4590-16460-1-PB

T¹p chÝ Hãa häc, T. 47 (3), Tr. 313 - 320, 2009

NGHIÊN CứU ĐặC TRƯNG, CáC HIệN TƯợNG XảY RA TRONG
QUá TRìNH ĐIềU CHế V HOạT TíNH CủA XúC TáC AuY CHO
PHảN ứNG OXI HóA HON TON TOLUEN
Đến Tòa soạn 11-7-2008
Phạm Thanh Huyền1*, Lê Thị Nh Quỳnh2, Đo Văn Tờng1
1
Khoa Công nghệ Hóa học, Trờng Đại học Bách khoa H Nội
2

Đại học Phạm Văn Đồng
abstract

Gold catalysts supported on zeolite Y were prepared by ion-exchange. The catalysts were
characterized by XRD, TGA/DTA, IR, SEM and TEM. It is shown that gold crystallites are
deposited on framework of zeolit and zeolit structure is not deformed after being dried at 110oC
and calcined at 400oC. The average size of the gold particles depends on the gold content of the
support. The complete oxidation of toluen in air was carried out over AuY. Catalytic activity was
tested at temperature of 250 to 400oC. Toluene was converted completely to COx. No organic
byproducts were detected. Catalytic activity depends on temperature, gold content and time on
stream.

I - Giới thiệu
Trớc đây Au chỉ đợc ứng dụng trong lĩnh
vực trang sức, tiền tệ, công nghiệp điện tử, còn
trong lĩnh vực xúc tác thì Au đợc coi l không
có hoạt tính. Gần đây, các nh khoa học đà thấy
đợc khả năng xúc tác của Au v thấy rằng đây
l một xúc tác có hoạt tính cao nếu đợc phân
tán ở kích thớc nano [1]. Khi Au đợc mang

trên chất mang, xuất hiện hiệu ứng điện tử giữa
Au v chất mang lm cho Au trở nên hoạt động
[2]. Từ đó xúc tác chứa Au đà đợc ứng dụng
thnh công cho phản ứng oxi hóa CO ở ngay
nhiệt độ phòng [3] v hiện đang đợc nghiên
cứu cho phản ứng oxi hóa hon ton hợp chất
hữu cơ dễ bay hơi (VOCs).
Chất mang cũng đóng vai trò quan trọng
trong xúc tác. Zeolit l một chất mang có nhiều
u điểm: có diện tích bề mặt riêng lớn, khả năng
trao đổi ion, tính chất chọn lọc hình dạng, khả
năng phân tán kim loại v hấp phụ tốt, [4, 5].

Do vậy nghiên cứu các hiện tợng xảy ra trong
quá trình điều chế xúc tác AuY bằng phơng
pháp trao đổi ion sẽ góp phần lm sáng tỏ bản
chất v đặc trng của hệ xúc tác ny. Trong
công trình ny chúng tôi cũng nghiên cứu phản
ứng oxi hóa hon ton toluen trên xúc tác
Au/zeolit Y nhằm đánh giá hoạt tính v tìm ra
các điều kiện tối u cho phản ứng.
II - Thực nghiệm
Xúc tác 3 - 12% Au/Y đợc điều chế bằng
phơng pháp trao đổi ion giữa dung dịch
HAuCl4 v zeolit NaY.
Cân chính xác 2 g zeolit NaY cho vμo 200
ml dung dÞch HAuCl4 đà đợc điều chỉnh đến
pH = 6 bằng dung dịch NH3 (khối lợng HAuCl4
đà đợc tính toán tơng ứng với lợng Au cần
trao đổi với NaY). Khuấy trên máy khuấy từ ở

80oC (tuỳ theo hm lợng Au trao đổi m thời
gian khuấy sẽ khác nhau). Sau đó đem lọc rửa
313


ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
đợc chụp trên máy 120 KV TEM Philips EM
400 T có kết nối với hệ EDXS tại trờng Đại
học Trento (Italia). Mẫu đợc đa lên đế đỡ l
mng phim bằng cacbon với lới Cu (400
mesh).
Hm lợng Au đợc xác định trên máy
quang phổ ICP Spectro Ciros tại trờng Đại học
Trento (Italia).
Hoạt tính xúc tác đợc đánh giá qua phản
ứng oxi hóa toluen bằng không khí. Quá trình
đợc tiến hnh trên sơ đồ dòng vi lợng với 0,3
gam xúc tác v 0,7 gam thạch anh (vai trò chất
độn), nhiệt độ phản ứng thay đổi trong khoảng
250 - 400oC, tốc độ dòng không khí l
48ml/phút, tỉ lệ toluen/không khí l 1/19.
314

