Nghiên cứu chế tạo xúc tác nano ptvật liệu mao quản trung bình chứa silic để oxi hóa d glucozơ chọn lọc thành axit gluconic ứng dụng làm thực phẩm chức năng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỞNG ĐAI HOC KHOA HOC T ư NHIỂN

Ket-noi.com forum giao duc
BÁO CÁO TOÀN VĂN
KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u ĐÈ TÀI NGHIÊN c ứ u KHOA HỌC ĐẬC BIỆT
CAP ĐẠI HỌC QUÓC GIA HẢ NỘI

TÊN ĐẺ TẢI:

«NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO xúc TÁC NANO Pt/VẬT LIỆU
MAO QUẢN TRƯNG BINH CHỨA SILIC ĐỂ OXI HÓA DGLƯCOZƠ CHỌN LỌC THÀNH AXIT GLUCONIC
ỨNG DỤNG LÀM THựC PHẢM CHỨC NĂNG”

Mã số
ĩ QG-09-08
Chủ trì đề tài : PGS.TS. Trần Thị N hư M ai

CÁC CÁN B ộ THAM GIA:
- TS. Nguyễn Thanh Bình
- TS. Nguyễn Thị M inh Thư
- CN. Đặng Văn Long

Hà Nôi - 2010


MỤC LỤC
MỞ ĐÀU.............................................................................................................................1
I. TÒNG QUAN................................................................................................................4
1.1. Hợp chất cacbohirat- Nguồn nguyên liệu xanh cho công nghiệp hoá chất..4
1.2. Glucozơ - Nguồn gốc và sự chuyển hoá.............................................................5

1.3 . ứ n g dụng của axit gluconic và các muối gluconat......................................... 10

1.4. Quá trình oxi hóa D-glucozơ..............................................................................13
1.4. ỉ . Các quá trình cổ điển oxi hóa glucozơ:.................................................... 13
1.4.2. Quá trình oxi hoá sinh học D-glucozơ với xúc tác enzym .................... 14
1.4.3. Phản ứng oxi hóa D-glucozơ với xúc tác dị th ể .......................................17
1.4.4. Xúc tác dị thể trên cơ sở các kim loại chuyển tiếp.................................. 17
1.4.5. Xúc tác trên có sở P t...................................................................................... 20
1.4.6. Các hiệu ứng liên quan tới kích thước nano trong xúc tác dị thể............. 21
1.5. Vật liệu nền mao quản trung bình chứa Si....................................................... 24
1.5.1 Đặc điểm của vật liệu SBA-15........................................................................ 24
1.5.2 Cơ chế hĩnh thành vật liệu mao quản trung bình SBA-15 ..........................25
1.5.3. Cơ chế hình thành vi mao quản của SBA-15............................................... 26
1.5.4. Các yểu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp SBA-15............................... 26
1.6 . Các phương pháp điều chế xúc tác [30].......................................................... 29

II. MỤC TIÊU VÀ NỘI DƯNG NGHIÊN c ứ u ................................................... 32
2.1. Mục tiêu nghiên cứ u :.......................................................................................... 32
2.2. Nội dung nghiên cứu............................................................................................32

III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ..................................................................... 34
IV. KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u VÀ THẢO LUẬN................................................ 35
4.1. Tổng hợp vật liệu SBA-15.................................................................................. 35
4.2. Tổng hợp vật liệu Pt/ SBA-15............................................................................ 36


4.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quả trình tổng họp vật liệu SBA-15
.....................................................................................................................................37
4.3.1. Ảnh hưởng của thời gian già hóa..............................................................37
4.3.2. Ảnh huởng của p H .................................................................................... 39

4.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ già hóa............................................................... 40
4.4. Đặc trưng vật liệu nano Pt/SBA-15..................................................................41
4.4.1. Đặc trưng vật liệu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X ............................. 42
4.4.2. Đặc trưng vật liệu bằng phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua
(TEM)...................................................................................................................... 43
4.4.3. Đặc trưng vật liệu bàng phương pháp tán sắc năng lượng tia X (EDX)
49
4.4.4. Đặc trưng vật liệu bằng phương pháp hấp phụ - giải hấp N 2 ở nhiệt độ
77.35K.....................................................................................................................50
4.5. Nghiên cứu quá trình oxi hóa Glucose trên xúc tác Pt/SBA-15 ............54
4.5.1. Nghiên cứu phương pháp đánh giá nhanh bằng cáchđiều chỉnh pH..56
4.5.2. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của hệ xúc tác khác nhau đến quá trình oxỉ
hoá glucozơ............................................................................................................ 58
4.5.3. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình oxi hoá glucozơ

60
4.5.4. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian đến quá trình oxi hoá glucozơ

61
4.6. Tổng hợp muối canxi gluconat bàng quá trình oxi hóa glucozơ trên xúc tác
Pt/M CM -41................................................................................................................. 63
4.6.1. Điêu kiện phản ứng đê tạo muốicanxi gluconat[3]................................ 63
4.6.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Ca(OH )2 ......................................64
4.6.3. Phân tích sản phẩm muối canxi gluconat bàng các phương pháp IR,
AAS, MS, 1H-NMR và 13C-NMR..................................................................... 67


4.6.4. Phân tích sản phẩm canxi gluconat bằng phương pháp phổ hồng ngoại
(IR)...........................................................................................................................69
4.6.5. Phân tích sản phẩm canxi gluconat bằng phương pháp phổ khối lượng

(M S).........................................................................................................................70

V. KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO.......................................................... 71
5.1. Kết quả khoa học.................................................................................................71
5.2. Kết quả công b ố :.................................................................................................72
5.4. Kết quả đào tạo:...................................................................................................72
VI. TÀI L Ệ U THAM KHẢO...................................................................................... 72


