Nghiên cứu tổng hợp nano oxit hỗn hợp trên cơ sở niken và thăm dò khả năng xúc tác oxi hóa CO (tóm tắt)

1

A-GIỚI THIỆU LUẬN ÁN

1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học, thực tiễn của đề tài luận án
Việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường khí đã thu hút được sự
quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong một thời gian dài, đặc biệt
trong những năm gần đây xúc tác chuyển hóa ba hướng có khả năng
oxi hóa CO, VOCs, và khử NO
x
xảy ra đồng thời là một ví dụ hoàn
hảo cho việc sử dụng các kim loại quý làm chất xúc tác. Do giá
thành cao và sự khan hiếm của các kim loại quý các chất xúc tác oxit
kim loại chuyển tiếp sử dụng để chuyển hóa hoàn toàn CO, VOCs đã
được tập trung nghiên cứu và ứng dụng. Đó là các đơn oxit, oxit hỗn
hợp kích thước nanomet.
Ngày nay, nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu mới được
phát triển nhằm mục đích đạt được những đặc tính mong muốn của
sản phẩm. Các phương pháp hóa học pha lỏng bao gồm phương pháp
sol - gel, kết tủa, tổng hợp đốt cháy, có thể tạo ra vật liệu xúc tác
oxit kích thước nanomet với diện tích bề mặt riêng lớn. Trong số đó
phải kể đến phương pháp tổng hợp đốt cháy gel poly vinyl ancol
(PVA). Quá trình tổng hợp được thực hiện trên cơ sở phản ứng oxi
hóa khử tỏa nhiệt giữa phần kim loại và phần không kim loại.
Những nghiên cứu gần đây cho thấy các oxit kim loại
chuyển tiếp của sắt, đồng, coban, niken, đã thể hiện hoạt tính mạnh
trong phản ứng oxi hóa khí thải. Tuy nhiên, các công bố này ở mức
độ đơn lẻ, chưa đánh giá tổng thể khả năng xúc tác của các hợp chất
chứa cùng một kim loại. Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp nano
oxit hỗn hợp trên cơ sở niken và thăm dò khả năng xúc tác oxi hóa
CO” đã được thực hiện trong khuôn khổ của một luận án khoa học.

2. Đối tƣợng và nhiệm vụ của luận án
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu của luận án
Một số nano oxit hỗn hợp chứa niken và phản ứng xúc tác
oxi hóa CO trên nano oxit hỗn hợp chứa niken.
2.2. Nhiệm vụ của luận án
2.2.1. Tổng hợp một số nano oxit hỗn hợp chứa niken
- Oxit NiO
- Spinen NiFe
2
O
4

- Perovskit LaNiO
3

2

2.2.2. Biến tính perovskit LaNiO
3

- Tổng hợp perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3
(x = 0,03; 0,05; 0,10; 0,20; 0,30).
- Tổng hợp perovskit LaNi
1-x
Co

x
O
3
(0,05; 0,10; 0,20; 0,50; 1,00).
- Tổng hợp oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y
(0,50; 0,75; 0,86; 0,90).
2.2.3. Nghiên cứu khả năng xúc tác oxi hóa CO trên nano oxit
hỗn hợp chứa niken
- Khảo sát hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên oxit NiO, spinen
NiFe
2
O
4
và perovskit LaNiO
3

- Khảo sát hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3

- Khảo sát hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên perovskit LaNi
1-x

Co
x
O
3

- Khảo sát hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y

3. Những đóng góp mới của luận án
1. Tổng hợp thành công oxit hỗn hợp trên cơ sở niken, gồm oxit
NiO, spinen NiFe
2
O
4
, perovskit LaNiO
3
bằng phương pháp đốt cháy
gel PVA. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu oxit
như: pH tạo gel, nhiệt độ tạo gel, nhiệt độ nung gel, tỷ lệ PVA/KL
tạo gel cũng được khảo sát chi tiết. Đơn pha tinh thể của NiO,
NiFe
2
O
4
, LaNiO
3

thu được bằng phương pháp tổng hợp đốt cháy gel
PVA có kích thước nanomet (15 nm - 25 nm), diện tích bề mặt riêng
cao (23 m
2
/g - 32 m
2
/g).
2. Bằng phương pháp đốt cháy gel PVA đã biến tính thành công
LaNiO
3
bởi các nguyên tố Ce, Co tạo thành các hệ oxit hỗn hợp thay
thế La
1-x
Ce
x
NiO
3
, Ce
1-x
Ni
x
O
y
, LaNi
1-x
Co
x
O
3
có cấu trúc pha tinh thể

hoàn chỉnh ở giới hạn thay thế xác định.
3. Nghiên cứu hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên các vật liệu NiO,
NiFe
2
O
4
, LaNiO
3
cho thấy khả năng chuyển hóa hoàn toàn CO ở
nhiệt độ thấp (≤ 310
o
C). Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO được cải thiện
trên các hệ pha tạp Ce, Co (La
1-x
Ce
x
NiO
3
, Ce
1-x
Ni
x
O
y
, LaNi
1-x
Co
x
O
3

)
và nhiệt độ chuyển hóa hoàn toàn CO đạt 255
o
C, 265
o
C, 230
o
C
tương ứng trên các hệ La
0,95
Ce
0,05
NiO
3
, Ce
0,25
Ni
0,75
O
y
,
LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
.
4. Bố cục của luận án
- Luận án có 114 trang bao gồm:

- Mở đầu: 02 trang
- Chương 1. Tổng quan: 25 trang
- Chương 2. Kỹ thuật thực nghiệm: 14 trang
3

