tóm tắt luận án tiến sĩ nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và một số ứng dụng của vật liệu cacbon nano ống bằng phương pháp xúc tác lắng đọng hóa học pha hơi khí dầu mỏ hóa lỏng (lpg) việt nam

1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
…………………………………………………….VIỆT NAM
VIỆN HOÁ HỌC
  

Huỳnh Anh Hoàng



NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƢNG VÀ MỘT SỐ
ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU CACBON NANO ỐNG BẰNG
PHƢƠNG PHÁP XÚC TÁC LẮNG ĐỌNG HÓA HỌC PHA HƠI
KHÍ DẦU MỎ HÓA LỎNG (LPG) VIỆT NAM

Chuyên ngành : Hóa lý thuyết và Hoá lý
Mã số : 62.44.31.01




TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC




HÀ NỘI - 2012

2
A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết và mục đích nghiên cứu của luận án
- Tính cấp thiết của luận án:
Vật liệu cacbon nano ống (CNT) được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau: trong điện tử nano thường dùng bán dẫn, siêu dẫn nhiệt độ
thấp. CNT được dùng làm kính hiển vi quang học điện trường một chiều;
trong lĩnh vực vật liệu, trước đây composit sợi cacbon nổi tiếng vì nhẹ,
bền, ít bị tác dụng hóa học thì nay thay sợi cacbon bằng CNT làm vật liệu
nhẹ hơn và ứng dụng vào các phương tiện cần giảm trọng lượng như máy
bay; trong lưu trữ hydro áp dụng trong lĩnh vực pin nhiên liệu nhờ vào
hiệu ứng “giữ” (effect confinement) bên trong các ống của CNT hoặc giữa
các tấm graphen của CNF,
Ở Việt Nam, việc sử dụng CNT trong nghiên cứu ứng dụng nêu trên
đều phải đặt mua ở nước ngoài. Vì vậy, việc làm chủ được công nghệ tạo
ra CNT từ nguồn cacbon LPG Việt Nam rất cần thiết. Mặt khác, từ nguồn
CNT tự chủ được, có thể biến tính, tạo hạt CNT để nghiên cứu ứng dụng
vào thực tế xử lý các chất hữu cơ độc hại cho môi trường và tăng khả năng
lưu trữ khí CH
4
là một hướng nghiên cứu cần thiết và có tính mới ở Việt
Nam.
Mục tiêu của luận án: (i) tiếp cận được công nghệ sản xuất ra vật liệu
cacbon nano và tiến đến làm chủ được nó, nhằm tạo ra vật liệu cacbon
nano mang nhãn hiệu Việt Nam mà không phụ thuộc vào nguồn cacbon
nano từ nước ngoài. (ii) nghiên cứu ứng dụng bước đầu của vật liệu này
vào lĩnh vực hấp phụ, xúc tác nhằm xử lý các chất hữu cơ độc hại gây ô
nhiễm môi trường với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và một số
ứng dụng của vật liệu cacbon nano ống bằng phương pháp lắng đọng hóa
học pha hơi khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) Việt Nam”.

2. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Chế tạo xúc tác Fe/γ-Al
2
O
3
để phục vụ cho quá trình tổng hợp CNT.
- Lắp đặt hệ thiết bị tổng hợp CNT trên hệ xúc tác Fe/γ-Al
2
O
3
với
nguồn cacbon từ etan và LPG theo phương pháp lắng đọng hóa học
pha hơi (CVD).
- Nắm vững qui trình vận hành và các thông số tổng hợp CNT theo
phương pháp CVD, tạo ra CNT có chất lượng ổn định.
- Tạo hình CNT dạng hạt để nghiên cứu khả năng lưu trữ khí metan.


3
- Nghiên cứu ứng dụng bước đầu hấp phụ, xúc tác các chất hữu cơ
độc hại trong môi trường.
Trên cơ sở nội dung nghiên cứu của luận án, tác giả đề xuất qui trình
sản xuất CNT qui mô nhỏ và làm chủ công nghệ tổng hợp CNT đi từ
nguồn cacbon là etan và LPG sẵn có ở Việt Nam theo phương pháp CVD.
Nghiên cứu khả năng hấp phụ của CNT đối với phenol đỏ và khả năng oxy
hóa phenol đỏ trên hệ xúc tác CNT và nghiên cứu khả năng tăng lưu trữ
khí CH
4.

3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án

Việc tổng hợp thành công vật liệu CNT, một trong những vật liệu cơ
bản nhất của công nghệ nano là cần thiết trong điều kiện nước ta hiện nay.
Thành công của đề tài sẽ tạo tiền đề cho việc nghiên cứu các vật liệu nano
có tính chất khác nhau, cho phép chúng ta tiếp cận đến các kết quả và các
điều kiện nghiên cứu tiên tiến trên thế giới về công nghệ nano.
Từ các kết quả nghiên cứu được, có thể rút ra các điểm mới của luận án là:
(i) Bằng hệ xúc tác Fe/-Al
2
O
3
có thể chế tạo được cacbon nano ống
một cách hiệu quả và khả thi (nhiệt độ không cao, hiệu suất sản
phẩm lớn) từ nguồn nguyên liệu LPG Việt Nam.
(ii) Các đặc trưng vật lý, hóa lý và xúc tác, hấp phụ chứng tỏ vật liệu
cacbon nano ống tổng hợp được có phẩm chất tốt (cấu trúc, kích
thước, tính đồng nhất, ) và có triển vọng ứng dụng trong lĩnh
vực hấp phụ, xúc tác cũng như xử lý môi trường.
4. Bố cục của luận án
Luận án gồm 136 trang, được trình bày trong các phần: Mở đầu: 3
trang; chương 1. Tổng quan: 36 trang; chương 2. Thực nghiệm: 21 trang;
chương 3. Kết quả và thảo luận: 60 trang; kết luận và kiến nghị: 3 trang;
danh mục các công trình khoa học liên quan đến luận án: 3 trang và tài liệu
tham khảo: 10 trang.

B. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
Chƣơng 1 Tổng quan
Đã tập hợp 104 tài liệu tham khảo về các nội dung và đối tượng
nghiên cứu của luận án gồm: Các phương pháp tổng hợp CNT; cơ chế hình
thành CNT; qui hoạch thực nghiệm để xác định các điều kiện tối ưu của
quá trình tổng hợp CNT; mô hình hóa quá trình tổng hợp CNT bằng phần

4
mềm COMSOL Multiphysics; biến tính và tạo hạt CNT; phương pháp hấp
phụ, xúc tác và rút ra kết luận như sau:
- Làm chủ qui trình tạo ra CNT có độ ổn định cao từ nguồn cacbon
trong nước với chi phí thấp và dễ nhân rộng qui mô sản xuất.
- CNT có nhiều tính chất ưu việt, trong hấp phụ, xúc tác các tâm hoạt
động có thể bên trong ống hay phần bề mặt ngoài của CNT, CNT có
đường kính mao quản trung bình nên có thể ứng dụng để hấp phụ, xúc tác
các chất hữu cơ có kích thước lớn (phenol đỏ)
- CNT có khả năng làm tăng lưu trữ khí H
2
, metan,

Chƣơng 2 Thực nghiệm
2.1 Thực nghiệm
2.1.1 Nguyên vật liệu, hóa chất
γ-Al
2
O
3
, Alginat của hãng Merck; Fe(NO
3
)
3
.9H
2
O, HNO
3

, H
2
SO
4
, HF,
NaOH, CaCl
2
, KMnO
4
, Phenol đỏ

của Trung Quốc; bình khí hóa lỏng
LPG, loại 13kg, cột áp 5.5kg/cm
2
của Việt Nam; bình khí C
2
H
6
, loại 47kg,
cột áp 200 kg/cm
2
; bình khí H
2
, loại 47kg, cột áp 200 kg/cm
2
; bình khí
mẫu CH
4
của Singapore và một số dụng cụ, vật liệu khác.
2.1.2 Thiết bị

Thiết bị tổng hợp CNT: Tủ sấy và tủ sấy hút chân không, Memert,
Đức; lò nung kiểu ống, ống quartz phản ứng, Nhật; máy khuấy cơ, máy
khuấy từ gia nhiệt, cân kỹ thuật, máy cất nước 2 lần, máy rung siêu âm của
Trung Quốc.
Thiết bị phân tích gồm: máy Bruker D8 Advance X-Ray
Diffractometer – Đức; máy phân tích phổ hồng ngoại Shimadzu IR, Nhật
Bản; máy đo bề mặt riêng Micromeritics TriStar 3000 V6.07A, Mỹ và
Quantachrome Nova Station A, Mỹ; máy phân tích nhiệt DTG-60H,
Shimadzu, Nhật Bản; máy đo phổ tán sắc EDX và hiển vi điện tử quét S-
4800, Hitachi, Nhật Bản; hiển vi điện tử truyền qua (TEM) JEM1010, Hàn
Quốc; máy quang phổ LIUV-310S UV-Vis Spectrophotometer.
2.1.3 Thực nghiệm
- Lắp đặt hệ thiết bị tổng hợp xúc tác Fe/-Al
2
O
3
và CNT.
- Tổng hợp xúc tác Fe/-Al
2
O
3
bằng phương pháp tẩm dung dịch
Fe(NO
3
)
3
.9H
2
O lên chất mang -Al
2

O
3
, sấy ở 100
o
C, nung ở 450
o
C
trong 2 giờ.


5
- Tổng hợp xúc tác Cu/Ag/CNT
bt
với Cu:3% và Ag: 0.1% so với CNT
bt

sấy chân không ở 50-60
o
C trong 3h, nung ở 200
o
C.
- Tổng hợp CNT từ nguồn cacbon là LPG và etan trên xúc tác Fe/-Al
2
O
3

ở nhiệt độ 650
o
C- 720
o

C trong thời gian 2 giờ. Xác định lượng CNT tạo
thành trên đơn vị khối lượng xúc tác và nghiên cứu điều kiện tối ưu của
quá trình tổng hợp. Khảo sát bề mặt CNT bằng hiển vi điện tử quét
(SEM), xác định diện tích bề mặt riêng (BET) và đường kính CNT.
- Biến tính CNT bằng axit HNO
3đđ
ở 60
0
C trong 6giờ. Sau đó, pha loãng
bằng nước khử ion và lọc rửa lại với nước cất nhiều lần thu được CNT
bt
.
- Tạo hạt cacbon nano bằng kỹ thuật gen hoá dung dịch huyền phù cacbon
nano-alginate nhỏ giọt vào dung dịch CaCl
2
bão hòa. Sau thời gian 30
phút, các hạt được tách ra rửa sạch bằng nước cất và sấy ở 80
o
C trong
4h. Sau đó, nung phân huỷ alginate ở 400
o
C trong môi trường không
khí, trong 5h và 600
o
C trong môi trường khí trơ (N
2
), trong 5 giờ.
- Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ phenol đỏ trên CNT
bt
ở

nhiệt độ 40
o
C với 4 nồng độ đầu khác nhau của phenol đỏ là 50 mg/l, 70
mg/l, 90 mg/l và 100mg/l. Sau những khoảng thời gian nhất định dung
dịch phenol đỏ được trích ra và đo độ hấp thụ quang, từ đó xác định
nồng độ phenol đỏ.
- Nghiên cứu oxy hóa phenol đỏ bằng H
2
O
2
trên xúc tác Cu/Ag/CNT
bt
với
nồng độ phenol đỏ ban đầu 100mg/l. Sau những khoảng thời gian nhất
định (10, 20, 30, 40, 50, 60 phút) dung dịch phenol đỏ được lấy ra khỏi
hỗn hợp phản ứng để xác định nồng độ.
- CNT sau khi tạo hạt cho vào bình lưu trữ. Ở cùng chế độ lưu trữ 35 bar,
nhiệt độ 25
o
C, xác định lượng khí mêtan thoát ra khỏi bình lưu trữ trong
trường hợp bình trống và khi có CNT
bt
. Sau đó, tính toán khả năng tăng
lưu trữ của CNT
bt
.

2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu
Xác định tính chất của vật liệu CNT: Phương pháp nhiễu xạ tia X
(X-ray), hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM),

phương pháp đo bề mặt riêng (BET), phổ hồng ngoại FT-IR, phân tích nhiệt
vi sai (TGA/DTA), phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX).