MỞ ĐẦU
Những năm gần đây, nghiên cứu về Carbohydrate đã có bước phát triển
mạnh mẽ, đặc biệt trong lĩnh vực sinh học (glycobiology) và hóa sinh học
(glycobiochemistry). Carbohydrate cung cấp nguồn đường và nguồn năng lượng
dự trữ dồi dào như glycogen [16]. Thêm vào đó, chúng là thành phần chủ yếu
trong các mô thực vật (cellulose) và động vật - côn trùng, loài giáp xác (chitin).
Hơn nữa, Carbohydrate cũng tham gia vào cấu tạo acid nucleic DNA và RNA
[5,16]. Các nghiên cứu đã chi ra khả năng chuyển hoá từ các hợp chất
Cacbohydrat thành các sản phẩm hóa chất có tính ứng dụng cao trong đời sống,
trên nhiều lĩnh vực như: thực phẩm, dược phẩm: chống ung thư, thực phẩm chức
năng, chất tẩy rửa, hoá chất... Cacbohydrat ví dụ như sucrose, glucose, cellulose,
tinh bột... được xem là nguồn nguyên liệu lý tưởng cho thế kỷ 21 với các ưu
điểm nổi bật như: rẻ tiền, thân thiện với môi trường, và là nguồn c tái tạo được
nên có khả năng thay thế nguồn nguyên liệu hoá thạch đang dần cạn kiệt. Trong
đó, D - Glucose không chỉ là hợp chất cacbohydrat phổ biến nhất trong tự nhiên
mà còn được nghiên cứu rộng khắp vì các sản phẩm chuyển hóa của nó tham gia
vào nhiều lĩnh vực... D- Gluconic và các muối của chúng là sản phẩm quan trọng
trong công nghiệp, chúng được dùng như là tác nhân vòng càng (chelating agent)
cho các chất tẩy rửa tan trong nước hay phụ gia trong đồ hộp và thực phẩm, đặc
biệt là các ứng dụng trong dược phẩm [40], Tuy nhiên, quá trình oxi hóa DGlucozơ ỉà rất phức tạp vì nó sinh ra nhiều sản phẩm khác nhau. Vì vậy, việc tìm
ra xúc tác để có được các sản phẩm cần thiết là một yêu cầu cấp thiết.

Trước đây, theo phương pháp cổ điển sử dụng các chất oxi hóa mạnh như
Kali permanganate K M n 0 4, Kali dicromat K 2Cr 20 7 , Kali perclorat K M n 0 4... oxi
hóa Glucose. Phương pháp oxi hóa đồng thể này bộc lộ rất nhiều hạn chế như
không có tính chọn lọc cao, tác nhân oxi hóa rất đắt tiền, hiệu quả sử dụng thấp,

1


tạo nhiều phế thải rắn và rất khó khăn trong quá trình tách loại sản phẩm khi kết
thúc phản ứng. Gần đây, đã có rất nhiều công trình công bố sử dụng xúc tác sinh
học là emzym glucoseoxidase sản xuất acid gluconic trong môi trường pH 5.5 và
oxi dư. Phương pháp này thể hiện ưu điểm hơn; đó là tăng đáng kể hiệu suất phản
ứng, và độ chọn lọc sản phẩm. Tuy nhiên, quy trình này đặt ra nhiểu bài toán nan
giải cho các nhà công nghệ làm thể nào điều- khiển quá trình phản ứng nhất là
nhiệt độ và tách loại hoàn toàn enzym trong các sản phẩm sau phản ứng. Bởi
enzym còn dư lại nếu đưa vào có thể gây ra các biến đổi sinh học trong tế bào,
đột biến gen, quoái thai... Tuy phương pháp này vẫn được ứng dụng rộng rãi
trong công nghiệp nhưng một xu hướng mới cho quá trình oxi hóa chọn lọc
Glucose thành acid gluconic là xúc tác dị thể .
Từ khi họ vật liệu mao quản đầu tiên được tìm ra vào đầu thập niên 90 cho
đến nay đã có đã có rất nhiều vật liệu mao quản trung bình đã được tổng hợp và
nghiên cứu. Năm 1998, Zhao và các cộng sự đó điều chế ra họ vật liệu mới, được
kí hiệu là SBA-n, có cấu trúc lục lăng 2-D và 3-D (SBA-2, 3, 12, 15) hoặc lập
phương (SBA-1, 6, 16), trong đó nổi bật nhất là SBA-15. Với diện tích bề mặt
lớn, cấu trúc mao quản có độ trật cao, kích thước mao quản đồng đều và đặc biệt
là có độ bền nhiệt cao hơn hẳn các vật liệu mao quản trung bình khác, SBA-15 trở
thành vật liệu có khả năng ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực như xúc tác, tách
chất, hấp phụ, cố định enzym trong không gian mao quản cho tổng hợp hữu cơ
định hướng [8,11]. Việc phân tán các kim loại quý với kích thước nano trên nền
silic - cacbon có bề mặt riêng lớn đang là hướng đi mới để thực hiện các phản

ứng oxi chọn lọc trong điều kiện êm dịu. Pí vẫn được biết tới như một kim loại
quý có hoạt tính cao, kích hoạt nhiều loại phản ứng hữu cơ khác nhau như hydro
hóa, oxy hóa, hình thành liên kết C-C...[35]
Mục đích đặt ra của đề tài là chế tạo hệ vật liệu mao quản trung bình chứa
silic. Phân tán kim loại Pt kích thước nano phân tán trong mao quản. Nghiên cứu

2


quá trình oxi hoá glucozơ trên các hệ xúc tác này nhàm xác định các mối quan hệ
giữa tính chất xúc tác, kích thước mao quản cũng như các điều kiện thực nghiệm
và sự định hướng sản phẩm. Qua đó, tìm ra được các điều kiện thích hợp cho sự
chọn lọc axit gluconic. Tim hiểu khà năng ứng dụng cùa các sản phẩm này trong
lĩnh vực thực phẩm chức năng