- Chương 3. Kết quả và thảo luận: 71 trang
- Kết luận: 02 trang
- Phần tài liệu tham khảo có 102 tài liệu về lĩnh vực liên quan của
luận án, được cập nhật đến năm 2013.
- Phần phụ lục gồm 46 hình và 4 bảng thể hiện các kết quả có liên
quan đến luận án.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu
Phương pháp đốt cháy gel PVA có nhiều ưu điểm nổi bật
như: nhiệt độ tổng hợp thấp, kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt
lớn, PVA đóng vai trò tạo môi trường đồng thể cho sự phân tán các
cation nhờ các nhóm -OH và cung cấp nhiệt quá trình tinh thể hóa.
5.2. Phƣơng pháp xác định đặc trƣng của vật liệu
Khảo sát quá trình hình thành pha oxit từ gel theo nhiệt độ
được nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt DTA-TGA
(Setaram, Pháp). Sự hình thành và biến đổi pha tinh thể của vật liệu
tổng hợp và kích thước tinh thể trung bình được xác định bằng
phương pháp XRD trên thiết bị Siemens D5000 và Bruker D8 (Đức).
Hình thái học và kích thước hạt được xác định bằng hiển vi điện tử
quét SEM trên thiết bị Hitachi S-4800 (Nhật). Theo dõi sự hình
thành liên kết trong hình thành pha tinh thể bằng phương pháp quang
phổ hồng ngoại FTIR trên máy FT-IR Impact 410-Nicolet (Mỹ).
Thành phần của vật liệu được xác định bằng phương pháp hóa học
và phương pháp tán xạ năng lượng tia X trên máy JED-2300 (Nhật).
5.3. Phƣơng pháp xác định hoạt tính xúc tác oxi hóa CO

Khả năng xúc tác của vật liệu oxit hỗn hợp chứa niken trong
phản ứng chuyển hóa CO được khảo sát bằng phương pháp dòng
không đổi. Nồng độ CO được hiển thị trên sensor khí Landcom II
(Anh). Điều kiện phối trộn khí trên hệ vi dòng, gồm có khí mang
1/10 O
2
+ 9/10 N
2
, nồng độ CO được điều chỉnh khoảng 500 ppm -
620 ppm, tốc độ dòng khí 1000 ml/phút, khối lượng vật liệu đánh giá
200 mg (mẫu vật liệu đã được hoạt hóa ở 500
o
C trước khi đo).
Chương trình phản ứng bề mặt theo nhiệt độ TPSR (Temperature
Programmed Surface Reaction) được tiến hành với thiết bị điều
khiển nhiệt độ chuyên dụng Siemen.
4

B-NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 1 trình bày tổng quan tài liệu về đặc điểm cấu trúc,
tính chất một số oxit hỗn hợp chứa niken. Một số phương pháp tổng
hợp, biến tính vật liệu oxit chứa niken và ứng dụng vật liệu oxit chứa
niken làm chất xúc tác cho phản ứng oxi hóa. Các mục được đề cập:
1.1. Tổng quan một số oxit hỗn hợp chứa niken
1.1.1. Đặc điểm cấu trúc, tính chất một số oxit chứa niken
1.1.1.1. Cấu trúc tinh thể của oxit NiO
1.1.1.2. Cấu trúc tinh thể của spinen NiFe
2

O
4

1.1.1.3. Cấu trúc tinh thể của perovskit LaNiO
3

1.1.2. Tính chất hấp phụ hóa học trên oxit chứa niken
1.1.3. Biến tính một số oxit chứa niken
1.2. Phản ứng oxi hóa trên xúc tác oxit kim loại
1.2.1. Cơ chế xúc tác oxi hóa trên oxit kim loại
1.2.2. Cơ chế xúc tác oxi hóa trên oxit kim loại
1.3. Ứng dụng xúc tác oxi hóa khí thải trên oxit chứa niken
1.3.1. Phản ứng oxi hóa CO
1.3.2. Phản ứng oxi hóa các hợp chất hữu cơ
1.4. Một số phương pháp tổng hợp oxit chứa niken
1.4.1. Phương pháp kết tủa
1.4.2. Phương pháp sol - gel
1.4.3. Phương pháp tổng hợp đốt cháy gel
Nhận xét phần tổng quan:
1. Vật liệu oxit chứa niken tồn tại trong nhiều trạng thái cấu
trúc như trong đơn oxit (oxit NiO), oxit hỗn hợp kiểu cấu trúc spinen
(spinen NiB
2
O
4
) hay oxit hỗn hợp kiểu cấu trúc perovskit (perovskit
ANiO
3
). Do đặc tính bán dẫn (tính chất dẫn điện) nên vật liệu oxit
chứa niken đóng vai trò làm chất xúc tác oxi hóa chuyển hóa khí thải

như CO, VOCs có khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp.
2. Mặt khác, với đặc tính về cấu trúc nên oxit chứa niken có
thể biến tính bằng nhiều cách khác nhau như: tạo dung dịch rắn với
hệ oxit khác, hoặc pha tạp với một số nguyên tố kim loại khác dưới
dạng cấu trúc thay thế. Việc biến tính vật liệu có thể tăng diện tích bề
mặt, tăng tâm hoạt động hay các hiệu ứng tương tác của ion gốc với
5

ion pha tạp làm thay đổi năng lượng liên kết dẫn tới hoạt tính xúc tác
của vật liệu tăng. Tổng hợp vật liệu oxit hỗn hợp chứa niken theo
hướng pha tạp vào mạng tinh thể oxit hỗn hợp kiểu A
1-x
A
’
x
Ni
1-y
B
’
y
O
3

và Ni
1-x
A
’
x
B
2-x

B
’
x
O
4
; hay tạo thành hệ oxit hỗn hợp Ni
1-x
A
x
’
O
y
với
mục đích tạo ra dung dịch rắn hoặc trạng thái siêu phân tán như:
NiO-CeO
2
, NiO-Al
2
O
3
, NiO-CoO là hướng đi mới nhằm tăng hoạt
tính oxi hóa của vật liệu.
3. Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu oxit chứa niken
với kích thước nanomet như: phương pháp kết tủa, phương pháp sol
- gel hay phương pháp đốt cháy gel. Trong đó, phải kể đến phương
pháp đốt cháy gel PVA đã được sử nhiều trong thời gian gần đây
nhằm tổng hợp các oxit kim loại có kích thước nanomet và diện tích
bề mặt lớn, bởi vì PVA tạo thành mạng lưới phân tán đồng đều các
hạt ngăn cản sự hình thành kết tụ.

CHƢƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Chương 2 trình bày cách tiến hành và các bước tổng hợp vật
liệu đối với từng oxit chứa niken cụ thể theo phương pháp tổng hợp
đốt cháy gel PVA, nguyên lý cơ bản các phương pháp đánh giá đặc
trưng của vật liệu và phương pháp xác định hoạt tính xúc tác oxi hóa
CO trên vật liệu oxit chứa niken. Các mục được đề cập:
2.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu
2.1.1. Hóa chất
2.1.2. Lựa chọn phương pháp tổng hợp oxit chứa niken
2.1.3. Quy trình tổng hợp vật liệu oxit chứa niken
2.1.3.1. Oxit NiO
2.1.3.2. Spinen NiFe
2
O
4
2.1.3.3. Perovskit LaNiO
3
2.1.3.4. Perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3
2.1.3.5. Oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y

2.1.3.6. Perovskit LaNi
1-x
Co
x
O
3

2.2. Phương pháp đánh giá đặc trưng của vật liệu
2.2.1. Phương pháp phân tích nhiệt
2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X
2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử
2.2.4. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X
2.2.5. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng
6

2.2.6. Phương pháp quang phổ hồng ngoại
2.3. Phương pháp phân tích nguyên tố
2.4. Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác
Nhận xét phần kỹ thuật thực nghiệm:
1. Tổng hợp vật liệu oxit bằng phương pháp đốt cháy gel
PVA là cách đi hiệu quả để thu được vật liệu oxit có kích thước
nanomet, cũng như các hợp chất biến tính của nó. Đây là phương
pháp tổng hợp vật liệu sử dụng nguyên liệu giá rẻ, thân thiện môi
trường, cách thức tiến hành đơn giản.
2. Các phương pháp xác định đặc trưng xúc tác hiện đại,
thông dụng, kết quả đáng tin cậy. Cung cấp những thông số cơ bản
của vật liệu xúc tác.
3. Đánh giá hoạt xúc tác trên thiết bị vi dòng theo chương
trình nhiệt độ là phương pháp có độ chính xác cao, đáng tin cậy.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tổng hợp một số oxit hỗn hợp chứa niken
Trên cơ sở phương pháp tổng hợp đốt cháy gel PVA, một số
oxit hỗn hợp chứa niken đã được tổng hợp như oxit NiO, spinen
NiFe
2
O
4
, perovskit LaNiO
3
. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng
hợp đã được khảo sát chi tiết để tìm ra giá trị tối ưu, gồm có: Nhiệt
độ tạo gel KL-PVA, pH tạo gel KL-PVA, tỷ lệ mol KL/PVA, nhiệt
độ nung gel KL-PVA. Sau đây một số đặc trưng các oxit chứa niken
tổng hợp ở điều kiện tối ưu.
3.1.1. Tổng hợp và đặc trƣng oxit NiO
Đã tổng hợp oxit NiO ở điều kiện tối ưu: tỷ lệ mol Ni
2+
/PVA
= 1/3, tạo gel Ni
2+
-PVA ở 80
o
C, tạo gel Ni
2+
-PVA ở pH = 4, gel
Ni
2+
-PVA được sấy, nung ở 600
o

C trong 2 giờ. Kết quả giản đồ XRD
của mẫu oxit NiO tối ưu trên hình 3.1 cho thấy, xuất hiện các vạch
nhiễu xạ đặc trưng duy nhất cho sự hình thành đơn pha tinh thể NiO
với cấu trúc tinh thể theo kiểu mạng lập phương và kích thước tinh
thể trung bình tính theo phương trình bán thực nghiệm Scherrer đạt
25,8 nm. Trên ảnh SEM hình 3.2 cho thấy, hình thái học bề mặt của
mẫu oxit NiO thể hiện các hạt oxit NiO có dạng hình cầu, kích thước
đồng đều với đường kính trung bình trong khoảng 10 nm - 30 nm.
Diện tích bề mặt riêng của mẫu oxit NiO đạt 32,6 m
2
/g.
7


Hình 3.1: Giản đồ XRD của mẫu oxit NiO

Hình 3.2: Ảnh SEM của mẫu oxit NiO
3.1.2. Tổng hợp và đặc trƣng spinen NiFe
2
O
4

Đã tổng hợp spinen NiFe
2
O
4
ở điều kiện tối ưu: tỷ lệ mol
(Ni
2+
+Fe

3+
)/PVA = 1/3, tạo gel (Ni
2+
+Fe
3+
)-PVA ở 60
o
C, tạo gel
(Ni
2+
+Fe
3+
)-PVA ở pH = 4, gel (Ni
2+
+Fe
3+
)-PVA được sấy, nung ở
500
o
C trong 2 giờ. Trên hình 3.3 thể hiện giản đồ XRD của mẫu
spinen NiFe
2
O
4
tối ưu, kết quả thu được cho thấy xuất hiện các vạch
nhiễu xạ đặc trưng duy nhất pha tinh thể NiFe
2
O
4
với cấu trúc tinh

thể theo kiểu mạng lập phương, tính kích thước tinh thể trung bình
theo phương trình bán thực nghiệm Scherrer đạt 15,2 nm.
8

Kết quả ảnh SEM trên hình 3.4 cho thấy, mẫu spinen
NiFe
2
O
4
thể hiện các hạt có xu hướng chụm lại, kích thước đồng đều
với đường kính hạt phân bố trong khoảng 10 nm - 20 nm. Diện tích
bề mặt riêng của mẫu spinen NiFe
2
O
4
đạt 39,4 m
2
/g.