III - Kết quả thảo luận
1. Nghiên cứu đặc trng xúc tác
a) Phân tích nhiệt TGA/DTA
Kết quả phân tích nhiệt của mẫu Au9Y
đợc trình by trong hình 1.
Pic thu nhiệt tại 97,42oC thể hiện quá trình
mất nớc vật lý của xúc tác. Pic ny nhỏ chứng

tỏ lợng nớc vật lý trong xúc tác không nhiÒu.
SETARAM Labsys TG- 9%Au/Y
2

20
Exo

544.38 Heatflow / uM

197,4 290,5
10

0
548,7 d TG /%/min

97,42
0

370
-2

200
21.22%

-10

dTG / % /m in

TG (% ), Heatflow / uV

nhiÒu lần cho hết ion Cl- (thử bằng dung dịch
AgNO3). Xúc tác đợc sấy ở nhiệt độ từ 60 110oC, mỗi lần nâng lên 10oC v kéo di trong
1h, tổng thời gian sấy l 6h. Sau khi sấy, xúc
tác đợc nung ë nhiƯt ®é 400oC trong 2h, tèc ®é
gia nhiƯt lμ 5o/phút.
Đặc trng xúc tác đợc nghiên cứu bằng các
phơng pháp: TGA/DTA, IR, XRD, TEM, ICP.
Ph©n tÝch nhiƯt TGA vμ DTA đợc tiến hnh
trên máy SETARAM Labsys TG tại phòng phân
tích nhiệt, Khoa Hoá học, Trờng KHTN,
ĐHQG H Nội. Các mẫu phân tích đợc đặt
trong chén cân Pt, nung trong môi trờng nitơ từ
nhiệt độ phòng đến 800oC, tốc độ gia nhiệt l
5oC/phút.
Mẫu xúc tác rắn đợc phân tích hồng ngoại
IR theo kỹ thuật ép viên với KBr trên máy
Nicolet 6700 Spectrometer của Perkin Elmer (tại
phòng thí nghiệm công nghệ hoá dầu v vật liệu
xúc tác, Trờng Đại học Bách khoa H Nội).
Các mẫu đợc phân tích ở nhiệt độ phòng trong
vùng bớc sóng 400 4000 cm-1.
Giản đồ XRD đợc ghi trên máy D8
Advance - Brucker - Đức (tại Khoa Hoá học,
Trờng Đại học KHTN, ĐHQG H Nội v tại
Phòng thí nghiệm Công nghệ lọc hoá dầu v vật
liệu xúc tác, Trờng Đại học Bách khoa H
Nội). Chế độ phân tÝch: èng ph¸t tia X b»ng Cu
víi b−íc sãng Kα = 1,54056 , điện áp 40 KV,
cờng độ dòng điện 40 mA, nhiƯt ®é 25oC, gãc
qt 2θ = 5 - 70o, bớc quét 0,1o v.v

-4
-20
5,08%

TG /%
1,9%

-30
0

200

400

600

-6
800

Temperature (oC)

Hình 1: Giản đồ DTA/TGA của
xúc tác Au9Y
Pic toả nhiệt tại 197,4oC có thể l do quá
trình phân huỷ tiền chất của Au, tơng ứng trên
đờng dTG l điểm thay đổi cấu trúc tại khoảng
200oC, quá trình ny lm giảm 21,22% trọng
lợng.
Đờng dTG thể hiện pic thay đổi cấu trúc tại