6
Chƣơng 3 Kết quả và thảo luận
3.1 Chế tạo xúc tác Fe/-Al
2
O
3

Kết quả khảo sát cấu trúc của
xúc tác Fe/-Al
2
O
3

thu được qua
hiển vi điện tử quét (SEM) được
trình bày trên hình 3-1.
Các tâm xúc tác được phân bố
khá tốt trên bề mặt chất mang. Kích
thước của các hạt xúc tác đo được
nằm trong khoảng 50 – 100 nm. Đây
là một trong những điều kiện quan
trọng để có thể phát triển thành công
các cấu trúc CNT trên loại xúc tác

này.
Hình 3-1 Sự phân bố của các tâm xúc tác Fe
3.2 Nghiên cứu tổng hợp cacbon nano từ LPG và etan
3.2.1 Nghiên cứu tổng hợp cacbon nano từ LPG
3.2.1.1 Khảo sát thành phần LPG
Kết quả phân tích phần trăm khối lượng của propan chiếm 18% và
butan chiếm 82%.
3.2.1.2 Tối ưu hóa quá trình thực nghiệm
Trong nghiên cứu này chúng tôi chọn phương án qui hoạch thực
nghiệm trực giao cấp 2 để tính toán tối ưu hóa với 3 yếu tố: nồng độ LPG
(%), X
1;
vận tốc dòng khí (cm/phút), X
2
; và nhiệt độ tổng hợp (T
o
C), X
3
.
Bảng 3-1 Mức các yếu tố thí nghiệm



Trong đó: x1, x2, x3: là biến mã
của nồng độ LPG, vận tốc dòng khí
và nhiệt độ tổng hợp tương ứng.
21
1
()
(%) .100%

MM
M
M



M
1
và M
2
là khối lượng của xúc tác
và sản phẩm thu được tương ứng.


7
Bảng 3-2 Kết quả tổng hợp CNT theo từng thí nghiệm với LPG


Từ số liệu bảng 3-2, chúng
tôi sử dụng phần mềm thống kê
STATISTICA 7 và công cụ
Solver- MS.Excel để xác định các
hệ số b của phương trình hồi qui.
Kết quả được minh họa ở các đồ
thị sau đây:

- Xét quan hệ giữa nồng độ LPG (x
1
) và vận tốc dòng (x
2
)

HA.Hoang-TCC.Hoang-3D Contour Plot (so lieu S1.sta 10v*17c)
M (%) = 609.1179 - 27.1572*x1 - 25.1599*x2 - 17.2628*x1*x1+ 3.75*x1*x2 - 10.1935*x2*x2
600
500
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
LPG (%)
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
VAN TOC (cm*min-1)

Hình 3-2 Quan hệ giữa nồng độ LPG và vận tốc dòng đến lượng CNT tạo thành
- Xét quan hệ giữa nồng độ LPG (x
1
) và nhiệt độ (x

3
)


8
HA.Hoang-TCC.Hoang - 3D Contour Plot (so lieu S1.sta 10v*17c)
M (%) = 572.9708-27.1572*x1+138.3164*x3-8.9059*x1*x1+1.25*x1*x3+26.4408*x3*x3
900
800
700
600
500
400
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
LPG (%)
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
NHIET DO (oC)
HA.Hoang-ND.Lam - 3D Surface Plot (so lieu S1.sta 10v*17c)
M (%) = 572.9708-27.1572*x1+138.3164*x3-8.9059*x1*x1+1.25*x1*x3+26.4408*x3*x3
900
800
700

600
500
400

Hình 3-3 Quan hệ giữa nồng độ LPG và nhiệt độ đến lượng CNT tạo thành
- Xét quan hệ giữa vận tốc dòng (x
2
) và nhiệt độ (x
3
)
HA.Hoang-TCC.Hoang - 3D Contour Plot (so lieu S1.sta 10v*17c)
M (%) = 563.9341-25.1599*x2+138.3164*x3+0.2527*x2*x2-23.75*x2*x3+28.53*x3*x3
1100
1000
900
800
700
600
500
400
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
VAN TOC (cm*min-1)
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5

2.0
NHIET DO (oC)
HA.Hoang-ND.Lam - 3D Surface Plot (so lieu S1.sta 10v*17c)
M (%) = 563.9341-25.1599*x2+138.3164*x3+0.2527*x2*x2-23.75*x2*x3+28.53*x3*x3
1100
1000
900
800
700
600
500
400

Hình 3-4 Quan hệ giữa vận tốc dòng và nhiệt độ đến lượng CNT tạo thành
- Phương trình hồi qui tìm được sau khi tiến hành kiểm tra mức ý
nghĩa của các hệ số b theo chuẩn Student (tj) và kiểm tra sự tương thích
của phương trình hồi qui với thực nghiệm, được viết lại như sau:
Y = 582.0

- 27.15x
1
- 25.16x
2
+ 138.32x
3
- 23.75x
2
x
3
– 13.84x

1
2
+ 27.48x
3
2
(3.1)
Kết quả các thông số vận hành tối ưu được thể hiện ở bảng 3-3.
Bảng 3-3 Các thông số vận hành tối ưu quá trình tổng hợp CNT từ LPG
Thông số vận hành
Giá trị
LPG (%V )
25 – 35
Hydro (%V )
75 – 65
Nhiệt độ (°C)
700 – 740°C
Vận tốc dòng nguyên liệu (cm/phút)
3 – 4
Nhiệt độ và thời gian khử ô-xit kim loại
450°C, 1 giờ
Hiệu suất tạo sản phẩm CNT/xúc tác (g/g)
12,25



9
3.2.1.3 Kết quả TEM, SEM của sản phẩm CNT
Kết quả chụp TEM, SEM các mẫu CNT: đường kính ngoài của
cacbon nano ống từ 10-30 nm. Bề mặt riêng theo lý thuyết BET là 190
m

2
/g.







Hình 3-5 Ảnh TEM mẫu CNT ở 670
o
C và 710
o
C với độ phóng đại 25.000 và 150.000 lần

Hình 3-6 Ảnh SEM mẫu CNT ở 710
o
C với độ phóng đại 200.000 và 50.000 lần
Mẫu CNT của hãng Showa Denko K.K-Nhật thể hiện ở hình 3-7 và
hình 3-8.