Hình 3.3: Giản đồ XRD của mẫu spinen NiFe
2
O
4


Hình 3.4: Ảnh SEM của mẫu spinen NiFe
2
O
4

3.1.3. Tổng hợp và đặc trƣng perovskit LaNiO
3

Đã tổng hợp perovskit LaNiO
3
ở điều kiện tối ưu: tạo gel ở
pH = 4, tỷ lệ mol (La
3+
+Ni
2+
)/PVA = 1/3, nhiệt độ tạo gel 80
o
C và
gel sau khi hình thành được sấy và nung ở 600
o
C trong 2 giờ.
9


Hình 3.5: Giản đồ XRD của mẫu perovskit LaNiO
3


Hình 3.6: Ảnh SEM của mẫu perovskit LaNiO
3

Kết quả trên giản đồ XRD hình 3.5 cho thấy, mẫu tổng hợp
xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng duy nhất cho đơn pha tinh thể
LaNiO
3

với cấu trúc tinh thể kiểu hệ mặt thoi, kích thước tinh thể
trung bình perovskit LaNiO
3
tính theo phương trình bán thực nghiệm
Scherrer đạt 18,3 nm. Kết quả ảnh SEM trên hình 3.6 cho thấy, các
hạt perovskit LaNiO
3
có dạng hình cầu với kích thước hạt khá đồng
đều, đường kính hạt trung bình phân bố trong khoảng 30 nm - 50 nm.
Diện tích bề mặt riêng của mẫu perovskit LaNiO
3
đạt 23,5 m
2
/g.
10

3.2. Biến tính các oxit hỗn hợp chứa niken
Với mục đích nâng cao hoạt tính xúc tác oxi hóa CO,
perovskit LaNiO
3
đã được biến tính. Các kết quả biến tính vật liệu
perovskit LaNiO
3
khi thay thế nguyên tố vị trí La thay bằng Ce và ở
vị trí Ni thay bằng Co nhằm tạo ra loại vật liệu mới có hoạt tính xúc
tác oxi hóa CO cao hơn so với perovskit LaNiO
3
ban đầu.

3.2.1. Tổng hợp và đặc trƣng perovskit La

0,97
Ce
0,03
NiO
3
Mẫu gel (La
3+
+ Ce
3+
+Ni
2+
)-PVA được tổng hợp ở điều kiện
pH = 4, tỷ lệ mol (La
3+
+ Ce
3+
+Ni
2+
)/PVA = 1/3, nhiệt độ tạo gel
80
o
C. Gel sau khi hình thành được sấy và nung ở 700
o
C trong 2 giờ
để thu được đơn pha tinh thể La
0,97
Ce
0,03
NiO
3

.

Hình 3.7: Giản đồ XRD của mẫu perovskit La
0,97
Ce
0,03
NiO
3

Giản đồ XRD trên hình 3.7 cho thấy, mẫu La
0,97
Ce
0,03
NiO
3

được tổng hợp xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng duy nhất cho sự
hình thành đơn pha tinh thể perovskit với cấu trúc tinh thể kiểu hệ
mặt thoi, kích thước tinh thể trung bình được tính theo phương trình
bán thực nghiệm Scherrer đạt 20,1 nm. Như vậy có thể nói rằng đơn
pha tinh thể perovskit đã hình thành khi nung gel (La
3+
+Ce
3+
+Ni
2+
)-
PVA ở 700
o
C. Tuy nhiên, trên giản đồ XRD chỉ thể hiện các vạch

nhiễu xạ đặc trưng cho pha tinh thể LaNiO
3
, do ngân hàng phổ chưa
có phổ chuẩn pha mới này (La
0,97
Ce
0,03
NiO
3
). Để xác định sự có mặt
của xeri trong perovskit, phổ EDX được sử dụng.
Hình 3.8 là phổ EDX của mẫu gel (La
3+
+Ce
3+
+Ni
2+
)-PVA
nung ở 700
o
C trong 2 giờ, ứng với sự thay thế tương ứng 3 % La
11

bằng Ce trong perovskit LaNiO
3
. Kết quả trên phổ EDX cho thấy,
ngoài các đỉnh phổ đặc trưng sự có mặt của các nguyên tố La, Ni và
O trong mạng lưới tinh thể, còn có đỉnh phổ đặc trưng cho nguyên tố
Ce trong perovskit. Kết quả ảnh SEM trên hình 3.9 cho thấy, các hạt
perovskit La

0,97
Ce
0,30
NiO
3
hình thành dạng tấm, kích thước khá đồng
đều, đường kính trung bình phân bố trong khoảng 30 nm - 50 nm.
Diện tích bề mặt riêng của mẫu perovskit La
0.97
Ce
0.03
NiO
3
đạt 18,1
m
2
/g.

Hình 3.8: Phổ EDX của mẫu perovskit La
0,97
Ce
0,03
NiO
3


Hình 3.9: Ảnh SEM của mẫu perovskit La
0,97
Ce
0,03

NiO
3

12

3.2.1.3. Tổng hợp và đặc trƣng của perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3

Tương tự điều kiện tổng hợp perovskit La
0,97
Ce
0,03
NiO
3
, các
perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3
cũng được tổng hợp khi nâng hệ số thay thế
x. Kết quả giản đồ XRD các mẫu thay thế La
0,95
Ce
0,05

NiO
3
,
La
0,90
Ce
0,10
NiO
3
, La
0,80
Ce
0,20
NiO
3
và La
0,70
Ce
0,30
NiO
3
được chỉ ra
trên hình 3.10.

Hình 3.10: Giản đồ XRD của mẫu perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3

Bảng 3.1: Một số đặc trưng của perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3

Mẫu
La
1-x
Ce
x
NiO
3
% La bị
thay thế
Pha tinh thể
S
BET

(m
2
/g)
d
LaNiO3

(nm)
La
0,97

Ce
0,03
NiO
3
3%
LaNiO
3

18,14
20,1
La
0,95
Ce
0,05
NiO
3

5%
LaNiO
3
, NiO

18,12
20,8
La
0,90
Ce
0,10
NiO
3

10%
LaNiO
3
, Ce
7
O
12
17,83
19,5
La
0,80
Ce
0,20
NiO
3

20%
LaNiO
3
, NiO,
Ce
7
O
12
, La
2
NiO
4
19,19

19,1
La
0,70
Ce
0,30
NiO
3

30%
LaNiO
3
, NiO,
Ce
7
O
12

21,28
19,7
Một số đặc trưng của perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3
được chỉ ra
trong bảng 3.1. Kết quả bảng 3.1 cho thấy, sự thay thế La bằng Ce ở
hàm lượng dưới 10 % trong cấu trúc perovskit không làm thay đổi
nhiều diện tích bề mặt riêng của vật liệu. Khi thay thế La bằng Ce
với hàm lượng lớn hơn 10 %, diện tích bề mặt riêng của mẫu bắt đầu

tăng lên, có thể do với hàm lượng thay thế này các pha tinh thể NiO
13

và Ce
7
O
12
đã được tách ra, và chính các pha tinh thể tách ra đã làm
tăng diện tích bề mặt riêng của mẫu. Kích thước tinh thể trung bình
pha perovskit hình thành không thay đổi nhiều.
3.2.2. Tổng hợp và đặc trƣng oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y

3.2.2.1. Tổng hợp và đặc trƣng oxit hỗn hợp Ce
0,50
Ni
0,50
O
y

Chế tạo oxit hỗn hợp Ce
0,50
Ni
0,50
O
y

ở điều kiện tối ưu, gồm:
gel (Ce
3+
+Ni
2+
)-PVA được tổng hợp ở nhiệt độ 80
o
C, tạo gel ở pH =
1, tỷ lệ mol KL/PVA = 1/1, gel (Ce
3+
+Ni
2+
)-PVA nung ở 600
o
C.