3


I. TỎNG QUAN
1.1 . Họp chất cacbohirat- Nguồn nguyên liệu xanh cho công nghiệp hoá chất
Quá trình quang hợp trong tự nhiên hàng năm chuyển hơn 200 tỷ tấn
cacbon dưới dạng khí cacbondioxit C 0 2 thành cacbohidrat. Cacbohidrat là phần
lớn nhất của sinh khối (chiếm 75%) và là nguồn nguyên liệu giàu cacbon, có khả
năng tái tạo tự nhiên. Thực tế, chi khoảng 3-4% các sinh chất được con người sử
dụng làm thực phẩm và các mục đích khác, còn lại phần lớn nguồn sinh chất này
chưa được khai thác một cách hiệu quả. Trong những năm gần đây, nghiên cứu về
cacbohidrat đã có bước phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong lĩnh vực sinh học
(glycobiology) và hóa sinh học (glycobiochemistry). Các nghiên cứu đã chỉ ra
khả năng chuyển hoá các hợp chất cacbohidrat từ thực vật và động vật thành các
nguyên liệu cho các ngành công nghiệp cũng như tạo các sản phẩm có tính ứng

dụng cao trong đời sống, ở nhiều lĩnh vực như: thực phẩm, y dược, chất tẩy rửa,
hoá chất... [58]. Nguyên liệu từ biomass được chia thành hai loại chính: Các hợp
chất có phân tử lượng lớn như các hợp chất đường, lipit, các polime sinh học:
xenlulozơ, chitin, protein, ... thường dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp giấy,
dệt, vải sợi, ... và chuyển hoá thành các dạng este, ete đơn giản cho nhiên liệu
sinh học, dung môi sinh học,... Loại thứ hai chủ yếu là những hợp chất
cacbohidrat phân tử lượng thấp hơn thường là đơn vị của polisaccarit: glucozơ,
fructozơ, xylozơ, saccarozơ ... được dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá
chất. Quá trình chuyển hoá các hợp chất này tạo ra các sản phẩm có giá trị lớn
như các hoá chất trung gian, hoá chất tinh vi, dược phẩm, hoá chất nông nghiệp,
phụ gia chất lượng cao và là các khung lập thể cho tổng hợp hữu cơ [58,125].
Nguồn cacbohidrat được xem là nguồn nguyên liệu lý tưởng cho thế kỷ 21
với các ưu điểm nổi bật như: vô tận, rẻ tiền, thân thiện với môi trường, có khả
năng thay thế nguồn nguyên liệu hoá thạch đana ngày càng suy giảm. Theo dự
báo, đến năm 2030, nguyên liệu có nguồn gốc cacbohidrat sẽ thay thế 20% nhiên

4


liệu và 25% hóa chất tinh vi từ các nguồn nguyên liệu hóa thạch và đến năm
2040, sử dụng nguyên liệu sinh học và nguyên liệu hoá thạch sẽ ngang bằng nhau
[58]. Do vậy, các ngành khoa học nói chung, đặc biệt ngành hoá học vừa có tiềm
năng to lớn về khám phá nguyên liệu mới vừa đứng trước thử thách mới ỉà tìm
kiếm phương pháp nâng cao hiệu suất, độ chọn ỉọc các quá trình chuyển hoá hữu
ích từ các hợp chất cacbohidrat nhằm hoàn thiện khả năng áp dụng nguồn nguyên
liệu này trong công nghệ và cuộc sống.

1.2.Glucozơ - Nguồn gốc và sự chuyển hoá

.

D-glucozơ là một trong những hợp chất cacbohidrat phổ biến nhất và là đối
tượng nghiên cứu của nhiều quá trình chuyển hoá hữu cơ hiện nay. Trong tự
nhiên, D- glucozơ tồn tại rất phong phú trong các loại tinh bột như tinh bột ngô,
sắn, bột mì, lúa gạo, ... Ở Việt Nam nguồn tinh bột rất lớn, bên cạnh mục đính
làm lương thực thì tinh bột cũng là một nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công
nghiệp của Việt Nam như sản xuất phụ gia cho dung dịch khoan, phụ gia cho vật
liệu xây dựng và đặc biệt là nguyên liệu, tá dược cho dược phẩm. Hiện nay, ở
Việt Nam, glucozơ đã được sản xuất chủ yếu từ tinh bột sắn với mức khoảng
3triệu tấn/năm. Một số cơ sở lớn sản xuất glucozơ ở Việt Nam:
-

Công ty Minh Đường, Hoài Đức, Hà Nội: 30-40 tẩn/ngày.

-

Công ty Bánh kẹo Hải Hà (Cơ sở Việt trì): 10 tấn/ ngày.

-

Nhà máy đường Quảng Ngãi: 16 tấn/ngày.

-

Công ty đường Sông Lam, Thanh Hoá: 10 tấn/ngày

-

Công ty kỹ nghệ thực phẩm 19/5 Sơn Tây: 100 tấn/năm

5


Hexozơ có nhiều loại đồng phân nhưng đồng phân phổ biến và được ứng
đụng nhiều nhất là D-glucozơ. Ở trạng thái tinh thể, glucozơ tồn tại ở dạng vòng,
Khi hoà tan trong dung dịch, D-gỉucozơ tồn tại ở cân bằng 2 dạng mạch thẳng và
dạng vòng 6 cạnh với 5 nguyên tò c và 1 nguyên tử o , có 2 đồng phân loại này là
a-D-glucozơ và P-D-glucozơ.

H
H O -C *

H

' I ỉ!— /c * \
H HO/2\
HO
y
I
1Yi1
p-D-glucozơ

p

, YI 2

H—Ọ—OH
'
13
HO—C—H

H—C-^-OH
H -C -O H

Ĩh

s
CH2OH

H O -Ổ *

\
3\

^

5/CH2OH

c —<3
H

H \

- O H be ta

H

o

H O -é

HO—Ò------C~A_^
H HO/
1 Vi

CH2OH

-o
HO

--H
H

HO/2

-H

Ư.-D-£llỉC02ơ

OH
-OH aupha

Hình ỉ. 2: Cân bằng dạng thẳng và dạng vòng của D-glucozơ trong nước.

6


D-glucozơ không chỉ là nguồn thực phẩm mà nó còn là một tiền chất rất
quan trọng trong công nghệ vì sự chuyển hóa nó có thể tạo ra rất nhiều loại sản
phẩm ứng dụng trên nhiều lĩnh vực như: công nghệ hóa học, thực phẩm, dược
phẩm ...[15,106,116]. Hình 1.3 là một số hướng chuyển hoá glucozơ thành các

0

hoV

OH OH

Ỗh

y

V "

OH

0

Glucoza

\

Axit gluconic

Sorbitol
0

OH

Axit lactic

Axit tactric

sản phẩm có giá trị.

