2(900) giảm mạnh. Tính chất xúc tác của hai mẫu
spinel khác nhau chắc chắn do tính chất bề mặt của chúng khác
nhau.
S2(800) có S
BET
= 128 m
2
.g
-1
, lớn hơn nhiều so với S2(900)
có S

BET
= 48m
2
.g
-1
, dẫn đến hoạt tính của S2(800) lớn hơn đáng kể
và hoạt tính giữ ổn định trong khoảng nhiệt độ rộng.










Hình 3.24.
ảnh hởng của nhiệt độ nung lên hoạt tính của hệ spinel
NiAl. Với điều kiện phản ứng: [NO]= 350ppm; [C
3
H
8
]= 1000ppm,
[O
2
]= 10%, GHSV= 40.900 h
-1

3.2.3.3. ảnh hởng của tỷ lệ mol Ni:Al lên hoạt tính của hệ xúc

tác spinel NiAl
Các kết quả trình bày trên Hình 3.25 cho thấy, tính chất xúc
tác của ba mẫu xúc tác đối với phản ứng C
3
H
8
-SCR-NO thể hiện
tơng đối khác nhau.
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250 300
Nhiệt độ,
o
C
Độ chuyển hoá NO,%
S2(900)
S2(800)



18
Mẫu S1(800), S3(800) có hai cửa sổ nhiệt độ hoạt tính: cửa
sổ hoạt tính thứ hai là do vai trò xúc tác của các pha tạp oxit NiO
hoặc Al
2
O

3
với lợng đáng kể trên các spinel này quyết định, cửa
sổ hoạt tính thứ nhất ở nhiệt độ thấp hơn là thể hiện vai trò xúc
tác của các spinel khuyết tật trên mẫu S1(800) và S3(800).
Mẫu S2(800) có hoạt tính cao hơn nhiều so với S1(800) và
S3(800) và chỉ có một cửa sổ hoạt tính, do S2(800) có bề mặt
riêng cao hơn nhiều và pha tạp NiO với lợng nhỏ. Cấu trúc spinel
trên S2(800) hoàn chỉnh hơn cấu trúc spinel trên S1(800) và
S3(800), do đó bắt đầu có hoạt tính xúc tác ở nhiệt độ cao hơn so
với S1(800) và S3(800). Tuy nhiên cả ba mẫu xúc tác nghiên cứu
đều có hoạt tính ở khoảng nhiệt độ tơng đối thấp và rộng (80-
250
o
C).














Hình 3.25. ảnh hởng của tỷ lệ mol Ni:Al lên hoạt tính của hệ
spinel NiAl. Điều kiện phản ứng: [NO]= 350ppm; [C

3
H
8
]=
1000ppm, [O
2
]= 10%, GHSV= 40.900 h
-1

3.2.3.4. ảnh hởng của chế độ xử lý nhiệt lên hoạt tính của hệ xúc
tác spinel NiAl
Kết quả trình bày trên Hình 3.26 cho thấy, cả hai xúc tác đều
có triển vọng đối với nghiên cứu deNO
x
. S2-HT(800) có hoạt tính
ở nhiệt độ thấp hơn so với S2(800), đạt hiệu suất chuyển hoá cực
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250 300
Nhiệt độ,
o
C
Độ chuyển hoá NO,%
S1(800)
S3(800)
S2(800)

19
đại NO là 70% ở t= 100
o
C, sau cực đại độ chuyển hoá NO trên S2-
HT(800) giảm từ từ. S2(800) có cửa sổ nhiệt độ hoạt tính rộng hơn
S2-HT(800) và có hoạt tính cao hơn, độ chuyển hoá cực đại NO
đạt trên 80% ở t= 170
o
C, giữ ổn định trong khoảng nhiệt độ rộng.
Nh vậy, chế độ xử lý nhiệt dẫn đến làm giảm diện tích bề mặt
của xúc tác, do đó làm giảm hoạt tính.