Hình 3.11: Giản đồ XRD của mẫu oxit hỗn hợp Ce
0,50
Ni
0,50
O
y

Kết quả trên hình 3.11 cho thấy, giản đồ XRD xuất hiện
vạch nhiễu xạ đặc trưng cho các pha tinh thể NiO và CeO
2
. Kích
thước tinh thể trung bình tính theo phương trình bán thực nghiệm
Scherrer của các pha tinh thể CeO
2

và NiO tương ứng đạt 14,8 nm và
17,8 nm. Như vậy, khi có mặt Ce trong oxit hỗn hợp Ce
0,50
Ni
0,50
O
y

đã làm giảm kích thước tinh thể oxit NiO (kích thước tinh thể oxit
NiO tổng hợp bằng phương pháp này đạt 25,8 nm).
Hình 3.12 là kết quả SEM của mẫu oxit hỗn hợp
Ce
0,50
Ni
0,50
O
y
, thể hiện các hạt hình cầu, kích thước khá đồng đều,
đường kính hạt trung bình phân bố trong khoảng 30 nm - 50 nm.
Diện tích bề mặt riêng đạt 23,3 m
2
/g. Hình 3.13 là giản đồ XRD các
mẫu đơn oxit NiO, đơn oxit CeO
2
và oxit hỗn hợp Ce
0,50
Ni
0,50
O
y

tổng
hợp ở cùng điều kiện. Kết quả trên giản đồ XRD hình 3.13 cho thấy,
cường độ vạch nhiễu xạ đặc trưng cho pha tinh thể NiO trên mẫu
oxit hỗn hợp Ce
0,50
Ni
0,50
O
y
gần như bị triệt tiêu, ngược lại cường độ
14

vạch nhiễu xạ đặc trưng cho pha tinh thể CeO
2
được tăng cường
(đỉnh vạch phản xạ nhọn, cao hơn). Do vậy có thể cho rằng trong
oxit hỗn hợp Ce
0,50
Ni
0,50
O
y
có sự hình thành dung dịch rắn của Ce
1-
x
Ni
x
O
2
khi Ni

2+
với bán kính ion nhỏ hơn xâm nhập vào trong cấu
trúc mạng tinh thể CeO
2
.

Hình 3.12: Ảnh SEM của mẫu oxit hỗn hợp Ce
0,50
Ni
0,50
O
y


Hình 3.13: Giản đồ XRD của các mẫu oxit NiO, CeO
2
, Ce
0,50
Ni
0,50
O
y

3.2.2.2. Tổng hợp và đặc trƣng của oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y

Tổng hợp các mẫu oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y
khi tăng hàm
lượng niken trong mẫu, điều kiện tạo gel tiến hành tương tự với mẫu
oxit hỗn hợp Ce
0,5
Ni
0,5
O
y
. Kết quả XRD các mẫu gel (Ce
3+
+Ni
2+
)-
PVA nung được chỉ ra trên hình 3.14.
15


Hình 3.14: Giản đồ XRD của mẫu oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y

Kết quả trên hình 3.14 cho thấy, khi hàm lượng Ni tăng dần
cường độ vạch nhiễu xạ đặc trưng CeO
2
giảm mạnh trên mẫu
Ce
0,25
Ni
0,75
O
y
, đỉnh vạch nhiễu xạ lệch về phía góc quét lớn hơn. Mặt
khác, khi xét đến vạch nhiễu xạ đặc trưng cho pha tinh thể NiO thì
góc quét không thay đổi, cường độ vạch nhiễu xạ tăng dần, tuy nhiên
cường độ vạch nhiễu xạ tại mẫu Ce
0,50
Ni
0,50
O
y
gần như bị triệt tiêu và
trong mẫu Ce
0,25
Ni
0,75
O
y
các vạch nhiễu xạ đặc trưng cho pha tinh
thể NiO và CeO
2
có độ rộng chân lớn nhất.

Bảng 3.2: Một số đặc trưng tinh thể của oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y

Mẫu
NiO
CeO
2
S
BET

(m
2
/g)
d(nm)
a(Å)
d(nm)
a(Å)
NiO

-
4,177
-
-
-
CeO
2

-
-
-
5,411
-
Ce
0,1
Ni
0,9
O
y

19,1
4,172
13,2
5,385
22,0
Ce
0,16
Ni
0,84
O
y

15,4
4,170
14,0
5,395
25,3

Ce
0,25
Ni
0,75
O
y

11,9
4,170
9,4
5,385
30,1
Ce
0,5
Ni
0,5
O
y

17,8
4,178
14,8
5,385
23,3
Ngoài ra, kết quả tính toán trên bảng 3.2 cho thấy, thông số
mạng của oxit NiO gần như không thay đổi khi có mặt Ce(IV), nên
Ni(II) bị thay thế bởi một phần Ce(IV) trong mạng lưới tinh thể có
thể không xảy ra. Ngược lại, quan sát thấy một vài sự thay đổi trên
mạng thông số mạng oxit CeO
2

của hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y
(parttern
JCP2.2CA:00-004-093, JCP2.CA:00-047-1049 tương ứng với NiO
16

và CeO
2
). Hằng số tinh thể của CeO
2
đã giảm khi tăng hàm lượng
Ni(II), do một phần Ce(IV) đã bị thay thế bởi Ni(II) trong cấu trúc
của oxit CeO
2
để tạo thành dung dịch rắn Ce
1-x
Ni
x
O
2
.