Hình 1.3: M ột sổ sản phẩm chuyển hoá của quả trình oxi hoả gỉucoĩơ

A xit glucaric: là sản phẩm oxi hoá ờ cả vị trí C1 và C 6 của glucozơ. Các nghiên
cứu cho thấy, chất này có khả năng làm giảm nguy cơ gây ung thư gan, ung thư

7


phổi [96]. Dần xuất phổ biến nhất của nó là canxi glucarat, là thành phần của
dược phẩm làm tăng sự bài tiết của gan.
Axit tactric: Sản phẩm oxi hoá cắt mạch glucozơ. Các hợp chất này là thành
phần của các dung dịch đệm axit/muối natri. Được sử dụng trong sản xuất rượu
vang như phụ gia ức chế sự oxi hoá. Trong thực phẩm và nước giải khát, axit
tactric được dùng như phụ gia tạo độ chua nhẹ. Axit tactric cũng được tìm thấy
trong một số loại quả chúi như chuối, nho và me.
Axit lactic: Cũng là sản phẩm của quá trình oxi hoá glucozơ. Trong công nghiệp
hiện nay, axit lactic được sản xuất từ quá trình lên men sử dụng enzym
Lactobacillus bacteria [113]. Axit lactic có tác đụng kích thích tiêu hoá. Trong y
dược, muối canxi lactat của axit này được sử dụng trong thuốc chống mòn răng,
chổng hiện tượng giòn xương. Muối natri lactat và kali lactat ỉà thành phần chính
của Ringer’s Solution hoặc Hartmann’s Solution (UK), các dung dịch tiêm giúp
người bệnh tỉnh lại nhanh (không bị choáng) khi mất máu do chấn thương, phẫu
thuật [25]. Trong công nghiệp, axìt lactic được sử dụng để chế tạo polime phân
huỷ sinh học.
Axit Acrylic không phải là sản phẩm sinh ra trực tiếp từ sự chuyển hóa D-glucozơ
mà là sản phẩm chuyển hoá sâu qua nhiều giai đoạn của D-glucozơ. Quá trình này

là minh chứng cho khả năng chuyển hoá tạo các sản phẩm công nghiệp từ nguồn
nguyên liệu cacbohyđrat thay vì từ các nguồn nguyên liệu hoá thạch. Tuy nhiên
những ứng dụng của axit Acrylic là rất quan trọng, nó là thành phần không thể
thiếu trong quá trình trùng hợp tạo polime như nhựa P.A, thủy tinh hữu cơ... Đặc
biệt dẫn xuất của nó là N-isopropyl acylamit CH2= CH - c o - NH - 1C 3H 7 khi
trùng hợp thu được polime có mạng lưới không gian. Các polime này có khả năng
siêu hấp thụ nước dung trong nông nghiệp để cung cấp nước cho các vùng hạn
hán. Đây cũng là polime ưa nhiệt với tính chất đặc trưng độc đáo là khả năng co
ngót và trương nở dưới tác động của sự thay đổi nhiệt độ, hiện đang được ứng

8


dụng nhiều trong y dược để chế tạo các hệ dẫn thuốc, trong đó đáng chú ý ỉà
polime nhạy nhiệt âm có khả năng trương nở ở nhiệt độ thấp và co ngót ở nhiệt độ
cao . Tính chất này làm phát huy cho hiệu quả sử đụng thuốc [53,79 ].
Hai hướng chuyển hoá chính giữ nguyên mạch c của glucozơ là oxi hoá
tạo axit gluconic và khử hoá tạo sorbitol.
Sorbitol là một sản phẩm của quá trình khử hóa D-glucozơ xảy ra trên nhóm CHO tạo thành chức -O H và phản ứng không làm thay đổi mạch c . Sorbitol
được sử dụng trong dược phẩm là thành phần trong thuốc ho xi-rô, là tiền chất
tổng hợp axit L-ascobic (Vitamin C). Sorbitol là một loại đường ít calo được sử
dụng trong đồ ăn hàng ngày như các loại đồ uống, kem, đường trong kẹo cao su
và trong thực phẩm dùng cho người bị tiểu đường. Trong lĩnh vực mỹ phẩm, nó
cùng với glyxerin được sử dụng làm chất giữ ẩm. Khi este hoá các nhóm OH của
sorbitol với các axit mạch dài như axit stearic, palmiíic, oleic, ... tạo ra các sản
phẩm dùng cho tá dược, chất dẫn thuốc và chất hoạt động bề mặt không ion [ 125,
127].
HỌ

H

Axit L-Ascorbic (Vitamin C)
HO

OH

OH

ỒH

OH

OH

OH

OH
.OCR

Sorbitol
OH

-Tá dược
-Chất dẫn
thuốc
-Chất
hoạt động
bề mặt

OH

(R: Gổc của axit oleic, palmitic, stearic, ...)

Hình 1.4: Một so sản phẩm chuyển hoá có giá trị từ sorbitol

9


Sản phẩm chuyển hoá của quá trình oxi hoá chọn lọc glucozơ giữ nguyên mạch c
- axit gluconic, cũng là một sản phẩm có nhiều ứng dụng trong y dược và thực
phẩm.

1.3. ứ n g dụng của axit gluconic và các muối gluconat
Axit gluconic là chất không ăn mòn, không bay hơi, không độc, và lă axit
hữu cơ êm dịu. Do có mùi thơm mát đặc trưng nên nó được áp dụng nhiều trong
công nghiệp thực phẩm, chế biến đồ uổng giải khát, rượu, nước trái cây [ 111 ,
119]... Axit gluconic và muối natri gluconat có khả năng tạo phức vòng càng
(chelator) rất hiệu quả trong môi trường pH kiềm, được đánh giá là tốt hơn cả các
cấu tử tạo phức truyền thống như EDTA, NTA và các chất tạo phức khác. Đặc
trưng này được khai thác trong các ứng dụng làm sạch kim loại, trong các quá
trình gia công nhôm và sắt, đặc biệt là các vật liệu bao bì đựng thực phẩm, dược
phẩm và làm chất tẩy rừa. Sản phẩm muối natri gluconat thô hoặc sản phẩm phụ
của quá trình còn được sử dụng làm phụ gia chậm đông của betong dùng trong
xây dựng [105, 119].
Trong các ngành công nghiệp thực phẩm, axit gìuconic được sử dụng là
phụ gia điều chỉnh độ chua, ức chế sự lên men. Dung dịch đậm đặc của axit
gluconic có tính khử trùng rất hiệu quả, đặc biệt là khả năng hạn chế sự tạo thành
nấm mốc trong thực phẩm. Axit gluconic được xếp vào danh sách các chất phụ
gia thực phẩm được phép sử dụng ở Châu Âu (E574). Tại Mỳ, Cục quản lý Thực
phẩm và Thuốc ƯSA-FDA chấp nhận coi axit gluconic và natri gluconat là phụ

gia an toàn sử dụng cho thực phẩm với lượng không hạn chế [52, 106],
Dạng vòng của axit gluconic, sản phâm glucono-delta lacton được sử dụng
làm phụ gia trong chế biến bánh nướng, chất làm đông protein trong sữa đậu
nành, sữa chua, phomát, sản xuất bánh m ỳ...[126]