370oC. Từ 270 đến 465oC mẫu giảm 5,08%
trọng lợng, trong khoảng ny, mẫu có xu
hớng tỏa nhiệt nhẹ. Trong quá trình điều chế
xúc tác chúng tôi đà dùng NH4OH để điều chỉnh
pH của dung dịch tiền chất. Trong quá trình trao
đổi cation với NaY thì NH4+ đà trao đổi với NaY
tạo NH4Y, khi gia nhiệt đến trên 300oC, NH4Y
bắt đầu phân hủy thnh NaY lm cấu trúc xúc
tác bị thay đổi, đồng thời trọng lợng xúc tác
giảm.
Trong khoảng 465 582oC mẫu mất 1,9%
trọng lợng đồng thời xuất hiện 1 pic toả nhiệt
tại 547,48oC v 1 điểm thay đổi cấu trúc tại
544,38oC, đây có thể l do quá trình mất nớc


cấu trúc, dehydroxyl v tách nhôm của zeolit.
Từ 582 760oC mẫu giữ nguyên trạng thái,
không thay đổi trọng lợng. Từ 760oC trọng
lợng xúc tác giảm nhanh chứng tỏ xúc tác bị

phá vỡ cấu trúc.
b) Phân tích hồng ngoại (IR)
Phổ hồng ngoại của các mẫu xúc tác NaY,
Au9Y sấy v nung đợc trình by trên hình 2.
Nicolet 6700 FT-IR Spectrometer

Title
NaY
9%Au/Y say, chua nung

9% Au/Y da nung

568.2

686.0

456.1
458.4

458.0

765.9

570.4

1: NaY

989.8

3480.6

1007.8

2: Au-NaY sÊy

30

20

3: Au-NaY nung

993.4

40

1649.0

50

1401.6

1645.8

3418.2

60

3479.1

%Transmittance

1639.7

1

70

686.0

766.9

2
80

566.5

3

90

763.7

100

pho chong 4

10
0
3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

Wavenumbers (cm-1)

Number of background scans:128
Number of sample scans: 128
Resolution: 2 cm-1

Hình 2: Phổ hồng ngoại của các mẫu NaY, AuY sau sÊy vμ sau nung
Phỉ hång ngo¹i cđa mẫu AuY sau sấy v
cha nung, ngoi các cực đại hÊp thơ cã trong
phỉ cđa NaY cßn xt hiƯn mét cực đại hấp thụ
tại số sóng 1404,6 cm-1. Pic ny l đặc trng cho
dao động của nhóm NH4+ [8]. Có pic nμy lμ do
®· dïng NH4OH ®Ĩ ®iỊu chØnh pH của dung
dịch. Trong quá trình trao đổi cation với NaY thì
NH4+ đà trao đổi với NaY tạo NH4Y. Khi sấy
xúc tác ở 110oC chỉ lm bay hơi nớc m không
phân huỷ đợc NH4+ nên trên phổ hồng ngoại
xuất hiện pic đặc trng cho NH4+ tại 1404,6
cm-1. Tuy nhiên NH4+ dễ bị phân hủy ở nhiệt độ
cao nên khi nung xúc tác ở 400oC thì NH4+ bị
phân huỷ thnh NH3 bay đi v do vậy trên phổ
hồng ngoại của mẫu AuY đà nung không xuất
hiện pic ny. Điều ny hon ton phù hợp với
kết quả của quá trình phân tích nhiệt.
Ngoi ra trên phổ của mẫu AuY sau sấy
(cha nung) còn xuất hiện pic tại 3200 cm-1 l
do khi trao đổi có một lợng nớc đi vo khung
zeolit, sau sấy lợng nớc ny vẫn còn, sau khi

nung lợng nớc ny mất đi v pic ny bị mất.

c) Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)
+ Nghiên cứu ảnh hởng của pH đến quá
trình trao đổi ion
pH đóng vai trò quan trọng trong quá trình
trao đổi trên zeolit. Theo ti liệu [6] thì trong
môi trờng axit mạnh zeolit sẽ bị phá vỡ cấu
trúc tinh thể. Ngoi ra, trong môi trờng axit
mạnh có thể xảy ra trao đổi giữa các ion Na+ v
H+, do đó khó xác định mức độ trao đổi của
cation kim loại muốn đa vo zeolit v sự trao
đổi giữa cation kim loại khác với zeolit xảy ra
khó. Còn trong môi trờng kiềm, cation đa hoá
trị có thể bị thuỷ phân v tách ra dới dạng
hydroxit (Mm(OH)n(m - n)+), v do đó có thể xảy ra
trao đổi không đơng lợng. Chính vì nguyên
nhân đó, cần quan tâm đến yếu tố pH của dung
dịch trao đổi trớc khi trao đổi, cũng nh những
thay đổi trong quá trình trao đổi ion.
Kết quả XRD của các mẫu zeolit trao đổi
ion với Au tại các pH khác nhau đợc thể hiện
trên hình 3 v 4.