Hình 3-7 Ảnh SEM mẫu CNT của hãng Showa Denko K.K


10

Hình 3-8 Ảnh TEM mẫu CNT của hãng Showa Denko K.K
So sánh kết quả hình 3-5, hình 3-6 với hình 3-7 và hình 3-8 cho thấy,
CNT của chúng tôi tổng hợp từ LPG có đường kính ống CNT đồng đều,
ổn định cũng như ít tồn tại tạp chất hoặc cacbon vô định hình hơn.
3.2.2 Nghiên cứu tổng hợp cacbon nano từ etan
Bảng 3.4 thể hiện các giá trị tổng hợp và các biến mã hóa để sử dụng
tính toán tối ưu.
Bảng 3-4 Kết quả tổng hợp CNT theo từng thí nghiệm với etan
STT

ETAN

Vận tốc

Nhiệt độ

ETAN
(%V)
Vận tốc
NL
(cm/phút)
Nhiệt độ
(°C)
M
(%)

x
1

x
2

x
3

X
1

X
2

X
3


1
1
1
1
70
8
720
750
2
-1
1
1
30

8
720
550
3
1
-1
1
70
4
720
710
4
-1
-1
1
30
4
720
430
5
1
1
-1
70
8
680
600
6
-1
1

-1
30
8
680
430
7
1
-1
-1
70
4
680
610
8
-1
-1
-1
30
4
680
340
9
1,68
0
0
84
6
700
450
10

-1,68
0
0
16
6
700
70
11
0
1,68
0
50
10
700
680
12
0
-1,68
0
50
3
700
580
13
0
0
1,68
50
6
735

910
14
0
0
-1,68
50
6
666
720
15
0
0
0
50
6
700
830
16
0
0
0
50
6
700
850
17
0
0
0
50

6
700
830
- Phương trình hồi qui tìm được sau khi tiến hành kiểm tra mức ý
nghĩa của các hệ số b theo chuẩn Student (tj) và kiểm tra sự tương thích


11
của phương trình hồi qui với thực nghiệm, được viết lại như sau:
Y= 715.4 +114.1 x
1
+ 29.8 x
2
+57.1 x
3
-22.5 x
1
x
2
– 191.8x
1
2
-41.7x
2
2
(3.2)
Các giá trị tối ưu tìm được như sau:
V% etan: 55%; Vận tốc dòng: 6.5 cm.phút
-1
; Nhiệt độ: 735

0
C
Bảng 3-5 Các thông số vận hành tối ưu quá trình tổng hợp CNT từ C
2
H
6

Trong quá trình nghiên cứu
tổng hợp CNT, chúng tôi thường
sử dụng khoảng nhiệt độ từ
680°C đến 720°C. Thực tế, chúng
tôi nhận thấy rằng khi nhiệt độ
vượt quá khoảng giá trị này, mặc
dù hiệu suất tổng hợp có tăng
thêm theo khối lượng nhưng sản
phẩm thu được là một hỗn hợp
với nhiều cấu trúc cacbon khác
nhau, ngoài CNT trong sản phẩm
xuất hiện thêm nhiều dạng cấu trúc khác như cacbon vô định hình hoặc các
hạt cacbon nano.
- Tiến hành chụp SEM, TEM mẫu CNT tạo thành, kết quả thể hiện ở
hình 3-9 và hình 3-10







Hình 3-9 Ảnh SEM của sản phẩm CNT thu được từ etan ở 700°C (A) và 780°C (B)

Trên hình 3-9(B) cho thấy, có sự xuất hiện cacbon vô định hình ở sản
phẩm tổng hợp ở nhiệt độ 780°C.


Thông số vận hành
Giá trị
Etan (%V)
50 – 60
Hydro (%V)
40 – 50
Nhiệt độ (°C)
680 – 720°C
Vận tốc dòng nguyên liệu
(cm/phút)
6 – 7
Nhiệt độ và thời gian khử
xúc tác
450°C, 1 giờ
Hiệu suất tạo sản phẩm
CNT/xúc tác (g/g)
9.1
(B)
(A)
C vô định hình


12

Kết quả chụp SEM, TEM
cho thấy, cacbon nano tạo thành

là CNT có đường kính ngoài từ
20-30nm, có bề mặt riêng theo
BET là 175 m
2
/g.








Hình 3-10 Ảnh TEM của sản phẩm CNT thu
được từ etan ở 780
o
C
- Kết quả đo nhiễu xạ tia X của CNT từ LPG được minh họa tại hình 3-11.










Hình 3-11 Giản đồ nhiễu xạ tia X của CNT thu được từ quá trình tổng hợp bằng LPG
Kết quả nhiễu xạ tia X cho thấy, sản phẩm CNT sau quá trình tổng

hợp có tính ổn định cao và hầu như chỉ có pic cực đại ứng với góc 2 ở
26.2 độ là cacbon, nút mạng tinh thể d=3.4. Bên cạnh đó, kết quả hình 3-
11 cũng cho thấy trong mẫu có tồn tại Fe
3
C, α-Fe từ quá trình tổng hợp là
điều hợp lý.


13
3.3 Mô hình hóa quá
trình tổng hợp CNT
bằng phần mềm
COMSOL
Multiphysics
Trong luận án, có sử dụng
hai nguồn cacbon để tổng hợp
CNT là LPG và C
2
H
6
. Do khí hóa
lỏng LPG ngoài C
3
và C
4
còn có
một số hydrocacbon khác nên để
thuận lợi chúng tôi chọn nguồn C
2
H

6
để tính toán mô phỏng.
3.3.1 Cơ sở của mô hình
Etan bị khử trên xúc tác Fe/-Al
2
O
3
theo phương trình phản ứng sau:
2 6 2
23C H C H
(3.3)
Tốc độ phản ứng như sau:
2
26
2
3
2
.
(1 )
H
CH
p
HH
p
p
K
rk
kp




(3.4)
trong đó:


Các thông số vật lý về ống phản ứng quartz được minh họa ở hình 3-12
3.3.2 Các thông số chính đầu vào mô hình
Bảng 3-6 Các thông số đầu vào mô hình COMSOL
Tên mục
Đơn vị
Giá trị
C
2
H
6
(C
0
)
(mol/m
3
)
50
Hoạt tính xúc tác (a)

1
Nhiệt độ tổng hợp (T)
(
o
C)
700

Chiều dài ống phản ứng
(L)
(m)
1
Đường kính ống phản
ứng (D)
(m)
0.1
Chiều dài vùng xúc tác (l)
(m)
0.4


14
Hình 3-12 Mô phỏng thiết bị phản ứng ống quartz
3.3.3 Kết quả chạy mô hình COMSOL
Hình 3-13 thể hiện sự thay đổi nồng độ của khí etan, hydro và
cacbon lắng đọng trên xúc tác Fe/-Al
2
O
3
. Biểu đồ hình 3-14 cho thấy,
hoạt độ xúc tác cũng giảm dần theo thời gian, và giảm nhanh (10%) trong
thời gian 1-2 giờ đầu tổng hợp, sau đó hoạt độ xúc tác giảm nhẹ dần ở mức
còn 88% so với ban đầu, lúc này xem như xúc tác Fe bị mất hoạt tính.