Hình 3.15: Ảnh SEM của mẫu oxit hỗn hợp Ce
0,25
Ni
0,75

O
y

Do tạo thành dung dịch rắn dẫn đến khả năng thu nhỏ kích
thước tinh thể, diện tích bề mặt của mẫu được tăng lên. Kích thước
tinh thể trung bình pha tinh thể NiO, CeO
2
giảm dần ứng với diện
tích bề mặt tăng lên đạt tối ưu trên mẫu oxit hỗn hợp Ce
0,25
Ni
0,75
O
y
.
Mẫu oxit hỗn hợp Ce
0,25
Ni
0,75
O
y
cho khả năng kết tinh pha tinh thể
NiO và CeO
2
tốt nhất, kích thước tinh thể trung bình tính theo
phương trình bán thực nghiệm Scherrer tương ứng đạt 11,5 nm và
9,4 nm. Kết quả hình thái học của mẫu Ce
0,25
Ni
0,75

O
y
được thể hiện
bằng ảnh SEM trên hình 3.15. Mẫu gồm tập hợp các hạt nano hình
cầu với kích thước xấp xỉ 50 nm. Các hạt NiO, CeO
2
hình thành bảo
phủ và phân tán lẫn vào nhau. Diện tích bề mặt riêng mẫu tính theo
phương pháp BET đạt 30,1 m
2
/g.
3.2.3. Tổng hợp và đặc trƣng perovskit LaNi
1-x
Co
x
O
3
3.2.3.1. Tổng hợp và đặc trƣng perovskit LaNi
0,90
Co
0,10
O
3

Tổng hợp perovskit LaNi
0,90
Co
0,10
O
3

bằng phương pháp đốt
cháy gel PVA ở điều kiện: nhiệt độ tạo gel 80
o
C, tạo gel ở pH = 4, tỷ
lệ mol (La
3+
+Ni
2+
+Co
2+
)/PVA = 1/3, gel hình thành được sấy khô và
nung ở 700
o
C trong 2 giờ. Kết quả trên hình 3.16 cho thấy, giản đồ
XRD xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng cho đơn pha tinh thể
perovskit LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
với cấu trúc tinh thể theo mạng mặt thoi,
17

thước hạt tinh thể trung tính theo phương trình bán thực nghiệm
Scherrer đạt 19,2 nm. Tuy nhiên kết quả nhận được trên giản đồ
XRD là đơn pha tinh thể perovskit LaNiO
3
, do trong ngân hàng phổ
chưa có pha perovskit dạng thay thế LaNi

0,90
Co
0,10
O
3
. Để có thể
chứng minh sự tồn tại của Co trong mạng tinh thể perovskit, phổ tán
sắc năng lượng tia X trên hình 3.17 được xác định đối với mẫu gel
nung ở 700
o
C.

Hình 3.16: Giản đồ XRD của mẫu perovskit LaNi
0,90
Co
0,10
O
3


Hình 3.17: Phổ EDX của mẫu perovskit LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
Kết quả trên hình 3.17 cho thấy, phổ EDX không những có
các đỉnh phổ đặc trưng cho sự có mặt của các nguyên tố La, Ni trong
18

mạng tinh thể, mà còn có các đỉnh phổ đặc trưng cho sự có mặt của
nguyên tố Co. Như vậy có thể cho rằng đơn pha tinh thể perovskit
LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
đã được tổng hợp thành công khi nung gel
(La
3+
+Ni
2+
+Co
2+
)-PVA ở 700
o
C trong 2 giờ. Kết quả ảnh SEM trên
hình 3.18 cho thấy, hình thái học bề mặt của mẫu perovskit
LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
có dạng hình cầu với kích thước khá đồng đều có
đường kính trung bình phân bố trong khoảng 30 nm - 50 nm. Diện
tích bề mặt riêng của mẫu đạt 17,9 m
2
/g.

Hình 3.18: Ảnh SEM của mẫu perovskit LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
3.2.3.3. Tổng hợp và đặc trƣng của perovskit LaNi
1-x
Co
x
O
3

Trên cơ sở tổng hợp thành công perovskit LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
,
các hệ perovskit dạng thay thế LaNi
1-x
Co
x
O
3
với x = 0,00; 0,05; 0,10;
0,2; 0,5 và 1,00 đã được tổng hợp cùng điều kiện. Giản đồ XRD các
mẫu nung từ gel (La

3+
+Ni
2+
+Co
2+
)-PVA được chỉ ra trên hình 3.19.
Kết quả trên hình 3.19 cho thấy, trên tất cả các mẫu gel nung khi
thay thế Ni bằng Co xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng duy nhất
cho đơn pha tinh thể perovskit. Khi tăng hàm lượng thay thế Co, trên
giản đồ XRD thấy có sự tách đỉnh vạch nhiễu xạ với cường độ yếu
đặc trưng cho sự hình thành pha tinh thể LaCoO
3
và vạch nhiễu xạ
chính vẫn thể hiện cho cấu trúc mặt thoi LaNiO
3
, có thể vạch nhiễu
xạ bị tách mới xuất hiện bị bao phủ bởi vạch nhiễu xạ chính và sự
biến đổi về cường vạch nhiễu xạ trong khoảng góc quét 2θ = 32
o
-
35
o
. Từ các kết quả trên, có thể cho rằng trong hệ perovskit LaNi
1-
x
Co
x
O
3
đã có sự thay thế hoàn toàn giữa Co và Ni cho nhau (dung

19

dịch rắn hoàn toàn) là do kích thước bán kính ion Ni
3+
và Co
3+
trong
phối trí bát diện xấp xỉ nhau tương ứng 0,56 Ǻ và 0,55 Ǻ.