315


Au-NaY and NaY

Lin (Cps)

3000

2000

1000

0
5

10

20

30

40

50

60

70

2-Theta - Scale

Trong quá trình trao đổi ion Au víi NaY,
khi gi÷ pH = 2 cđa dung dịch HAuCl4, kết quả
phân tích XRD của mẫu xúc tác thu đợc (hình
3) cho thấy cấu trúc zeolit bị phá vỡ. Các pic đặc

trng cho zeolit NaY (tại góc 2 = 5o) không
còn, nền phổ cao, không phẳng chứng tỏ mẫu đÃ
bị mất dạng cấu trúc tinh thể v chuyển gần nh
hon ton về dạng vô định hình v xuất hiện các
pic đặc trng cho SiO2.
Khi trao đổi ở pH = 6 (hình 4) thì các pic
đặc trng cho NaY vẫn còn giữ nguyên. Tuy
nhiên cờng độ v độ rộng của pic giảm chứng
tỏ Au đà đợc trao đổi v đi vo cấu trúc của
zeolit. Ngoi ra còn thấy các pic đặc trng cho
Au xuất hiện với cờng độ mạnh t¹i gãc 2θ =
38,2 vμ 44,4o. Ngoμi ra, kiĨm tra pH trong suốt
thời gian trao đổi thì pH của dung dịch đợc ổn
định.
ảnh hởng của điều kiện sấy, nung
Trên hình 5 so sánh pic của tinh thể Au ( tại
góc 2θ = 38,2 vμ 44,4o.)cđa mÉu xóc t¸c sau sÊy
vμ sau nung ta thÊy pic ë mÉu nung cã c−êng độ
cao hơn sau sấy. Mẫu sau sấy có pic đặc trng
của NaY (tại góc 2 = 5o) có cờng độ mạnh
hơn nhiều so với pic của Au, ngợc lại ở mẫu
sau nung thì cờng độ của pic Au mạnh hơn
cờng độ pic của NaY. Điều ny cho thấy khi
tăng nhiệt độ thì Au kết tinh tốt hơn.

Hình 4: Phổ XRD của của xúc tác Au9Y
trao đổi ở pH = 6
AuY- dried and calcined

Y

Au

3000

Lin (Cps)

Hình 3: Phổ XRD của xúc tác Au9Y
trao ®ỉi ë pH = 2

HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 12/06/07 # Huye n - Mau NaY - File : 12-6-0 7 # 35-6 - NaY.raw - Type: 2 Th/Th locked - Star t: 5.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.050 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 2 5 °C (Room) Operation s: Import
HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 27/06/07 #Huyen - Mau 9%A u/Y - File: 27-0 6-07- Mau 9% Au-Y.raw - Type : 2Th /Th locked - Start: 2.000 ° - End : 70.000 ° - Step : 0.050 ° - S te p time: 0.6 s - Temp .: 25 °C (Ro
Operation s: Import
38-0240 (I) - Faujasite-Na, syn - Na 2.06Al2S i3.8O11.63 ·8 H2O/1.03Na2O·Al2O3·3.8SiO2·8H2O - Y: 40.69 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Cubic - a 24.7700 0 - b 24.77 000 - c 24 .7 7000 - alph a 90.000 - beta 9 0.0
86-2237 (A) - Quartz low - SiO2 - Y: 18.75 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91300 - b 4.9 1300 - c 5 .4 0400 - alph a 90.000 - beta 9 0.000 - g amma 120.000 - P rimitive - P 3121 (152) - 3 - 112 .9 64 - I/I
04-0784 (*) - Gold, syn - A u - Y: 20.83 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Cubic - a 4.07860 - b 4.0 7860 - c 4 .0 7860 - alph a 90.000 - beta 9 0.000 - g amma 90.0 00 - Face- ce ntred - Fm-3 m (225 ) - 4 - 67.8474 -