10


Các muối gluconat nhận được từ quá trình oxi hoá gỉucozơ cũng là những
hợp chất có nhiều ứng dụng. Do tính an toàn, không độc mà các muối này ngày
càng được sử dụng nhiều trong thực phẩm và y dược. Từ một nghiên cứu của tác
giả A. Sura năm 2003, đến nay ở Nhật Bản đã sử dụng natri gluconat thay cho
natri clorua trong các sản phẩm proíein chiết từ thịt của cá [ 106] . Natri gluconat
được sử dụng như chất thay thế các photphat trong quá trình gia công Surimi (thịt
cá đã thái nhỏ) để làm tăng độ trắng và tính đàn hồi của sản phẩm cá. Natri và
kali gluconat có ảnh hưởng độc đáo lên vị giác: các tính chất không làm đắng khi
sử dụng cùng chất làm ngọt nhân tạo, chẳng hạn như saccarit, đường hoá học và
aspartame [105].
Một quá trình nghiên cứu nhàm cải thiện độ mềm của thịt của các nhà khoa
học trong trung tâm nghiên cứu thịt động vật u s đã chỉ ra khả năng hoạt hoá các
enzym làm mềm của muối Ca gluconat. Canxi gluconat còn được sử dụng để
chữa bệnh cứng cơ ờ dạng thuốc tiêm [134],
ửng dụng quan trọng nhất của axỉt gluconic và các muối gluconaí là trong
lĩnh vực y dược. Axit gluconic và các muối gluconat rất dễ tan trong nước, nên
thuận tiện cho các mục đích sừ dụng trong dược phẩm. Mặt khác khả năng tương
họp tốt của các sản phẩm này với nhũ tương làm cho chúng dễ được hấp thụ hơn.
Các ứng dụng dược phẩm của axit gluconic và một số muối gluconat được thống
kê trong bảng 1.2 :

Bàng 1.2. Các úng dụng trong dược phẩm cùa axit gỉuconic và dẫn xuất

Hợp chât

ứ n g dụng trong dược phẩm
Là tiền chất để tổng hợp vitamin c và các dẫn xuất gluconat. Là

Axit gluconic

thành phần của dung dịch thuốc tiêm.
Một số thuốc trên thị trường: Gluconic DMG, Gluco- Solution,

11


Là chất cân bằng điện giải cho người, thành phần của thuốc
chống cao huyểt áp. Bổ sung khoáng chất dạng tiêm với nồng độ
Muối natri
gluconat

lên đến 55g/l.
Một số thuốc trên thị trường: Chamber Brite, Sodium gluconate
solution, ...
Là chất cân bằng điện giải cho người. Bổ sung khoáng chất dạng
tiêm với nồng độ lên đến 55g/l.

Muối kali
gluconat

Thành phần của thuổc lợi tiểu, thuốc chữa viêm loét miệng, hỗ
trợ chống ung thư ruột kết, ...
Một số thuốc trên thị trường: Kaligluconat 595

Muối canxi gluconat là liệu pháp canxi cho bệnh thiếu canxi
thông qua các liều thuốc bổ xung canxi, chống giòn xương, chữa
bệnh cứng cơ, chữa còi xương, suy dinh dưỡng, thuốc trợ tim,

Muối canxi

thuốc điều trị bỏng gây ra bởi axit ílohidric. Đặc biệt hiện nay,

gluconat

một số nghiên cứu còn chỉ ra khả năng sinh kháng thê chông ung
thư ruột kết, trực tràng của muối này [61].
Một số thuốc trên thị trường: Sừo Davita Solusol, Canvit'D,
Calcium gluconate 10 %
Thành phân của thuôc chữa bệnh thiêu máu do thiêu săt, bô xung

Muối sắt
sắt cho cơ thể.
gluconat
Một số thuốc trên thị trường: Ferovit
Muôi kẽm
gluconat

Là thành phân của thuôc cảm thông thường, chữa các vêt
thương sâu, và các bệnh liên quan đển thiếu kẽm cho người.

Có thể thấy, axit gluconic và muổi của nó tham gia vào nhiều lĩnh vực, đặc
biệt là dược phâm, thực phẩm và các quá trình công nehệ ứns dụng. Nhu cẩu sử
dụng các muối trên thế giới hàng năm riêng cho dược phẩm và thực phẩm chức
12

năng là: 500000-700000 tấn natri gluconat, 8000-10000 tấn canxi gluconat, và
1000-2000 tấn kali gluconat [119, 129] và ngày càng tăng. Do vậy, nhu cầu sản
xuất axit gluconic trong công nghiệp là rất lớn.

1.4.Quá trình 0X1 hóa D-glucozơ
1.4.1. Các quá trình cổ điển òxi hóa glucoiơ:
Con đường oxi hoá glucozơ theo phương pháp cổ điển, thường sử dụng các
tác nhân oxi hoá mạnh, bàng quá trình oxi hoá đồng thể như dung dịch đậm đặc
Kali-permanganat K M n04, Kali-perclorat KCÌO 4... [41]. Một phương pháp oxi
hóa glucozơ khác là dùng nước brom trong một dung dịch đệm với một giá trị pH
từ 5-6. Sản phẩm là các axit andonic, thí dụ D-glucozơ cho axit D-gluconic. Ở
andozơ, nhóm andehit là vị trí nhạy cảm nhất nên phản ứng thường tạo thành các
sản

phẩm

chuyển

T ư ơ n g tự các ax it Y và

hoá

ở

vị

trí

này.

