Alumina- Xúc tác mới an toàn và hiệu quả hơn trong tổng hợp polymer pdf

Alumina- Xúc tác mới an toàn và
hiệu quả hơn trong tổng hợp
polymer

Phản ứng polymer hoá hoặc hydrogen hoá
các hydrocabon bất bão hoà là hoá là các
phản ứng cơ bản trong nhiều quá trình tồng
hợp và có ứng dụng quan trọng trong công
nghiệp sản xuất chất dẻo.
Tuy nhiên, các phản ứng này thường đòi hỏi
phải sử dụng các hệ xúc tác là những chất rất
đắt tiền hoặc độc hại với môi trường. Và một kết
quả vừa được công bố trên tạp chí Angewandte
Chemie, International Edition với ghi chú « kết
quả rất quan trọng » đã mở ra việc phát triển
các hệ xúc tác mới cho các phản ứng polymer
hóa trên cơ sở alumina (oxit nhôm), một loại vật
liệu rất phổ biến và không gây ô nhiễm môi
trường.

Cấu trúc bề mặt xúc tác alumina
Phản ứng polymer hóa, chính xác hơn là phản
ứng trùng hợp, là phản ứng cơ bản tạo liên kết
nối các đơn vị lặp lại monomer để hình thành
chuỗi mạch polymer. Tuy nhiên, các phản ứng
này thường đòi hỏi phải sử dụng các xúc tác là
những chất rất đắt tiền hoặc độc hại với môi
trường.

Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa hoặc polymer, là
các hợp chất cao phân tử, được dùng làm vật

liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời
sống hằng ngày cho đến những sản phẩm công
nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con
người. Chúng là những vật liệu có khả năng bị
biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất
và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác
dụng. Những loại polymer nhiệt dẻo như
polyethylene và polypropylene là những loại
polymer được tổng hợp nhiều nhất trên thế giới.
Chúng là các vật liệu không thể thiếu trong cuộc
sống hằng ngày và trong nhiều lĩnh vực công
nghiệp. Để tổng hợp các loại polymer này nhất
thiết phải xử dụng các loại xúc tác để đẩy nhanh
tốc độ phản ứng. Hầu hết các xúc tác sử dụng
trong quy trình tổng hợp các polymer này là
những xúc tác kim loại quý rất đắt tiền như
platin (bạch kim), rhodium,… hoặc những kim
loại gây ô nhiễm môi trường như niken hoặc
crom.


Các kim loại quý như Pt, Rh, Pd đều có hoạt
tính xúc tác cho các phản ứng polymer hóa rất
cao, tuy nhiên giá thành của chúng cũng rất đắt
Các nhà nghiên cứu tại Villeurbanne và
Villeneuve d'Ascq (Pháp) đã phát triển một
phương pháp mới để tổng hợp các polymer
thông qua các phản ứng đơn giản và trong điều
kiện dễ dàng thực hiện (áp suất thấp và nhiệt độ
khoảng 350 độ C). Họ sử dụng một loại xúc tác

mới để tổng hợp polymer trên cơ sở alumina
không chứa các kim loại chuyển tiếp. Phản ứng
được thực hiện dễ dàng và không tốn kém.
Bằng phương pháp này họ đã tổng hợp được
polyethylene trong điều kiện êm dịu, một loại
polymer có nhiều ứng dụng trong y sinh (chế tạo
các bộ phận giả thay thế), sản xuất các loại sợi
có độ bền cao và là thành phần để làm phần vỏ
của ván trượt tuyết.
Hơn nữa, tiến hành các khảo sát sâu hơn về
thành phần bề mặt của xúc tác sử dụng phổ
cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) rắn, các nhà
nghiên cứu đã lần đầu tiên chứng minh sự hiện
diện trên bề mặt nhóm nhôm hiđrua (Al-H) có
hoạt tính xúc tác đặt biệt rất cao cho các phản
ứng polymer hóa. Bằng cách đo tín hiệu cộng
hưởng cho cả hai hạt nhân nhôm và proton họ
có thể biết được cấu trúc bề mặt của xúc tác. Kỹ
thuật này giúp các nhà khoa học có những hiểu
biết sâu sắc về cấu trúc của các tâm hoạt động
trên bề mặc xúc tác. Kết quả nghiên cứu cho
thấy các tâm phản ứng Al-H là nguồn gốc hoạt
tính xúc tác đặc biệt của vật liệu này.
Nghiên cứu này mở ra một hướng mới trong
khoa học xúc tác nhằm tìm kiếm các loại xúc tác
mới thân thiện với môi trường trong bối cảnh
phát triển bền vững chung cho xã hội. Loại xúc
tác mới này cũng sẽ được nghiên cứu trên phản
ứng hydogen hoá các olefin (các hydrocarbon
bất bảo hoà có chứa liên kết đôi), các hợp chất

này không chỉ lấy từ nguyên liệu là dầu mỏ mà
còn từ sinh khối.