∗Nung

2000

SÊy
1000

NaY
0
5

10

20

30

40

50

60

70

2-Theta - Scale

H×nh 5: Phỉ XRD cđa mÉu Au9Y sau
sÊy, nung so với mẫu NaY
Trên phổ cho thấy cờng độ pic đặc tr−ng
cho pha tinh thĨ Au (t¹i 2θ = 38; 44,5 v 64,5o)
tăng dần đồng thời cờng độ pic đặc trng cho
zeolit Y giảm từ mẫu Au3Y đến Au12Y, chứng
tỏ lợng Au đợc trao đổi tăng dần. Kích thớc
tinh thể Au có thể tính toán dựa trên các kết quả
thu đợc của phổ XRD theo phơng trình
Sherrer [7]. Với kích thớc tinh thĨ Au n»m
trong kho¶ng 22,25 - 31,62 nm (b¶ng 1), các
tâm xúc tác nano Au ny có thể xúc tác cho
phản ứng oxi hóa hon ton các hợp chất hữu cơ
dễ bay hơi.

c) Nghiên cứu ảnh hởng của hm lợng Au

d) ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua TEM v
phân tích ICP

Hình 6 so sánh phổ XRD của các mẫu xúc
tác với hm lợng Au khác nhau.

ảnh TEM của mẫu Au9Y đợc trình by
trên hình 7.

316




Au

Au12Y

300



Au9Y

Lin (Cps)
200

Au6Y
Au3Y

100

NaY
0
5

10

20

30

40

50

60

70

2-Theta - Scale

Hình 6: Phổ XRD của các mẫu AuxY

1
1

Au

Hình 7: ảnh TEM v phổ EDXS tại vị trí 1 của mẫu Au9Y
Trên ảnh TEM của mẫu Au9Y ta thấy các
hạt Au (chấm đen- đợc chứng minh l Au trên
phổ EDXS) có kích thớc nằm trong khoảng 20
- 40 nm. Ngoμi ra ta cßn thÊy râ cÊu tróc mao
quản rất đồng đều của chất mang zeolit Y. Điều
ny chứng minh sự tồn tại của các hạt Au trong
hệ thống mao quản của Y, chứng tỏ Au v đợc
trao ®ỉi vμo hƯ mao qu¶n cđa Y.
Cịng víi mÉu xóc tác ny, chúng tôi đà tiến
hnh phân tích ICP để xác định hm lợng Au
trong xúc tác, kết quả thu ®−ỵc mÉu chøa 9%
Au (b»ng víi l−ỵng Au ®· tÝnh toán ban đầu),
nh vậy ton bộ lợng Au trong dung dịch trao
đổi cation đà đi vo trong mao quản zeolit Y.
2. Nghiên cứu hoạt tính xúc tác cho phản ứng
oxi hóa hon ton toluen

a) ảnh hởng của nhiệt độ phản ứng
Để tìm ra nhiệt độ tối u cho phản ứng,
chúng tôi đà tiến hnh phản ứng trên mẫu xúc
tác Au9Y, với nhiệt độ thay đổi từ 250 - 400oC.
Kết quả phản ứng sau 30 phút đợc trình by
trong hình 8.
Từ kết quả thu đợc ở đồ thị hình 8 cho
thấy, độ chuyển hoá tăng dần khi tăng nhiệt độ.
Độ chuyển hoá tăng mạnh từ 250 đến 300oC v
sau đó tăng chậm, đến gần 350oC thì độ chuyển

hoá tăng không đáng kể v không thay đổi ở
400oC. Nh vậy 300 - 350oC l nhiệt độ tối u
nhất cho phản ứng. ở nhiệt độ thấp (250oC), các
sản phẩm trung gian cha chuyển hoá đợc hết
thnh CO2 v H2O, hơn nữa khả năng khuếch
tán thấp, nên các sản phẩm ny bị giữ lại bên
trong mao quản zeolit lm cản trở sự hấp phụ vμ
317