Hình 3-13 Sự thay đổi nồng độ các chất tham
gia phản ứng
Hình 3-14 Hoạt độ xúc tác giảm dần theo thời
gian tổng hợp
Mô hình COMSOL cũng cho ta biết sự phân bố trường vận tốc và áp
suất trong thiết bị phản ứng trước, trong và sau khi ra khỏi vùng phản ứng
được thể hiện trên hình 3-15 và 3-16.






Hình 3-15 Mô phỏng trường vận tốc dòng khí trong thiết bị phản ứng ống quartz








15
Hình 3-16 Mô phỏng trường áp suất trong thiết bị phản ứng ống quartz
Qua hình 3-16 cho thấy, áp suất đầu vùng phản ứng giảm dần đến cuối
vùng phản ứng. Việc nghiên cứu mô phỏng này giúp ta có thêm thông tin
về diễn biến áp suất trong hệ để định hướng thiết kế, lựa chọn thiết bị phản
ứng phù hợp cho việc tính toán, thiết kế nhân rộng ra qui mô sản xuất.
3.4 Nghiên cứu quá trình biến tính CNT

Quá trình oxy hóa này sẽ làm đứt gẫy và mở vòng CNT nhờ đính thêm
các gốc chứa oxi (chủ yếu là nhóm hydroxyl –OH, cacboxyl - COOH) tạo
điều kiện cho việc phân tán trong dung dịch. Mặt khác, quá trình này kết
hợp vừa làm sạch kim loại xúc tác có trong sản phẩm CNT.
Để nghiên cứu quá trình biến tính CNT, chúng tôi tiến hành chụp SEM
mẫu CNT và CNT
bt
, được thể hiện ở hình 3-17 và 3-18.




Hình 3-17 Ảnh SEM của CNT sau khi tổng hợp Hình 3-18 CNT
bt
bị đứt đoạn và xếp chặt
Qua hình 3-17 và các khảo sát trực diện trên màn hình máy SEM cho
thấy, các bó ống CNT hầu như bị đánh bung ra, sắp xếp ngẫu nhiên ép chặt
vào nhau và có những phân đoạn CNT như bị “đứt” rời, điều này có thể
thấy rõ qua ảnh SEM trên hình 3-18.
- Kết quả hàm lượng cacbon, kim loại Fe và Al trong mẫu CNT trước
và sau biến tính được thể hiện ở hình 3-19 và 3-20.

Element
Weight
(%)
Atomic
(%)

C
92.35

98.42
Al
1.31
0.62
Fe
0.44
0.10
Br
3.73
0.60
Pd
2.17
0.26
Totals
100.00

Hình 3-19 Phổ tán sắc EDX của CNT
(B)
(B)


16


Element
Weight
(%)
Atomic
(%)

C
96.59
99.07
Al
1.28
0.59
Fe
0.30
0.07
Br
1.83
0.28
Totals
100.00


Hình 3-20 Phổ tán sắc EDX của CNT
bt
Sản phẩn CNT sau khi biến tính có hàm lượng cacbon cao hơn so với
lúc chưa biến tính, chiếm 96,6% về khối lượng và 99% tính theo nguyên
tử. Từ đó cho thấy, việc biến tính CNT không những đính các gốc
cacboxyl –COOH và hydroxyl –OH lên thành ống cacbon mà còn làm tăng
độ sạch cho CNT, cụ thể hàm lượng cacbon tăng lên 4,7%; hàm lượng Al
giảm xuống 2,3%, và Fe giảm 31,8%.
Phổ IR của CNT
bt
trên hình 3-21 cho thấy, có một đám phổ dạng
hình parabol rất rõ ở số sóng 3443 cm
-1
. Điều này chứng tỏ có nhóm

hydroxyl –OH đính
trên bề mặt ống
cacbon nano. Bên
cạnh đó, đám phổ
ở 1640 cm
-1
chỉ ra
dạng dao động biến
dạng của nhóm OH
(δ
OH
). Đám phổ ở
1020 cm
-1
đặc
trưng cho liên kết
C-C của CNT.
Hình 3-21 Phổ IR của CNT
bt

-Kết quả đo TGA/DTA trong môi trường không khí và khí trơ được
thể hiện trên hình 3-22 và hình 3-23.

O-H
δ
OH

C-C

17









Hình 3-22 Giản đồ TGA/DTA của CNT (trái) và CNT
bt
(phải) trong môi trường không khí
Qua đó cho thấy, trong môi trường không khí CNT không biến tính có
điểm nhiệt độ cháy phân hủy ≥550
0
C, còn CNT
bt
có điểm nhiệt độ cháy
phân hủy thấp hơn (450
0
C). Lượng chất không cháy còn lại chiếm từ 13-
18% (xúc tác, tro) là tương đối phù hợp với tỷ lệ CNT/xúc tác ban đầu.