5 -h id ro x ica c b o x y lic , các ax it onic n ê u trê n dễ

tách nước để tạo thành các Y hoặc 8 -ỉacton, với sự ưu tiên tạo thành y -lacton. Sự
dễ bị oxi hóa của các andozơ đã được sử dụng cho nhiều phương pháp phân tích
đường cổ điển được áp dụng phổ biến trước đây, như thuốc thử Felinh, thuốc thử
Tolen.
Với các tác nhân oxi hóa mạnh hơn, thí dụ axit nitric H NO 3 đậm đặc,
k h ô n g chỉ nhóm an d eh it m à c ả n h ó m an co l b ậc m ộ t cũng bị oxi h ó a th à n h n h ó m

cacboxyl tạo sản phẩm là axit D-glucaric. Quá trình decacboxyl hoá thành các
phân tử mạch ngắn hơn cũng xảy ra. Hiệu suất và độ chọn lọc sản phẩm rất thấp.
Nhìn chung, phương pháp oxi hoá đồng thể cổ điển bằng tác nhân oxi hoá
mạnh bộc lộ hạn chế to lớn khó khắc phục là không có tính chọn lọc cao, hiệu
suất thấp, và rất khó khăn trong quá trình tách loại sản phẩm khi kết thúc phản
ứng. Hơn nữa, sử dụng các tác nhân oxi hoá đồng thể đắt tiền như K M n04,
K.CIO4 lại sinh ra các phụ phẩm độc hại như M n 0 2, HC1... Các quá trình này chỉ

13


cỏ ỷ nghĩa đánh giá tính chất sản phẩm và khả năng oxi hoả của các tác nhân mà
không thể ứng dụng để triển khai công nghệ.

1.4.2. Quả trình oxi hoá sinh hoc D-glucozơ với xúc tác enzynt
Trong cơ thể động vật, D- glucose được chuyển hóa hoàn toàn nhờ emzym
thành glucoiio delta lacton và sau đó mờ vòng trong sự có mặt của nước tạo thành
axit gluconic. Nhờ có quá trình chuyển hóa đường mà cơ thể có năng lượng hoạt
động và dự trữ.

H

ỎH

X
E FAD

E-FAD H2

V

Hình 1.6: Sự chuyến hóa glucoiơ trong cơ thế người

Trong công nghiệp, từ lâu, xúc tác enzym đã được sử dụng cho quá trình
oxi hoá glucozơ tạo thành các sản phẩm cuối cùng như etanol, axit butyric, axit
lactic, axit xitric... đồng thời có giải phóng ra sản phẩm khí như H2, C 0 2. Một sổ
quá trình sản xuất sử dụng xúc tác vi sinh- enzym mang lại hiệu quả cao hiện nay
như :
Quá trình lên men rượu tạo ra ancol etylic.
C ổH ^ O ố

enzvm >

2 C 2H 5O H +

14

CO'

Quá trình lên men butyric tạo ra axit butyric
C6H 120 6

ẽnzy m »

CH 3-CH 2-CH 2-COOH + 2 C 0 2

+

2H2

Axit butyric
Quá trình lên men lactic tạo sản phẩm là axit lactic - thành phần của sữa chua.

C6H 12O6

Lactobacillus bacteria

2 CH3-CHOH-COOH
Axit lactic

Từ những năm 1970, một số nghiên cứu đã dùng men glucodaza nhằm thúc
đẩy quá trình oxi hoá glucozơ tạo axit gluconic chọn lọc hơn [39].

H—ç —OH
OH—C—H

H -C -O H
Gluco daza

O H -C -H

H—c —OH

H“ C—OH

H -C -O H

H—c —OH

H—Ç -H

H—C -H

OH

OH

Từ đó, xu hướng sử dụng xúc tác enzym cho quá trình oxi hoá này vẫn tiếp tục
được phát triển đến nay với nhiều chủng enzym ngày càng hoàn thiện hơn.
Sự oxi hoá glucozơ tạo axit gluconic bởi nấm sợi ( filam enous fungi) sử
dụng chất xúc tác là enzym Glucozo oxidaza (E.c.1.1.3.4). Enzym này là một
Flavo-protein, lần đầu tiên được Muler tách chiết từ nước trái cây ép sử dụng men
Pénicillium glaucam. Quá trình này đã được phát triển th à n h quy trìn h cô n g nghệ
oxi hóa sinh học sản xuất axit gluconic lớn nhất hiện nay - Quy trình Aspergillus
Niger cung cấp hơn 60% lượng axit gluconic. (Hình 1.7 )

15

p-D-gluCtte

Gtuconk add
gỉncoM + JA O j —►gtnconỉc tudd

•

Hình 1.7: Quy trình Aspergillus Niger sản xuất axit glnconic

Trong quy trình này, enzym này được đưa vào dung dịch có nồng độ Dglucozơ cao, môi trường pH khoảng 5.5, nhiệt độ 45°c và điều kiện phản ứng dư
oxi. Ở điều kiện này, enzym Glucozơ oxidaza hoạt động tốt và cho hiệu suất của
quá trình khoảng 45% với sự chọn lọc 100% axit gluconic. Tuy nhiên, khi nhiệt
độ phản ứng lên trên 50°c, enzym mất hoạt tính xúc tác nhanh chóng. Mặt khác,
quá trình sản xuất axit gluconic theo con đường này luôn tạo ra sản phẩm phụ là
hydroperoxit H 20 2, chính là chất kìm hãm hoạt tính của enzym [106].
Quá trình sàn xuất axit gluconic sử dụng enzym gluco-oxidaza như đã trình
bày ở trên có ưu điểm là tăng đáng kể hiệu suất và độ chọn lọc sản phẩm axit
gluconic so với các phương pháp oxi hoá cổ điển bởi các tác nhân hoá chất khác
[41]. Tuy nhiên, quy trình công nghệ sản xuất này đặt ra một loạt các vấn đề
không nhỏ cho các nhà công nghệ hoá học là điều khiển qúa trình phản ứng và
tách loại hoàn toàn enzym khỏi các sản phẩm sau phản ứng bởi enzym còn dư lẫn
trong sản phẩm khi đưa vào cơ thể có khả năng gây ra các biển đổi sinh học
trong tế bào.