Hình 3.19: Giản đồ XRD của mẫu perovskit LaNi
1-x
Co
x
O
3

Bảng 3.3: Diện tích bề mặt riêng của mẫu perovskit LaNi
1-x
Co
x
O
3
Mẫu
LaNi
1-x
Co
x
O
3
% Ni

bị thay
thế
Phát hiện
XRD
S
BET

(m
2
/g)
Kích
thước
(nm)
LaNi
0,95
Co
0,05
O
3

5
LaNiO
3

17,4
19,5
LaNi
0,90
Co
0,10

O
3

10
LaNiO
3

17,9
19,2
LaNi
0,80
Co
0,20
O
3

20
LaNiO
3

16,1
20,6
LaNi
0,50
Co
0,50
O
3

50

LaNiO
3
15,7
21,4
LaCoO
3
100
LaCoO
3
12,1
22,8
Kết quả đo diện tích bề mặt hệ perovskit LaNi
1-x
Co
x
O
3
được
chỉ ra trên bảng 3.3 cho thấy, diện tích bề mặt của các mẫu gần như
không có sự thay đổi lớn và các mẫu có xu hướng giảm dần diện tích
bề mặt và tăng kích thước tinh thể trung bình khi tăng hàm lượng Co
thay thế cho Ni trong perovskit.
3.3. Xúc tác oxi hóa CO trên oxit hỗn hợp chứa niken
3.3.1 Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên oxit hỗn hợp chứa niken
Kết quả trên hình 3.20 cho thấy, tất cả các mẫu vật liệu đều
có hoạt tính xúc tác oxi CO tốt, đạt độ chuyển hóa hoàn toàn CO
dưới 310
o
C. Có thể nhận thấy mẫu vật liệu xúc tác perovskit LaNiO
3

có hoạt tính mạnh nhất, sau đó là vật liệu xúc tác oxit NiO và cuối
20

cùng là vật liệu xúc tác spinen NiFe
2
O
4
. Để có thể so sánh hoạt tính
của các vật liệu xúc tác, nhiệt độ xúc tác chuyển CO được chỉ ra trên
bảng 3.4 cho thấy, vật liệu xúc tác perovskit LaNiO
3
đạt độ chuyển
hóa hoàn toàn ở nhiệt độ thấp tương ứng 270
o
C, đối với vật liệu xúc
tác oxit NiO và vật liệu xúc tác spinen NiFe
2
O
4
đạt độ chuyển hóa
hoàn toàn CO tương ứng là 290
o
C, 310
o
C.
Bảng 3.4: Nhiệt độ xúc tác oxi hóa CO trên oxit chứa niken
Vật liệu xúc tác
Nhiệt độ xúc tác (
o

C)
T
10

T
50

T
100

Perovskit LaNiO
3
164
205
270
Oxit NiO
170
220
290
Spinen NiFe
2
O
4

180
230
310

Hình 3.20: Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên oxit chứa niken
3.3.2. Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên perovskit La

1-x
Ce
x
NiO
3

Kết quả đo hoạt tính xúc tác oxi hóa trên các mẫu vật liệu
perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3
với x = 0,03; 0,05; 0,10; 0,20; 0,30 được chỉ
ra trên hình 3.21 và bảng 3.5 cho thấy nhiệt độ xúc tác (T
10
, T
50
,
T
100
) chuyển hóa CO trên perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3
. Hoạt tính xúc tác
oxi hóa CO trên các mẫu perovskit La
1-x

Ce
x
NiO
3
với hệ số thay thế x
< 0,20 có hoạt tính cao hơn perovskit LaNiO
3
chưa biến tính, và hoạt
tính oxi hóa CO giảm khi hệ số thay thế x > 0,20. Trong mẫu với sự
thay thế 5 % La bằng Ce (trong hệ La
0,95
Ce
0,05
NiO
3
) cho hoạt tính
oxi hóa CO cao nhất với nhiệt độ xúc tác chuyển hóa T
10
, T
50
, T
100

tương ứng 125
o
C, 190
o
C và 255
o
C.

21

Bảng 3.5: Nhiệt độ xúc tác oxi hóa CO trên perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3

Vật liệu xúc tác
Nhiệt độ xúc tác (
o
C)
T
10

T
50

T
100

Perovskit La
0,97
Ce
0,03
NiO
3
130

193
260
Perovskit La
0,95
Ce
0,05
NiO
3

125
190
255
Perovskit La
0,90
Ce
0,10
NiO
3

140
200
265
Perovskit La
0,80
Ce
0,20
NiO
3

160

206
275
Perovskit La
0,70
Ce
0,30
NiO
3

170
210
285

Hình 3.21: Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên
perovskit La
1-x
Ce
x
NiO
3

3.3.3. Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y

Kết quả cho thấy, tất cả các mẫu xúc tác oxit hỗn hợp Ce
1-

x
Ni
x
O
y
đều cho hoạt tính xúc tác mạnh, cao hơn các oxit NiO và
CeO
2
riêng rẽ. Mẫu có hoạt tính xúc tác lớn nhất với nhiệt độ xúc tác
T
10
, T
50
, T
100
tương ứng 140
o
C, 198
o
C, 265
o
C là oxit hỗn hợp
Ce
0,25
Ni
0,75
O
y
. Đối với hàm lượng khác của niken trong oxit hỗn hợp
Ce

1-x
Ni
x
O
y
hoạt tính mẫu đều giảm. Khi hàm lượng Ni tăng (tỷ lệ
mol Ni/Ce >3) mẫu chỉ có khả năng trao đổi oxi bề mặt và hoạt tính
của mẫu có xu hướng giảm về hoạt tính của mẫu oxit NiO. Ngược
lại, khi hàm lượng Ce cao mẫu chỉ có khả năng trao đổi khuếch tán
với oxy trong khối xúc tác (tính chất trao đổi oxi của CeO
2
). Với tỷ
lệ pha tạp phù hợp, ứng với mẫu xúc tác oxit hỗn hợp Ce
0,25
Ni
0,75
O
y
,
vật liệu không những có khả năng trao đổi oxi bề mặt do oxit NiO
22

siêu phân tán mà còn được hỗ trợ bởi nguồn oxy khuếch tán trong
tâm xúc tác của phần dịch rắn Ce
1-x
Ni
x
O
y
hình thành cũng như dạng

oxit CeO
2
tự do.
Bảng 3.6: Nhiệt độ xúc tác oxi hóa CO trên oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y
Vật liệu xúc tác
Nhiệt độ xúc tác (
o
C)
T
10
(
o
C)
T
50
(
o
C)
T
100
(
o
C)
Oxit hỗn hợp Ce
0,50

