Xúc tác mới trên cơ sở hệ bismuth molybdate cho phản ứng oxy hóa chọn lọc propylen thành acrolein

BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Xúc tác mới trên cơ sở hệ Bismuth-molybdate cho
phản ứng oxy hóa chọn lọc
Propylen thành Acrolein
GVHD: PGS.TS Lê Minh Thắng
Nhóm 6
Lớp: Hóa dầu 1,2 – K50


Nội dung
 Tổng quan
 Thực nghiệm

 Kết quả nghiên cứu
- Cấu trúc và thành phần pha các mẫu xúc tác
- Hoạt tính các mẫu xúc tác

 Kết luận


Tổng quan
 Phản ứng:

CH2=CH-CH3 + O2

 Xuc
  tac

→

CH2=CH-CHO +H2O

 Các loại xúc tác đã sử dụng và đã được nghiên cứu
- Xúc tác đồng, Atimoan –Sb, Molipdat.
- Hệ xúc tác Bi – Mo
- Hệ xúc tác đa cấu tử dựa trên hệ Bi - Mo


Tổng quan
 Cơ chế phản ứng trên hệ xúc tác Bi-Mo: Hai giai đoạn

quyết định nhất là tách Hα và vận chuyển oxy vào mạng lưới
xúc tác.


Hướng nghiên cứu
 Nghiên cứu xúc tác Bi-Mo bổ sung oxit kim loại ( TiO2,

MgO, SnO2 …)  tìm ra xúc tác mới có hoạt tính tốt nhất.

 Nghiên cứu tổng hợp chất mang ZrO2 và tẩm mẫu xúc bổ

sung oxit mà có hoạt tính tốt nhất lên chất mang đã tổng hợp,
kiểm tra hoạt tính của xúc tác được mang trên chất mang


Thực nghiệm
 Tổng hợp xúc tác BiMo bổ sung các oxit kim loại

Quy trình tổng hợp xúc tác Bismut molybdat

 Tổng hợp chất mang

Thực nghiệm

Quy trình tổng hợp chất mang


Thực nghiệm
 Tẩm xúc tác BiMo bổ sung SnO2 lên chất mang ZrO2

Quy trình tẩm xúc tác lên chất mang


Các phương pháp phân tích cấu trúc xúc
tác
 Phương pháp hấp phụ đa lớp BET

 Phương pháp nhiễu xạ tia X – XRD

 Phương pháp kính hiển vi điện tử SEM, TEM


Thực nghiệm
 Sơ đồ phản ứng xác định hoạt tính xúc tác
 Chế độ phản ứng: nhiệt độ 350o – 500oC, mxt = 0,1÷0,2g


Kết quả nghiên cứu

 Xúc tác BiMo có bổ sung TiO2


xúc tác Bi Mo bổ sung hàm lượng nhỏ TiO2



Hoạt tính xúc tác tăng không nhiều so với xúc tac BiMo



Mẫu 0,5% mol TiO2 là có hoạt tính cao hơn cả



Ở nhiệt độ cao 500oC có sự tăng hoạt tính do giảm sự thêu kết và tăng độ dẫn
oxy khi có mặt Ti


Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác BiMo có bổ sung TiO2
 Xúc tác Bi Mo bổ sung hàm lượng lớn TiO2

 Hoạt tính tăng đáng kể, lớn hơn xúc tác bổ sung lượng nhỏ TiO2
 Có xảy ra hiệp trợ xúc tác
 Nguyên nhân có thể do phân tán xúc tác lên TiO2 có SBET cao (SBET = 54 m2/g)


Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác BiMo có bổ sung một số kim loại khác

 Thành phần pha

 Xúc tác beta BiMo chủ yếu là pha β
 Xúc tác bổ sung MgO chứa chủ yếu pha β và có một chút pha γ
 Xúc tác bổ sung SnO2 chứa chủ yếu pha γ và có một chút pha α, β
 Xúc tác bổ sung CeO2 chứa chủ yếu pha α.


Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác BiMo bổ sung một số kim loại khác
 Hoạt tính xúc tác

 Tốc độ tiêu thụ propylen và tốc độ tạo thành acrolein tăng tương ứng với nhau
 Xúc tác có bổ sung SnO2 có hoạt tính cao nhất do Sn có tính dẫn oxy tốt nhất.


Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác trên chất mang ZrO2
 Tổng hợp chất mang

 Diện tích bề mặt khá cao ≈ 100m2/g
 Khi nung ở nhiệt độ cao bề mặt riêng giảm
 Mẫu nung cùng NaCl có độ giảm bề mặt riêng nhỏ hơn mẫu không nung cùng NaCl


Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác trên chất mang ZrO2
 Tổng hợp chất mang

Đường hấp phụ và nhả hấp phụ của mẫu ZrO2 sau nung 600oC cùng NaCl

 Xuất hiện vòng trễ
 Đây là vật liệu mao quản trung bình.


Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác trên chất mang ZrO2
 Tổng hợp chất mang


Thành phần pha
2θ=27,76

Intensity, a.u

350

2θ=31,12
2θ=50,32

300

2θ=34,24

250

2θ=24,4

2θ=55,78
ZrO2 nung 600 - D2

200

150

100

ZrO2 nung 600 cung NaCl - D3
50

20

30

40

50

2 theta, degree

60

Giản đồ XRD hai mẫu ZrO2
 Giản đồ khá giống nhau, hai mẫu đều cùng ZrO2 tinh khiết
 Mẫu nung cùng NaCl có hạt nhỏ hơn do cường độ peak nhỏ hơn
 NaCl có tác dụng chống thêu kết, làm hạt nhỏ và đều

70

Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác trên chất mang ZrO2
 Tổng hợp chất mang


Kích thước hạt

ảnh chụp TEM mẫu ZrO2 sau nung 600oC cùng NaCl

 Kích thước hạt khá nhỏ và đồng đều nhau, khoảng 8nm


Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác trên chất mang ZrO2
 Hoạt tính xúc tác mang trên chất mang
toc do tao tahnh acrolein, mol/g.s

toc do tieu thu propylen, mol/s.g

hiet do phan ung,
oC
TC1

TC2 nhiet do phan ung, oC
beta + 12% SnO2

TC2

TC1

 Tốc độ tiêu thụ tăng tương ứng với tốc độ tạo thành acrolein khi nhiệt độ

tăng đặc biệt ở nhiệt độ cao.

 Hoạt tính xúc tác có chất mang thấp hơn xúc tác không có chất mang, do

lượng xúc tác chính nhỏ.


Kết quả nghiên cứu
 Xúc tác trên chất mang ZrO2
 Hoạt tính xúc tác BiMO bổ sung SnO2 trên chất mang
toc do tao tahnh acrolein mol/g.s

nhiệt độ phản ứng, oC
beta + 12% Sn
TC2

TC1

Tốc độ tạo thành acrolein tính trên một đơn vị xúc tác chính
 Hiệu suất sử dụng xúc tác trên chất mang cao hơn khi không có chất mang, do

sự phân tán tâm hoạt tính lên mao quản chất mang.


Kết luận
 Bổ sung TiO2 đã làm tăng hoạt tính của xúc tác mới so với xúc

tác BiMo ban đầu đặc biệt tại lượng lớn có hiệp trợ xúc tác. Tìm

được hàm lượng tối ưu TiO2 bổ sung là 75%mol
 Mẫu xúc tác bổ sung 12% SnO2 có hoạt tính cao nhất trong các

mẫu xúc tác bổ sung oxit kim loại Mg, Ce, Sn, Ti.
 Tổng hợp thành công chất mang ZrO2, diện tích bề mặt mẫu

ZrO2 chưa nung là 133m2/g, tẩm xúc tác BiMo bổ sung SnO2
lên chất mang. hiệu suất sử dụng xúc tác trên chất mang cao hơn
khi không mang trên chất mang → tiết kiệm xúc tác.
 Hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tối ưu hóa hàm lượng xúc tác

mang trên chất mang để đạt hoạt tính cao nhất.


Em xin chân thành cảm ơn!!