Hình 3-23 Giản đồ TGA/DTA của CNT và CNT
bt
trong môi trường khí argon
Tương tự, trong môi trường argon, CNT không biến tính và biến tính
từ 400-450
0
C trở đi bắt đầu có sự phân hủy giảm khối lượng. Đối với CNT
không biến tính khi nhiệt độ đến 900
o
C lượng chất mất đi do thoát ẩm hay
phân hủy là 22%, trong khi đó CNT
bt
là 42%. Điều này cho thấy, 20% mất
đi của mẫu CNT
bt
có thể là của các nhóm chức gắn lên thành ống cacbon
bị phân hủy hoặc do sắp xếp lại cấu trúc tạo nên.
Từ việc nghiên cứu giản đồ TGA/DTA cho thấy, nhiệt độ nung CNT
trong môi trường không khí nên chọn khoảng 400
0
C trở xuống và nung


18
trong dòng khí trơ khoảng 600-650
0
C.
3.5 Nghiên cứu định hình CNT dạng hạt

Hình 3-24 Ảnh SEM của mẫu hạt nung ở 600
0
C,
N
2
với độ phóng đại 25 và 10.000 lần
Hình 3-25 Ảnh TEM của mẫu hạt nung ở 400
0
C,
O
2
(A) và mẫu hạt nung ở 600
0
C, N
2
(B)
Việc tạo được hạt CNT có rất nhiều thuận lợi trong việc lưu giữ, vận
chuyển cũng như trong nghiên cứu ứng dụng CNT sau này. Kết quả đo
diện tích bề mặt riêng theo BET của hạt CNT nung trong môi trường
không khí là 65 m
2
/g.
3.6 Nghiên cứu khả năng hấp phụ phenol đỏ trong pha lỏng trên
CNT
bt

3.6.1 Nghiên cứu mô hình đẳng nhiệt hấp phụ phenol đỏ trên vật liệu CNT
bt

3.6.1.1 Mô hình đẳng nhiệt Freundlich

1
n
e f e
q K C
(3.5)
có thể được viết lại :
1
lg lg lg
e f e
q K C
n

(3.6)
C
e
: nồng độ cân bằng của dung dịch; q
e
: dung
lượng cân bằng hấp phụ của chất bị hấp phụ; K
f
,
n: hằng số Freundlich đặc trưng dung lượng hấp phụ và
cường độ (lực) hấp phụ.
Bảng 3-7 Ảnh hưởng của các nồng độ phenol đỏ ban đầu đến dung lượng cân bằng hấp phụ q
e

trong khoảng thời gian 150 phút
C-phenol đỏ
(mg/l)
V

dd
phenol đỏ
(ml)
qe
(mg/g)
Ce
(mg/l)
lgqe

lgCe

50
100
20.78
8.43
1.318
0.926
70
100
27.19
15.19
1.434
1.181
90
100
32.34
25.32
1.510
1.403
100

100
34.41
27.80
1.537
1.444

Từ số liệu bảng 3-7 trên, đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich của
(
A
)
(B
)


19
phenol đỏ trên vật liệu CNT
bt
ở 40
0
C được xác định từ phương trình hồi
qui tuyến tính như ở hình 3-26.

Từ kết quả trên hình 3-26
cho thấy, các tham số hấp phụ
đẳng nhiệt phenol đỏ trên
CNT
bt
tuân theo phương trình
Freundlich với hệ số xác định
bội R

2
= 0.995 (hệ số tin cậy)
là rất lớn. Kết hợp 2 phương
trình hồi qui tuyến tính và
phương trình (3.6), ta xác định
được K
f
= 8.74 và n= 2.44









Hình 3-26 Đồ thị đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ
phenol đỏ lên CNT
bt

Khả năng hấp phụ của phenol đỏ trên CNT
bt
theo mô hình Freundlich:
1
2.44
8.74
ee
qC
(3.7)

3.6.1.2 Mô hình đẳng nhiệt Langmuir
0
1
Le
e
Le
KC
qq
KC


(3.8)
Dạng tuyến tính của PT Langmuir:
00
1
ee
eL
CC
q q K q

(3.9)
q
e
: dung lượng cân bằng hấp phụ của chất
bị hấp phụ; q
0
: lượng chất bị hấp phụ cực đại
đơn lớp trên một khối lượng chất bị hấp phụ; K
L
:

hằng số hấp phụ Langmuir (phụ thuộc vào bản
chất hệ hấp phụ và nhiệt độ); C
e
: nồng độ cân
bằng của dung dịch
Bảng 3-8 Mối quan hệ giữa C
e
và C
e
/q
e
trong khoảng thời gian hấp phụ 150 phút
C-phenol đỏ
(mg/l)
V dd phenol đỏ
(ml)
qe

Ce

Ce/qe

50
100
20.78
8.43
0.406
70
100
27.19

15.19
0.558
90
100
32.34
25.32
0.783
100
100
34.41
27.80
0.808


Hình 3-27 đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ phenol đỏ lên CNT
bt

Mô hình Langmuir hấp phụ đẳng nhiệt phenol đỏ trên CNT
bt
được

Mô hình Freundlich
y = 0.4103x + 0.9413
R
2
= 0.995
1.30
1.40
1.50
1.60

0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50
LgCe
Lgqe
Mô hình Langmuir
y = 0.0212x + 0.2316
R
2
= 0.9961
0.300
0.500
0.700
0.900
5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
Ce
Ce/qe


20
xác định như sau:
0.092
47.2
1 0.092
e
e
e
C
q
C



(3.10)
Từ đồ thị hình 3-28 cho thấy, kết quả thực nghiệm đều tuân theo hai
mô hình và có độ tin cậy cao. Điều này chứng tỏ vật liệu hấp phụ CNT
bt

có bề mặt khá đồng nhất, các tâm hấp phụ có cấu trúc hình học và năng
lượng bề mặt gần như nhau.
Do đó, sự hấp phụ của
phenol đỏ trên CNT
bt
tuân
theo đẳng nhiệt Langmuir
là phù hợp với lý thuyết cơ
bản. Song, các số liệu thực
nghiệm cũng tuân theo mô
hình Freundlich, điều đó có
thể là khoảng nồng độ
nghiên cứu chưa đủ lớn,
nằm trong khoảng phân bố
Freundlich trước khi đạt
đến đơn lớp Langmuir.
Hình 3-28 Đồ thị đẳng nhiệt Freundlich và Langmuir so với đường thực nghiệm
Bảng 3-9 Các tham số nhiệt động học tính theo mô hình Freundlich và Langmuir
Mô hình Freundlich:
1
2.44
8.74
ee
qC

Mô hình Langmuir:
0.092
47.2
1 0.092
e
e
e
C
q
C



K
f
R
2

n
K
L
R
2

q
0
(mg/g)
8.74
0.995
2.44

0.092
0.996
47.2
3.6.2 Nghiên cứu động học hấp phụ phenol đỏ trong pha lỏng trên vật liệu CNT
bt