b) ảnh hởng của hm lợng xúc tác
Khảo sát ảnh hởng của hm lợng Au
trong xúc tác AuY chúng tôi tiến hnh phản ứng
với các mẫu xúc tác AuxY ở nhiệt độ 350oC, sau
30 phút phản ứng. Kết quả phản ứng trình by
trong đồ thị hình 9.
Đồ thị 9 cho thấy, độ chuyển hoá toluen
tăng dần theo hm lợng xúc tác từ 3% đến
9%Au, đạt cực đại tại mẫu 9%Au v sau đó lại
giảm ở mẫu 12%Au. Độ chuyển hoá tăng theo
hm lợng Au từ mẫu 3% đến 9%Au đợc giải
thích l do số tâm hoạt tính tăng nên đà xóc tiÕn
ph¶n øng x¶y ra nhanh (thĨ hiƯn ë c−êng độ pic
đặc trng cho Au tăng trong phổ XRD).
Qua bảng 1 ta thấy kích thớc tinh thể Au
tăng theo hm lợng Au trao đổi với zeolit. Khi
hm lợng Au tăng lên 12% đà xảy ra sự tụ tập
các hạt nhỏ l¹i t¹o h¹t cã kÝch th−íc lín. KÝch
th−íc h¹t Au tính theo phơng trình Sherrer

hon ton phù hợp với kết quả đo đợc khi chụp
ảnh TEM. Các hạt Au với kích thớc nano ny
chính l các tâm xúc tác cho phản ứng oxi hóa
hon ton toluen.
Với mẫu Au12Y thì độ chuyển hoá lại giảm
l do khi hm lợng Au quá cao, các tinh thể
vng không phân tán ở trạng thái đơn lớp m kết
tinh lại lm cho kích thớc hạt vng v bề mặt
hoạt tính của xúc tác giảm, do vậy lm giảm khả
năng hấp phụ toluen [1]. Nh vậy hm lợng tối
u nhất cho xúc tác l 9% Au.
100
90

C (%)

tiếp xúc của toluen v oxi lên tâm hoạt tính nên
độ chuyển hoá toluen thấp. ở nhiệt độ cao, các
sản phÈm trung gian dƠ dμng oxi hãa s©u thμnh
CO2 vμ H2O khuếch tán ra ngoi, không cản trở
sự hấp phụ của oxi v toluen lên tâm hoạt tính
nên độ chuyển hoá toluen tốt hơn.

50
250

Au3Y

22,25

Au6Y

29,1

Au9Y

31,62

Au12Y

30,69

c) ảnh hởng của thời gian lm việc
Độ chuyển hoá toluen thay đổi theo thời
gian đợc khảo sát trên mẫu AuY ở nhiệt độ
350oC. Kết quả đợc trình by trong hình 10.
Hình 10 cho thấy lúc đầu xúc tác có hoạt
tính rất cao, ở 5 phút đầu ®é chun ho¸ toluen
nh− lμ hoμn toμn, lóc nμy c¸c tâm hoạt tính cha
318

300

350

400

Nhiờ t ụ (oC)

Hình 8: ảnh hởng của nhiệt độ đến độ

chuyển hoá toluen

100
90

C (%)

d, nm

70
60

Bảng 1: Kích thớc tinh thể Au tính
theo phơng trình Sherrer
Xúc tác

80

80
70
60
50
3

6

9

12

Ha m lng Au (%)

Hình 9: ảnh hởng của hm lợng xúc tác
đến độ chuyển hoá toluen
bị che phủ bởi các sản phẩm trung gian v cốc.
Sau đó độ chuyển hoá giảm dần theo thời gian
phản ứng, hoạt tính xúc tác giảm nhanh trong
150 phút đầu, sau đó thì giảm chậm hơn. Nh
vậy sau thời gian phản ứng thì cốc v các sản
phẩm trung gian cha kịp phân huỷ đà che lấp
các tâm hoạt tính lm cho độ chuyển hoá toluen
bị giảm. Chỉ sau 210 phút lm việc độ chuyển
hoá giảm tõ 99% xuèng cßn 33%.