Hình 3.26. ảnh hởng của chế độ xử lý nhiệt lên hoạt tính của hệ
spinel NiAl. Điều kiện phản ứng: [NO]= 350ppm; [C
3

H
8
]=
1000ppm, [O
2
]= 10%, GHVS = 40.900 h
-1

3.2.4. Xác định năng lợng hoạt hoá của phản ứng C
3
H
8
-SCR-
NO trên các spinel tổng hợp
Để nghiên cứu ảnh hởng của tỷ lệ mol Ni:Al lên năng lợng
hoạt hoá E
a
đối với phản ứng khử chọn lọc khí NO bằng C
3
H
8
, đã
tiến hành đo độ chuyển hoá NO trong phản ứng C
3
H
8
-SCR-NO
trong khoảng nhiệt độ thấp, với độ chuyển hoá NO thấp trên các
xúc tác spinel S1(800), S2(800) và S3(800) (các xúc tác đợc
tổng hợp với tỷ lệ mol Ni:Al khác nhau, nung ở 800

o
C). Các kết
quả thí nghiệm đợc trình bày trên Hình 3.27 cho thấy, các đờng
Arrhenius của ba mẫu xúc tác khảo sát có dạng tuyến tính, từ đây
xác định các giá trị năng lợng hoạt hoá E
a
và thừa số trớc hàm
mũ (Bảng 3.8).

0
20
40
60
80
100
0 100 200 300
Nhiệt độ,
o
C
Độ chuyển hoá NO, %
S2(800)
S2-HT(800)



20

Hình 3.27. Sự phụ thuộc logarit độ chuyển hoá NO đối với 1/T
trên các spinel S1(800), S2(800) và S3(800)
Để khảo sát ảnh hởng của chế độ xử lý nhiệt và nhiệt độ
nung đến năng lợng hoạt hoá của phản ứng. Các thí nghiệm đo
độ chuyển hoá NO trên các mẫu xúc tác S2-HT(800) và S2(900)
cũng đợc tiến hành trong khoảng nhiệt độ thấp. Các giá trị năng
lợng hoạt hoá E
a
cũng nh thừa số trớc hàm mũ đợc tính toán
và trình bày trên Bảng 3.8. Từ các kết quả trên Bảng 3.8 nhận thấy
rằng, hai yếu tố tỷ lệ mol Ni:Al và chế độ xử lý nhiệt đều làm thay
đổi bản chất tâm xúc tác vì giá trị E
a
của mẫu S2(800) khác xa so
với các mẫu S1(800), S3(800) và S2-HT(800). Nhiệt độ nung
không làm thay đổi bản chất tâm xúc tác, mà chỉ làm giảm số
lợng tâm hoạt tính, vì giá trị E
a
của hai mẫu tổng hợp ở nhiệt độ
nung khác nhau S2(800) và S2(900) khác nhau không nhiều.
Bảng 3.8. Năng lợng hoạt hoá và thừa số trớc hàm mũ trên các
xúc tác spinel nghiên cứu
Spinel Năng lợng hoạt hoá
E
a
, KJ.mol

-1

Thừa số trớc hàm
mũ, k
o

S1(800) 39,47 23063
S2(800) 43,15 37911
S3(800) 31,07 740
S2(900) 40,54 27310
S2-HT(800) 30,64 1618

-5
-4
-3
-2
-1
0.0024 0.0025 0.0026 0.0027 0.0028 0.0029 0.003
1/T
Ln(X)
S1(800)
S2(800)
S3(800)
Ln()



21
3.2.5. Nghiên cứu động học của phản ứng C
3

H
8
-SCR-NO trên
spinel S2(800)










Hình 3.30.
Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng khử NO theo nồng độ
NO trên spinel S2(800). Với điều kiện phản ứng: [C
3
H
8
] =
2000ppm; [O
2
]= 10%; GHSV = 40.900 h
-1

Vì NO là đối tợng nghiên cứu xử lý, do đó các thí nghiệm
đã đợc thực hiện để xác định bậc của phản ứng đối với NO. Phản
ứng đợc thực hiện trong khoảng nhiệt độ từ 90
o

C đến 110
o
C, các
kết quả thí nghiệm đo độ chuyển hoá NO trên xúc tác spinel
S2(800) trong vùng động học, đợc biểu diễn thông qua tốc độ
chuyển hoá NO. Sự biến thiên tốc độ phản ứng khử NO theo nồng
độ khí NO ở 3 nhiệt độ khác nhau đợc trình bày trên Hình 3.30.
Kết quả cho thấy, trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu tốc độ phản
ứng khử NO tỷ lệ tuyến tính với nồng độ khí NO, do đó bậc của
phản ứng đối với NO là bậc nhất,
][NOk'r
=
.
3.2.6. Nghiên cứu ảnh hởng của SO
2
lên hoạt tính xúc tác
spinel trong phản ứng C
3
H
8
-SCR-NO
Để có thể ứng dụng thực tế cho xử lý khí NO của các nguồn
thải công nghiệp, các xúc tác deNO
x
không những phải có khả
năng xúc tác một cách chọn lọc cho phản ứng khử khí NO trong
môi trờng d O
2
, có hoạt tính đạt trên 70% trong khoảng nhiệt độ
thấp và rộng, mà còn phải có khả năng giữ đợc hoạt tính khi

trong hỗn hợp khí xử lý có mặt SO
2
và hơi nớc. Do đó, trong
khuôn khổ của luận án, thí nghiệm về ảnh hởng của SO
2
lên hoạt
tính của một số xúc tác điển hình cũng đã đợc tiến hành.
0.E+00
2.E-07
4.E-07
6.E-07
8.E-07
1.E-06
100 150 200 250 300
Nồng độ, ppm
Tốc độ phản ứng, mol.g
-1
.s
-1
90oC
100oC
110oC