Ni
0,50
O
y
150
200
275
Oxit hỗn hợp Ce
0,25
Ni
0,75
O
y
140
198
265
Oxit hỗn hợp Ce
0,14
Ni
0,86
O
y
160
212
280
Oxit hỗn hợp Ce
0,10
Ni
0,90
O

y
165
218
285
Oxit CeO
2

190
260
-

Hình 3.22: Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên oxit
hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y

Như vậy pha tạp Ce trong oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y
ở tỷ lệ
mol Ce/Ni =1/3 trên hệ Ce
0,25
Ni
0,75

O
5
đã làm tăng cực đại độ chuyển
hóa CO có thể do sự tồn tại oxit NiO kích thước siêu nhỏ trên nền
dung dịch rắn Ce
1-x
Ni
x
O
2
và một phần CeO
2
tự do.
3.3.4. Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên perovskit LaNi
1-x
Co
x
O
3

Kết quả trên hình 3.23 và bảng 3.7 cho thấy, tất cả các mẫu
xúc tác chuyển hóa hoàn toàn CO ở nhiệt độ dưới 300
o
C. Các mẫu
dạng thay thế LaNi
1-x
Co
x
O
3

đều có hoạt tính xúc tác oxi hóa CO cao
hơn perovskit gốc (perovskit LaNiO
3
, perovskit LaCoO
3
). Như vậy
có thể thấy rằng, việc thay thế một phần Ni trong perovskit LaNiO
3

23

bằng Co tạo nên hiệu ứng trong cấu trúc perovskit làm tăng hoạt tính
xúc tác của mẫu.
Khi tăng dần hàm lượng Co (từ 5%) thay thế Ni thì hoạt tính
của mẫu cũng tăng dần. Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO của perovskit
LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
là tốt nhất trong các mẫu khảo sát với nhiệt độ xúc
tác T
10
, T
50
, T
100
chuyển hóa CO đạt tương ứng 139
o

C, 174
o
C, 230
o
C.
Hoạt tính xúc tác giảm dần theo thứ tự tăng hàm lượng Ni thay thế:
LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
> LaNi
0,80
Co
0,20
O
3
> LaNi
0,50
Co
0,50
O
3
.

Hình 3.23: Hoạt tính xúc tác oxi hóa CO trên LaNi
1-x
Co
x

O
3

Bảng 3.7: Nhiệt độ xúc tác oxi hóa CO trên perovskit LaNi
1-x
Co
x
O
3

Vật liệu xúc tác
Nhiệt độ xúc tác (
o
C)
T
10

T
50

T
100

Perovskit LaNi
0,95
Co
0,05
O
3
145

191
250
Perovskit LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
139
174
230
Perovskit LaNi
0,80
Co
0,20
O
3
149
192
260
Perovskit LaNi
0,50
Co
0,50
O
3
148
194
265
Perovskit LaCoO

3
180
210
285

KẾT LUẬN
1. Đã tổng hợp thành công đơn pha tinh thể các oxit NiO,
spinen NiFe
2
O
4
, perovskit LaNiO
3
bằng phương pháp đốt cháy gel
PVA:
24

+ Điều kiện tổng hợp tối ưu: pH = 4, nhiệt độ tạo gel = 80
o
C
(đối với spinen NiFe
2
O
4
là 60
o
C), tỷ lệ mol KL/PVA = 1/3, nung ở
600
o
C (đối với spinen NiFe

2
O
4
là 500
o
C).
+ Đặc trưng của vật liệu tổng hợp ở điều kiện tối ưu: Các
oxit thu được đều có diện tích bề mặt riêng lớn trong khoảng 23 m
2
/g
- 40 m
2
/g và kích thước tinh thể trung bình 14 nm - 25 nm.
2. Trên cơ sở phương pháp đốt cháy gel PVA đã biến tính
perovskit LaNiO
3
bằng cách thay thế một phần La bằng Ce và Ni
bằng Co thu được các hệ oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y
, La
1-x
Ce
x
NiO
3
,

LaNi
1-x
Co
x
O
3
với đặc trưng cho từng hệ biến tính như sau:
+ La trong cấu trúc perovskit LaNiO
3
đã bị thay thế một
phần bởi Ce với giới hạn hàm lượng 5 % thu được hệ perovskit
La
0,95
Ce
0,05
NiO
3
.
+ Ni trong cấu trúc perovskit LaNiO
3
đã bị thay thế không
giới hạn hàm lượng Co trong cấu trúc thu được hệ perovskit LaNi
1-
x
Co
x
O
3
.

+ Ni trong oxit NiO có khả năng tạo dung dịch rắn một phần
với CeO
2
ở dạng Ce
1-x
Ni
x
O
2
trong hệ oxit hỗn hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y
.
3. Các oxit NiO, spinen NiFe
2
O
4
, perovskit LaNiO
3
đều có
hoạt tính oxi hóa CO ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ xúc tác chuyển hóa
hoàn CO tương ứng 270
o
C, 290
o
C và 310

o
C. Khi biến tính perovskit
LaNiO
3
bằng Ce trong hệ La
1-x
Ce
x
NiO
3
, hoạt tính xúc tác tăng, cực
đại ở hệ La
0,95
Ce
0,05
NiO
3
với nhiệt độ xúc tác chuyển hóa hoàn toàn
CO đạt 255
o
C. Khi thay thế hoàn toàn La bằng Ce trong hệ oxit hỗn
hợp Ce
1-x
Ni
x
O
y
, hoạt tính xúc tác tăng, cực đại trên mẫu
Ce
0,25

Ni
0,75
O
y
với nhiệt độ xúc tác chuyển hóa hoàn toàn CO đạt
265
o
C.
4. Khi biến tính perovskit LaNiO
3
bằng Co trong hệ LaNi
1-
x
Co
x
O
3
, hoạt tính của hệ xúc tác tăng, cực đại trên hệ
LaNi
0,90
Co
0,10
O
3
) với nhiệt độ xúc tác chuyển hóa hoàn toàn CO đạt
230
o
C.