16


1.4.3.Phản ứng oxi hóa D-glucozơ với xúc tác dị thể
Phương pháp oxi hoá glucozơ bởi enzym hay oxi hoá vi sinh mặc dù đã

được ứng dụng sản xuất rộng rãi trong công nghiệp nhưng vẫn tồn tại nhiều
nhược điểm khó khắc phục khi áp dụng trên quy mô công nghệ lớn. Do vậy, nhu
cầu tất yếu đặt ra cho các nhà công nghệ là nghiên cứu, đề xuất, hoàn thiện
phương pháp sản xuất mới nhằm nâng cao hiệu qủa kinh tế và công nghệ so với
các phương pháp sản xuất hiện nay. Sự ra đời của xúc tác dị thể đã mang đến
nhiều phương án trả lời thiết thực cho câu hỏi này. Hiện nay đã có nhiều nghiên
cứu nhằm tìm kiếm phương pháp chế tạo các xúc tác có độ chọn lọc cao và bền
hoạt tín h cho q u á trìn h oxi h ó a g lu c o zơ v ớ i tác n h ân 0X1 k h ô n g k h í n h ư n g vẫn
chưa thu được nhiều kết quả như mong muốn. Vị trí c oxi hoá, sự định hướng các
sản phẩm và các quá trình 0X1 hoá thứ cấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tính chấthoạt tính của xúc tác, điều kiện phản ứng nhiệt độ, môi trường pH của dung dịch
phản ứng. Trong đó, bản chất xúc tác giữ vai trò quyết định đến sự định hướng
sản phẩm, độ chọn lọc và hiệu suất của quá trình oxi hoá glucozơ .
Thậm chí trong những điều kiện và xúc tác đặc biệt, quá trình chuyển hoá
D-glucozơ còn đồng thời cho cả sản phẩm khử hoá là sorbitol và sản phẩm oxi
hoá là axit gluconic (Phản ứng Cannizaro - Hình 1.10)
OH

OH OH 0

OH

2
OH

ỔH ÒH

OH ÕH

OH

Hình 1.10. Chuyển hoá gỉucozơ theo phản ímg Cannizaro

1.4.4. Xúc tác dị thể trên cơ sở các kìm loại chuyển tiếp
Đ A ’ HOC Q U O C G

« NỌI

'RUNG TÁr/ THÕNG TIN THƯ VIỆN

17


Hiện nay, các kim loại được sử dụng làm xúc tác chỉ giới hạn ừong 12 nguyên tố
nhóm VIII và nhóm IB trong bảng tuần hoàn. Các kim loại được sử dụng rộng rãi
nhất là các kim loại thuộc phân lớp 3d như Fe, Co, Ni và Cu; các kim loại thuộc
nhóm 4d như Rh, Pd, Ag, và các kim ỉoại thuộc nhóm 5d như Pt. Ru (4d) và Ir
(5d) chỉ được sử dụng giới hạn trong một số quá trình. Os không được sử dụng
làm xúc tác bởi oxit của nó là một chất độc. Au (5d) được coi là một xúc tác có
hoạt tính rất kém.
Tính chất xúc tác đáng quý của các kim loại nhóm VIII có được do nó chứa
tối đa các obitan hóa trị trống ở phân lớp 3d. Các nguyên tổ nhóm IB gồm Cu, Ag
và Au đã bị chiếm đầy hóa trị ở phân lớp d. Do có thể năng ion hóa trị thấp, Cu
và Ag dễ dàng mất các điện tử ở phân lớp d để tạo thành các obitan trống trên
phân lóp này. Trên thực tể, Cu và Ag đã được sử dụng làm xúc tác cho các quá
trình khác nhau trong công nghệ hóa học. Do Au có thể năng ion hóa cao (Au:
890 kJ/mol; Cu: 745 kJ/mol; Ag: 731 kJ/mol) nên về phương diện tạo thành các
liên kết trong phân từ thì Au kém hon so với Cu và Ag

' x Group
Valenb*

Orbital X.

8

3d

Fe

Co

Ni

Cu

NHj

G as o lin e

Fats

CHjOH

4d

9

Ru
■ '

rĩịỉliỉ

" ,

5d

IB

VIII

\ «

v

10

Rh

;

Pt

* Au

Noble

Cracking
-

Excld.

Base

Pd
Ag
Automobile EthyJene
Exhausts Epoxldation

Fine
Chemlals

Ir

11

Minor

Major

-¿iáfc

^Frontieç

Hình 6 : Các kim loại chuyên tiếp được sử dụng làm
chất xúc tác các quá trình công nghiệp
Những nghiên cứu về bề mặt và các tính toán về lý thuyết của Haruta đã cho
thây rằng không có sự phấp phụ và phân ly của H 2 và 0 2 trên bề mặt hạt Au nhẵn

18


ở nhiệt độ dưới 473 K. Điều đó cho thấy Au không có hoạt tính đối với quá trình

oxy hóa và hydro hóa. Trên thực tể các xúc tác vàng mang trên chất mang thích
hợp có hoạt tính rất kém so với các xúc tác kim loại nhóm Pt. Tuy nhiên có thể
nhận thấy rằng hầu hết các xúc tác của Au đã biết đều không có sự phân tán cao
trên chất mang so với các kim loại khác. Khi điều chế bằng phương pháp thấm,
các hạt Au thường có kích thước lớn hơn 30 nm, trong khi đó Pt thường chỉ có
kích thước khoảng 5nm. Nguyên nhân của sự khác nhau này là do nhiệt độ nóng
chảy của Au thấp hơn so với Pt và Pd (Au: 1336kJ? Pt:2042K, Pđ:1823K). Do ảnh
hưởng của hiệu ứng kích thước hạt, nhiệt độ nóng chảy của Au có đường kính
dưới 2nm thấp hon 573 K. Và những hạt vàng kích thước nhỏ này có huynh
hướng co cụm lại thành tập hợp đám dễ dàng hơn nhiều so với các hạt Pd và Pt
trong quá trình làm việc ở nhiệt độ trên 573K. Theo Jorge [24], hầu hết các xúc
tác Au trên chất mang trước đây đều có chứa các ion c r hoặc Na, lượng các ion
này phụ thuộc vào hàm lượng Au. Sự có mặt các ion này làm giảm rất nhiều tác
dụng xúc tác của Au. Sau đó, Haruta và các đồng nghiệp đã phát hiện ra ràng khi
Au được tạo thành dưới dạng các hạt hình cầu cẩu trúc nano trên các oxit kim loại
thì sẽ có hoạt tính xúc tác đặc biệt cao đối với phản ứng oxi hóa c o , ngay cả ở
nhiệt độ thấp 300K [21 ]. Sự phát hiện này đã dần dần thu hút được sự chú ý, quan
tâm nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học trong lĩnh vực xúc tác trên thế giới
trong những năm trở lại đây. Trên thực tế hoạt tính xúc tác của vật liệu phụ thuộc
chủ yếu vào kích thước hạt Au. Qua nhiều thí nghiệm các vật liệu xúc tác loại này
tác giả đã nhận thấy tốc độ phản ứng trên một đơn vị khổi lượng xúc tác tăng lên
khi khich thước hạt Au giảm xuống và kích thước hạt Au tối ưu là 3-5nm [9,50].
Kỹ thuật chế tạo vào là một yếu tố quan trong nhất đối với các tác dụng của xúc
tác. Các xúc tác nhận được từ phương pháp tủa phân huỷ (DP) hoặc đồng kết tủa
(CP) có hoạt tính cao hơn phương pháp thấm (IMP).