3.6.2.1 Phương trình bậc nhất biểu kiến (Pseudo-first-order equation)
Phương trình bậc nhất biểu kiến của Lagergren dạng tích phân:
t
k
qqq
ete
303,2
)lg()lg(
1

(3.11)
Bảng 3-10 Các tham số của phương trình động học bậc nhất biểu kiến
C
i

(mg/l)
Dạng phương trình
động học
q
eTN

(mg/g)
q
eTT

(mg/g)
k
1
 10
3

(phut
-1
)
R
2

50
Lg(q
e
-q
t
)= 0.6761-0.0066 t
20.78
4.74
15.19
0.7347
70
Lg(q
e
-q
t
)= 0.9094-0.0158 t
27.19

8.11
36.38
0.8980
90
Lg(q
e
-q
t
)= 1.0645-0.0089 t
32.34
11.60
20.49
0.9406
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
Ce (mg/l)
qe (mg/g)
Thuc nghiem
Langmuir
Freundlich


21
100
Lg(q

e
-q
t
)= 1.0305-0.0073 t
34.41
10.72
16.81
0.9013
Từ bảng 3-10 cho
thấy, phương trình động học
bậc nhất biểu kiến không
cho kết quả tốt. Kết quả
dung lượng hấp phụ cân
bằng theo tính toán sai lệch
nhiều so với thực nghiệm,
hệ số tin cậy R
2
cũng không
cao (R
2
<0.95). Do đó, có
thể kết luận rằng sự hấp phụ
của phenol đỏ lên vật liệu
CNT
bt
không tuân theo mô
hình động học phản ứng bậc
nhất.

Hình 3-29Động học hấp phụ bậc nhất biểu kiến phenol đỏ lên CNT

bt

3.6.2.2 Phương trình bậc hai biểu kiến (Pseudo-second-order equation)
2
2
)(
te
t
qqk
dt
dq

(3.12)
hay
t
q
qk
q
t
e
e
t
11
2
2

(3.13)
Từ đồ thị hình 3-30, có
thể xác định các thông số
động học và hệ số tin cậy R

2

theo từng giá trị nồng độ ban
đầu của phenol đỏ và được
tổng hợp ở bảng 3-11








Hình 3-30 Động họcHP bậc 2 biểu kiến phenol đỏ lên CNT
bt

Bảng 3-11 Các tham số của phương trình động học bậc hai biểu kiến
C
i

(mg/l)
Dạng phƣơng trình
động học
q
eTN

(mg/g)
q
eTT

(mg/g)
k
2
 10
3

(g.mg
-1
.phút
-1
)
R
2

50
t
q
t
t
0496.01371.0 

20.78
20.16
17.94
0.9995
70
t
q
t
t

0355.01177.0 

27.19
28.16
10.70
0.9991
y = -0,0073x + 1,0305
R
2
= 0,9013
y = -0,0089x + 1,0645
R
2
= 0,9406
y = -0,0158x + 0,9094
R
2
= 0,898
y = -0,0066x + 0,6761
R
2
= 0,7347
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4

0 50 100 150
t (phút)
lg(qe-qt)
50mgL 70mgL 90mgL 100mgL
y = 0.0496x + 0.1371
R
2
= 0.9995
y = 0.0355x + 0.1177
R
2
= 0.9991
y = 0.0302x + 0.1862
R
2
= 0.9989
y = 0.0274x + 0.1576
R
2
= 0.9983
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
0 50 100 150 200
t (phút)

t/qt (phút/mg.g-1)
50mgL 70mgL 90mgL 100mgL


22
Tóm lại: Quá trình hấp phụ phenol đỏ trên vật liệu CNT
bt
đều tuân
theo cả hai mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich và Langmuir, chứng tỏ
vật liệu CNT
bt
có bề mặt khá đồng nhất, các tâm hấp phụ có cấu trúc hình
học và năng lượng bề mặt gần như nhau. Kết quả nghiên cứu động học hấp
phụ bậc nhất và bậc hai biểu kiến cho thấy, quá trình hấp phụ xảy ra tuân
theo qui luật động học hấp phụ bậc hai biểu kiến.
3.7 Nghiên cứu khả năng oxy hóa phenol đỏ bằng H
2
O
2
trong
pha lỏng trên hệ xúc tác Cu/Ag/CNT
bt

3.7.1 Động học phản ứng oxy hóa phenol đỏ bằng H
2
O
2

v = f(C) = dC/dt = -k.C
n

(3.14)
Nếu phản ứng là bậc 1 (n=1),
ln(C
0
/C) = k.t (3.15)
C
0
: nồng độ phenol đỏ ban đầu (mg/l)

Bảng 3-12 Quan hệ giữa ln(C
0
/C) và T theo thời gian
Nhiệt độ (0C)

Thời gian (phút)


10
20
30
40
50
60
60
Ln (Co/C)
3.01
3.42
3.86
3.99
4.44

4.6740
50
Ln (Co/C)
2.64
2.85
-
3.02
3.19
3.3244
40
Ln (Co/C)
2.42
2.50
2.62
2.70
2.75
2.8525

Từ kết quả hình 3-31
có thể nhận thấy rằng,
trong điều kiện thực
nghiệm đã cho, phản ứng
oxy hóa phenol đỏ bằng
H
2
O
2
trên xúc tác
Cu/Ag/CNT
bt

xảy ra theo
phương trình động học bậc
1 với hệ số R
2
đáng tin
cậy. Trong trường hợp này
có thể viết:
90
t
q
t
t
0302.01862.0 

32.34
33.11
4.89
0.9989
100
t
q
t
t
0274.01576.0 

34.41
36.49
4.76
0.9983
y = 0.0085x + 2.3442

R
2
= 0.9906
y = 0.013x + 2.5387
R
2
= 0.984
y = 0.0328x + 2.7475
R
2
= 0.9847
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
0 10 20 30 40 50 60 70
t(phut)
Ln(Co/C)
60 oC
50 oC
40 oC


23
Hình 3-31 Quan hệ giữa ln(C
0
/C) và T theo nhiệt độ

v = k. C
phenol đỏ
(3.16)
Mặt khác, tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ tuân theo
phương trình Arhenius.
k = k
0
.exp(-E/RT) hay
0
ln ln
E
kk
RT
  
