Tiểu luận môn động học xúc tác vật liệu mao quản trung bình SBA 15

Đ Ề TÀI S Ố 14:

VẬT LIỆU MAO QUẢN TRUNG BÌNH
SBA-15


1.Gi ới thi ệu

Ảnh TEM của SBA-15

Ảnh SEM của SBA-15


1.1.Khái niệm
SBA-15 là vật liệu MQTB
Tên: SantaBarbaraAmorphous
Cấu trúc đối xứng lục lăng trật tự
Một thành viên trong họ vật liệu SBA
Được công bố vào năm 1998

1.2.Ưu điểm
Đường kính mao quản lớn(2÷ 30nm),
Độ bền thủy nhiệt cao.
Mao quản đồng đều,


Hình ảnh các mao quản trung bình trật tự của SBA-15 được nối với nhau qua cầu nối vi
mao quản


2. Tổng h ợp

Nguồn silic

Chất ĐHCT

Thời gian già hóa

Nhiệt độ nung

Yếu tố

pH dung dịch

etc….


Chất ĐHCT

(PEO)x(PPO)y(PEO)x

chuỗi EO

bề dày thành mao quản

nhóm PO

đường kính và
cấu trúc mao quản


2.1.Sự hình thành vật liệu SBA-15

Chất hoạt động bề mặt hòa tan trong nước hình thành nên pha
mixen, phần kị nước PPO nằm ở bên trong còn phần ưa nước PEO ở
phía ngoài của mixen.
TEOS chịu sự thủy phân ở trong nước hình thành nhóm silanol:

-Si-OR

+

H2O->

-Si-OH

+

ROH

Sự ngưng tụ theo kiểu oxo hóa hoặc ancol hóa hình thành nên silicaoligome:

Các silicaoligome này tương tác với mixen đã hình thành cấu trúc pha theo kiểu
tương tác S+X-I+( hay la…)


Tương tác giữa chất HĐBM và silicaoligome


Hình 2.1. Pha mixen dạng lập phương tâm khối của F127


ĐHCT Pluronic P123(EO20PO70EO20),

Ảnh hư ởng

Khi nồng độ P123
cao hơn 6% chỉ có
silicdioxit gel được
tạo thành.

Nồng độ P123 nhỏ hơn
0,5% chỉ tạo thành
silicdioxit vô định hình.


ĐHCT Pluronic P123(EO20PO70EO20),

Hình 2.3. Mixen Pluronic P123


Ngu ồn cung c ấp Si
Nguồn silic ảnh hưởng đến khả năng kết tinh, hình dạng,
kích thước hạt.
Nguồn khác:
Rơm, rạ, vỏ trấu

thủy tinh lỏng
Na2SiO3

TMOS,
(CH3O)4Si

TEOS, (C2H5O)4Si

 TEOS,TMOS là những nguồn silic tinh khiết không bị lẫn tạp chất.
 TEOS được chọn làm nguồn cung cấp silic cho quá trình tổng hợp SBA-15


2.2.Sơ đồ

Sơ đồ cơ chế tổng quát hình thành vật liệu SBA-15


Sơ đồ tổng hợp SBA-15


Bằng cách sử dụng các chất ĐHCT và nhiệt độ khác nhau có thể tạo ra SBA-15
với các kích thước mao quản, diện tích bề mặt, độ dày tường mao quản khác
nhau,.

Bảng 1: Ảnh hưởng của điều kiện tổng hợp (chất ĐHCT và nhiệt độ) đến sản
phẩm tổng hợp.
 


Hình 2.3:. Đường đẳng nhiệt hấp phụ –
giải hấp phụ N2 ở 77K của vật liệu
SBA-15 đã loại chất ĐHCT
 

Hình 2.4. là hình ảnh của vật liệu SBA-15 quan
sát bởi kính hiển vi điện tử quét JEOL 6300-F
F với các độ phóng đại khác nhau.

Kết quả cho thấy SBA-15 có dạng hình sợi (ống) và tạo
thành từng bó, với đường kính sợi khoảng 1μm.


Hình 2.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ N2 (a) và
đường phân bố kích thước mao quản của vật liệu SBA-15 (b)


3.Biến tính vật liệu mao quản trung bình
3.1.Gắn các nhóm chức năng lên bề mặt vật liệu
Tổng hợp trực tiếp

MPTMS(CH3O)3-Si(CH2)3-SH để gắn các nhóm thiol(-SH).

APTES-( NH2-(CH2)3-Si(C2H5O)3 để gắn các nhóm amin(-NH2)


Quá trình ngưng tụ tạo sản phẩm biến tính trực tiếp


Biến tính sau tổng hợp


3.2.Đưa kim loại hoạt động vào vật liệu

Trao đổi ion của chất định
hướng cấu trúc với cation
kim.

Tổng hợp thủy nhiệt trực
tiếp

Ngâm tẩm với các hợp chất
kim loại


4.Ứng dụng của vật liệu MQTB SBA-15
 Hấp phụ Vật liệu SBA-15 có diện tích bề mặt lớn nên số tâm hấp phụ nhiều

Xúc tác SBA-15 là những phân tử silicdioxit trơ, không có tâm xúc tác vì vậy SBA-15
thích hợp làm chất mang trong quá trình tổng hợp xúc tác


Trong công nghệ lọc–hóa dầu

Sử dụng Pt/TiO2-SBA-15 làm xúc tác cho quá trình hidrathóa benzandehit
Tổng hợp chất xúc tác Co-MoS2 trên chất nền SBA-15 xử lý lưu huỳnh
(HDS)


5. Nguyên nhân mất hoạt tính