19


1.4.5. Xúc tác trên có sở Pt

Kim loại chuyển tiếp nhóm “d” sử đụng làm xúc tác tôt nhất. Kim loại
kiềm và kiềm thổ ít được làm xúc tác vì chúng dễ dàng chuyển sang trạng thái ion
trong điều kiện làm việc nên thường ứng dụng làm chất kích hoạt. Kim loại đất
hiếm “f ’ khó điều chế và quá khó khăn trong việc giữ chúng ở trạng thái kim loại
chuyển tiếp nên chủng được ứng dụng rộng rãi làm xúc tác ở dạng oxit, phụ gia
và chất mang [4].
Pt là kim loại quan trọng và phổ biến đùng làm xúc tác cho một số quá
trình chuyển hóa. Xúc tác Pt trên chất mang thường được điều chế bằng phương
pháp tẩm dung dịch muối Pt, sau đó xử lý nhiệt có sự tham gia của chất khử để
tạo ra các phân tử Pt kim loại nhỏ, hoặc các trạng thái oxit PtO, P í0 2.... Kích
thước của phân tử kim loại và phân bổ của chúng trên chất mang là thông số quan
trọng trong phản ứng. Các nghiên cứu cũng như thực tế xúc tác công nghiệp, phân
tử Pt với kích thước lớn hơn lOOnm không có hoạt tính [19].
Cấu trúc xúc tác Pt/ SBA-15 phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: phương pháp
điều chế, hàm lượng Pt, tính chất của SBA-15, điều kiện xử lý chất nền và
phương pháp đưa tiền chất HiPtClô lên bề mặt SBA-Ỉ5, điều kiện hoạt hóa. Sự
tiếp cận dung dịch tiền chất Pt lên bề mặt mao quản của chất nền đóng vai trò
quan trọng, ảnh hưởng tới hàm lượng và sự phân bố của pha hoạt động bên trong
mao quản.
Hàm lượng của Pt trên bề mặt mao quản cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tổ
như dạng thù hình, dung lượng hấp phụ của SBA-15, nhiệt độ phân tán và mật độ
dung dịch Pt... Khi nhiệt độ quá cao, kim loại Pt trong Pt dễ bị kết tủa, sau khi sấy
hoặc hoạt hóa, chúng có thể kết tinh hoặc co cụm thành hạt, bít tắc mao quản và
làm thay đổi hoạt tính xúc tác.
Khi nghiên cửu về quá trình oxi hóa c o đối với hệ xúc tác Pt/ S n 0 2,
Kanđoi và một số tác giả đã cho thấy xúc tác này có hoạt tính cao hơn khi chỉ có

20

Pt hoặc S n 0 2 [39]. Tác giả cũng chỉ ra ràng thành phần và bản chất của chất xúc
tác phương pháp chế tạo, nhiệt độ và thòi gian xử lý ảnh hưởng tới hoạt tính xúc
tác của vật liệu Pt/Sn02. Điều này là do cấu trúc của vật liệu thay đổi. Mergler khi
nghiên cứu một số vật liệu xúc tác trên cơ sờ Pt đã cho thấy ảnh hưởng của một
số xúc tác Pt/ S i0 2, Pt/ CoOx, Pt/ MnOx/ S i0 2 đối với quá trình oxy hóa c o .
Nguyên nhân của sự khác biệt này là. do các vật liệu xúc tác'khác nhau về sự phân
tán và hàm lượng kim loại trên chất mang cũng như tương tác giữa kim loại và
chất mang.
1.4.6 Các hiệu ứng liên quan tới kích thước nano trong xúc tác dị thể.
Vật liệu nano đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các lĩnh vực vật lý, hóa
học, sinh học...Đ ối với hóa học, vật liệu nano chủ yếu sử dụng và chế tạo dưới
dạng các chất xúc tác rắn vì hầu hết (80-90%) các quá trình hóa học công nghiệp
đều là các quá trình xúc tác dị thể. Xúc tác dị thể là một quá trình, trong đó chất
tham gia phản ứng thường ở pha khí (hơi) hoặc lỏng được xúc tác bởi các vật liệu
rắn (kim loại, oxit kim loại, zeolit, vật liệu mao quản nano...). Cuộc cách mạng
nano trong công nghệ xúc tác được khởi xướng từ những năn 1970-1980 đã, đang
đem lại những thành tựu to lớn. Vậy vì sao xúc tác nano lại có thể mang lại tầm
quan trọng tới vậy? Có lẽ bởi vì xúc tác dị thể mang theo nó những hiệu ứng đặc
biệt mà chỉ đạt ở kích thước nano mới có
a) Hiệu ứng hình học:
Sự tiếp xúc và khả năng tiếp cận các phân tử hay nguyên tử chất phản ứng và các
tiểu phân (nguyên tử, phân tử, cụm nguyên tử ...) của chất xúc tác càng thuận lợi
về mặt năng lượng, hình học, tỉ lượng thì phản ứng xúc tác càng dễ xảy ra. Người
ta nhận thấy rằng, các cụm kim loại có số nguyên tử càng ít thi số nguyên tử bề
mặt càng lớn. Các hạt nano vàng Au có phần trăm nguyên tử bề mặt như sau:

21