(3.17)
Bảng 3-13 Quan hệ giữa lnk và 1/T theo thời gian
Nhiệt độ (oC)
Nhiệt độ T (K)
1/T
k
lnk
60
333
0.003003
0.0328
-3.41733
50
323
0.003096
0.013

-4.34281
40
313
0.003195
0.0085
-4.76769
Từ đồ thị hình 3-32, ta xác định được năng lượng hoạt hóa E như
sau: E/R = -7008,2 hay E = 13921.7893 cal/mol = 13,9 Kcal/mol.
Như vậy, CNT
bt
có
thể làm chất mang cho
chất xúc tác oxy hóa
phenol đỏ mà không bị cản
trở bởi giai đoạn khuếch
tán như hệ xúc tác Fe-
ZSM-5 và hệ xúc tác vật
liệu vi mao quản khác.
H
ì
nh 3-32 Quan hệ giữa lnk và 1/T theo nhiệt độ
3.8 Nghiên cứu khả năng lƣu trữ khí metan từ hạt CNT
Kết quả cho thấy rằng, việc sử dụng vật liệu CNT tạo hạt, hệ số lưu
trữ của thiết bị tăng từ 1,6 – 3 lần, điều này một lần nữa chứng minh hiệu
ứng lưu trữ và hiệu ứng mao quản của CNT trong hấp phụ và xúc tác.
Bảng 3-14 Khả năng lưu trữ metan của CNT
Vật liệu
CNT
CNT-
400

o
C-Air
CNT-
600
o
C-N2
Bình
trống
Bề mặt riêng BET (m
2
/g)
180
360
410
-NA-
Khối lượng riêng (g/cm
3
)
0,601
0,667
0,684
-NA-
m = m
3
– m
4
(g)
1,492
2,531
2,702

0,853
m
CNT

21,24
23,57
24,18
-NA-
y = -7008.2x + 17.535
R
2
= 0.9486
-5
-4.5
-4
-3.5
-3
0.00295 0.003 0.00305 0.0031 0.00315 0.0032 0.00325
1/T
lnk


24
Tỷ số hấp phụ khối lượng
(m
CH4
/m
CNT
)
0,070

0,107
0,113
-NA-
m
corr
= m - m
NS

1,390
2,429
2,621
0,853
Khả năng tăng lưu trữ khí metan ở
cùng áp suất 35atm
1,6
2,8
3,0

Hệ số lưu trữ SF = m
corr
/m
STP

60,05
104,94
113,24
30,84
Hệ số lưu trữ tốt nhất đạt được đối với vật liệu CNT xử lý đã tạo hình
là 104,94 và 113,24 với khối lượng riêng khả kiến tương ứng là 0,667 và
0,684 g/cm

3
và cho phép tăng khả năng lưu trữ của các bồn chứa metan ở
35 atm lên 2,8 – 3 lần (tương đương với việc lưu trữ ở khoảng 105 atm).
Các kết quả nghiên cứu này cho phép khẳng định khả năng sử dụng CNT
để lưu trữ khí metan hay mở rộng ra cho biogas trong các bình chứa nhiên
liệu của các động cơ tĩnh tại hoặc di chuyển.

KẾT LUẬN
1. Đã chế tạo xúc tác Fe/-Al
2
O
3
với các tâm xúc tác Fe kích thước nano
được phân bố khá tốt trên bề mặt chất mang -Al
2
O
3
. Kích thước của
các hạt xúc tác đo được nằm trong khoảng 50 – 100 nm.
2. Chế tạo và lắp ráp hệ thiết bị tổng hợp CNT theo phương pháp CVD với
nguyên liệu LPG của Việt Nam và etan (nhập ngoại) ở qui mô phòng thí
nghiệm với công suất 10g CNT/2h tổng hợp.
3. Bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm và mô hình hóa nghiên cứu
quá trình chế tạo CNT từ các nguồn hydrocacbon, đã xác định các điều
kiện tối ưu của quá trình tổng hợp CNT từ LPG và etan.
4. Đã thành công trong việc tổng hợp vật liệu CNT đi từ nguồn khí hóa
lỏng LPG sản xuất ở Việt Nam (khu lọc hóa dầu Dung Quất-Quảng
Ngãi) để thay thế cho các nguồn cacbon đắt tiền khác. Các kỹ thuật vật
lý, hóa lý như XRD, IR, TEM, SEM, BET, TG đã khẳng định cấu trúc
của cacbon nano nhận được là CNT với mao quản trung bình đồng đều,

bề mặt khá đồng nhất với bề mặt riêng theo BET từ 170-200 m
2
/g. CNT
có đường kính ngoài d = 10-30nm, đường kính trong d= 5-7nm, chiều
dài ống lên đến vài m. Kết quả này phù hợp với các tài liệu đã công bố
về CNT.
5. Các kết quả nghiên cứu động học hấp phụ phenol đỏ trên CNT
bt
cho
thấy dung lượng hấp phụ cực đại đơn lớp đạt khoảng 47mg/g. Phương
trình đẳng nhiệt hấp phụ của phenol đỏ trên CNT
bt
tuân theo mô hình


25
Freundlich và Langmuir, chứng tỏ bề mặt vật liệu CNT
bt
khá đồng nhất,
các tâm hấp phụ có cấu trúc hình học và năng lượng bề mặt gần như
nhau.
6. Các kết quả nghiên cứu động học oxy hoá phenol đỏ bằng H
2
O
2
trên
xúc tác Cu/Ag/CNT
bt
xảy ra theo phương trình động học bậc 1 với năng
lượng hoạt hoá E=13,9 kcal/mol, phản ứng xảy ra trong miền động học.

Do đó, CNT
bt
có thể dùng làm chất mang tốt cho chất xúc tác chứa kim
loại chuyển tiếp để oxy hoá phenol đỏ với H
2
O
2
theo cơ chế xúc tác dị
thể.
7. Tăng khả năng lưu trữ khí metan: Hệ số lưu trữ tốt nhất đạt được đối
với vật liệu CNT xử lý đã tạo hình là 104,94 và 113,24 với khối lượng
riêng khả kiến tương ứng là 0,667 và 0,684 g/cm
3
và cho phép tăng khả
năng lưu trữ của các bình chứa metan ở 35 atm lên 2,8 – 3 lần (tương
đương với việc lưu trữ ở khoảng 105 atm).