22
Kết quả trình bày trên Hình 3.32 cho thấy mẫu spinel S2(800)
vẫn giữ đợc hoạt tính tơng đối cao khi có mặt SO
2
trong hỗn

hợp khí xử lý, đạt độ chuyển hoá cực đại NO 70%, hơn nữa vẫn
giữ đợc bản chất của các tâm hoạt tính, vì các đờng cong
chuyển hoá NO trong hai trờng hợp (không có SO
2
và có SO
2
) có
dạng tơng tự.










Hình 3.32. ảnh hởng của SO
2
lên độ chuyển hoá NO trên xúc
tác S2(800). Điều kiện phản ứng: [NO]= 350ppm, [C
3
H
8
] =
1000ppm, [O
2
] = 10%, [ SO
2

]=80ppm, GHSV= 40.900h
-1
















0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250 300
Nhiệt độ,
o
C
Độ chuyển hoá NO,

%
S2(800)-SO2
S2(800)



23
Kết luận
Các kết quả của luận án đã đạt đợc nh sau:
1. Đã tổng hợp thành công các spinel NiAl và CoAl bằng kỹ thuật
sol-gel ở nhiệt độ tơng đối thấp hơn so với phơng pháp gốm
cổ truyền từ 400- 500
o
C. Quy trình tổng hợp đơn giản, dễ thực
hiện, nguồn vật liệu hoá chất sử dụng giá rẻ. Các spinel tổng
hợp bao gồm chủ yếu là pha tinh thể NiAl
2
O
4
với lợng vết oxit
NiO đối với spinel NiAl và pha tinh thể CoAl
2
O
4
với lợng vết
vô định hình Co
3
O
4
đối với spinel CoAl. Các spinel NiAl và

CoAl có phân bố kích thớc mao quản tơng đối đồng đều,
trong đó spinel NiAl có S
BET
= 48m
2
.g
-1
với nhiệt độ tổng hợp
900
o
C, còn spinel CoAl có S
BET
= 38 m
2
.g
-1
với nhiệt độ tổng
hợp 700
o
C. Các kết quả đo độ chuyển hoá NO trong phản ứng
n-C
6
H
14
-SCR-NO trên các spinel cho thấy, trên spinel NiAl
phản ứng khử NO với hiệu suất tơng đối cao đạt đợc trong
khoảng nhiệt độ thấp từ 100- 250
o
C và 200-350
o

C đối với
spinel CoAl.
2. Đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến diện tích bề mặt riêng
của hệ xúc tác spinel NiAl nh: tỷ lệ mol Ni:Al, nhiệt độ nung
và chế độ xử lý nhiệt.
2.1. Dựa vào các kết quả phân tích cấu trúc và đặc trng xúc
tác: nhiễu xạ bột Rơnghen (XRD), khử bằng hydro theo
chơng trình nhiệt độ (TPR-H
2
), nhận thấy rằng: khi tỷ lệ mol
Ni:Al thay đổi thì cấu trúc của các mẫu tổng hợp không thay
đổi, tuy nhiên các spinel này đợc cấu tạo bởi pha chính là pha
tinh thể spinel NiAl
2
O
4
và pha tạp là oxit NiO hoặc Al
2
O
3
, tuỳ
thuộc vào tỷ lệ mol Ni:Al. Các kết quả phân tích TPR-H
2
còn
cho thấy có hai dạng oxit NiO đợc phân tán trong cấu trúc
spinel: NiO phân tán cao và NiO phân tán dới dạng hạt thô.
Còn Al
2
O
3

chủ yếu đợc phân tán dới dạng hạt mịn. Nhiệt độ
nung là yếu tố rất ảnh hởng đến diện tích bề mặt của xúc tác.
Nhiệt độ nung 800
o
C là thích hợp cho sự hình thành pha tinh
thể spinel NiAl
2
O
4
.
2.2. Dựa vào phơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ nitơ xác định các
đờng đẳng nhiệt của các mẫu xúc tác spinel NiAl, tơng ứng