Ảnh hưởng của thời gian
100

C(% )

80
60
40
20
0

(a)
0

30

60

90

120 150 180 210 240

Thời gian (phỳt)

Hình 10: Quan hệ giữa thời gian phản ứng v
độ chuyển hoá toluen

Để giải thích nguyên nhân mất hoạt tính xúc
tác chúng tôi đà kiểm tra sự thay đổi bề mặt của
xúc tác trớc v sau phản ứng bằng phơng
pháp SEM (hình 11).
Từ hình 11 cho thấy trớc phản ứng xúc tác
AuY có cấu trúc tinh thể với những hạt lớn kích
thớc 2 m (đo theo SEM), sau phản ứng ngoi
những hạt lớn còn xuất hiện những đám hạt nhỏ
với kích thớc 0,1 - 0,2 m. Những hạt nhỏ ny
chính l cốc tạo ra sau phản ứng. Sự hình thnh
cốc trên bề mặt còn dễ dng nhận thấy bằng mắt
thờng qua sự đổi mu của xúc tác từ mu tím
hoa c sang mu đen. Cốc tạo ra bám trên bề
mặt, bịt các mao quản, che lấp các tâm hoạt tính
của xúc tác không cho toluen tiếp xúc với các
tâm hoạt tính, do vậy đây chính l nguyên nhân
đà lm mất hoạt tính của xúc tác.
IV - Kết luận

- ĐÃ điều chế đợc xúc tác AuY bằng
phơng pháp trao đổi ion. Độ pH tối u của
dung dịch trao đổi từ 6 - 7, kích thớc tinh thể
Au tăng khi hm lợng Au trao đổi tăng v nằm
trong khoảng 22,25 - 31,62 nm (tÝnh theo
Sherrer), 20 - 40 nm (theo TEM)
- ĐÃ lý giải đợc các hiện tợng xảy ra đối
với mẫu xúc tác trong quá trình sấy, nung, cấu
trúc xúc tác không bị thay đổi ở nhiệt độ nung
400oC. Khi tăng nhiệt độ thì các hạt Au di
chuyển sâu vo bên trong mao quản zeolit v

(b)

Hình 11: Hình ảnh kính hiĨn vi ®iƯn tư qt
(SEM) cđa mÉu Au9Y tr−íc (a) v sau phản ứng
(b)

khả năng phân tán của Au tăng lên. Xúc tác bị
vỡ cấu trúc ở nhiệt độ trên 760oC.
- Hoạt tính xúc tác phụ thuộc hm lợng
Au, mẫu Au9Y với hm lợng Au 9% l tốt
nhất, nhiệt độ phản ứng tối u l 350oC.
- Hoạt tính xúc tác giảm nhanh sau một thời
gian phản ứng (210 phút), nguyên nhân mất
hoạt tính chủ yếu do cốc tạo thnh bám trên bề
mặt v nằm trong mao quản che lấp các tâm
hoạt tính của xúc tác.
Lời cảm ơn: Chúng tôi xin chân thnh cảm ơn
PGS. TS. Tạ Ngọc Đôn, Trờng Đại học Bách

khoa HN đà cung cấp zeolit Y cho đề tμi.
Tμi liƯu tham kh¶o
1. Geoffrey C. Bond, David T. Thompson.
Catalysis by Gold, Catal. Rev - Sci. Eng., 41
(3 & 4), 319 - 388 (1999).
2. La ThÕ Vinh. LuËn ¸n tiÕn sÜ Hãa häc,
§HBKHN (2006).
3. M. Haruta. Catal. Today, 36, 153 (1997).
4. C. Y. H. Chao, C. W. Kwong, K. S. Hui.
Potential use of a combined ozone and zeolit
system for gaseous toluene elimination.
Journal of Hazardous Material (in press)
(2006)
5. Hiroshima Einaga, Shigeru Futamura.
Catalytic communication, 557 - 560 (2007).
319


6. Mai Tuyên. Xúc tác zeolit trong lọc hoá dầu,
Nxb. Khoa häc vμ Kü thuËt, Hμ Néi (2004).
7. V. Idakiev, T. Tabakova, A. Naydenow, Z-Y.
Yuan, B-L. Su. Appl. Catal. B: Environment
Tác giả liên hệ: Phạm Thanh Huyền
Khoa Công nghệ Hóa học
Trờng Đại học Bách khoa H Nội
Số 1 Đại Cồ ViÖt, Hμ Néi
Email:

320

63,178 - 186 (2006).
8. Zhengping Zhu, Zhenyu Liu, Shoujun Liu,
Hongxian Niu. Appl. Catal. B: Environment
30, 267 - 276 (2001).