THUYẾT TRÌNH xúc tác OMS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOATPHCM
KHOA KTHH

XÚC TÁC OMS
GVHD:ThS Trần Mai Phương
SVTH:Vũ Thò Diễm Tuyết 60602852
Lê Thò Hồng Phượng 60601877
P304B9, HK082


MỤC LỤC
1.
2.
3.
4.
5.

Tổng quan:
Tính chất của OMS
Các đặc trưng hoá lý
Phương pháp tổng hợp
Ứng dụng


1. Tổng quan:
• Giới thiệu về OMS
-OMS (Octahedral Molecular Sieves) là
rây phân tử bát diện ,có thể tồn tại dạng
cấu trúc lớp hoặc cấu trúc ống. Cấùu trúc
đó tạo nên bởi những ô cơ sở MnO6 có
dạng khối bát diện.

CẤU TRÚC OMS

0

0

M

+

6,9 A

M

4,6A

+

Cấu trúc OMS-1.

Cấu trúc OMS-2.


OMS: Octahedral Molecular Sieves

Liên kết góp chung góc

Khối bát diện MnO6

Liên kết góp chung cạnh


Phân loại OMS dựa vào cấu trúc lỗ xốp Manganoxide



OL: cấu trúc dạng lớp
OMS :cấu trúc dạng xoang


Vật liệu
OL-1

Cấu trúc bát Kích thước
diện
(A0)
Lớp MnO6
7

Diện tích bề
mặt riêng

OL-2

Lớp MnO6

Pyrolusite

Xoang 1x1
MnO6

2.3

OMS-1

Xoang 1x1
MnO6

6.9

20-30m2/g

OMS-2

Xoang
2x2MnO6

4.6

70-80m2/g

OMS-3

Xoang
3x3MnO6

9.2

2. Tính chất của OMS
1. Khả năng trao đổi kim loại
-Mg2+,K+ trong các lỗ xốp có khả năng
trao đổi bằng kim loại khác có kích thước
tương hợp như:Rb+, Cu 2+ Fe3+ , Ni2+
,Co2+….
- không làm thay đổi cấu trúc ban đầu,
kích thứớc lỗ xốp


2. Kh nng hp ph

-Haỏp phuù ủửụùc kim loaùi naởng nhử
Pb2+, Hg2+, Hydrocacbon
1:NaA
2:ZSM-5
3:NaX
4:ALPO4

5:VPI-5
6:Pyrolusite
7:OMS-2
8:OMS-1
9:OMS-3



3. Khả năng xúc tác

- kích thước lỗ xốp khác nhau

có khả năng xúc tác cho phản
ứng rất khác nhau

VD: OMS có kt lỗxốp từ 4.6-6.9A0 thích
hợp cho pư oxyhoá hoàn toàn và oxyhoá
chọn lọc các hydrocacbon thơm, phân
huỷ H2O2 khử NOx thành N2


3. Các đặc trưng hóa lý của
OMS:
Có 5 PP xác đònh tính chất lý hoá của OMS:

1.
2.
3.
4.
5.

PP nhiễu xạ Ronghen-XRD
PP phân tích nhiệt trọng lượng TGA
PP BET xác đònh bề mặt riêng
PPđo SEM
PP xác định số oxy hoá


Phương pháp nhiễu xạ Ronghen –
XRD

-phân tích cấu trúc mạng tinh thể
Gọi θ:góc phản xạ của tia trên bề mặt thể phân tích
Ta có ptrình Vult-Bragg:
λ = 2dsinθ
d: khoảng cách 2 mp nguyên tử thuộc mạng lưới của tinh thể phân tích
λ : bước sóng tia phản xạ


Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng
– TGA
-

Khảo sát tính chất vật lý của vật liệu thay đổi theo nhiệt độ
Với 1lượng nhỏ mẫu sẽ cho thông tin về độ bền nhiệt của vật liệu với độ chính xác rất cao.


Phương pháp BET xác đònh bề mặt riêng
PTrình BET:

Diện tích bề mặt riêng:
-20
S = Vm/MxNxSMx10

2
(m /g)

M:khối lượng phân tử của chất bò hấp phụ
23
N=6.02*10
SM: bề mặt cắt của phân tử bò hấp phụ

Phöông phaùp ño SEM(Scanning electron
microscopes)
Sử dụng electron thay thế cho ánh sáng để
phóng to hình ảnh của vật cần quan sát
thông qua một dãy các thấu kính nam châm.
Độ phóng đại :
M = W/w
M: độ phóng đại
W:độ rộng của ống catod CRT
W:độ rộng của chùm tia elecron


PP xác định số oxy hóa
•
•
•

- Dựa trên cơ sở chuẩn độ lượng iod sinh ra khi cho OMS oxy hóa KI
- phương trình :
MnOx +2(x-1)KI + 2xHCl→MnCl2+KCl

+(x-1)I2+ (x-1)H2O


PP tổng hợp OMS1

KMnO4

Tạo tủa
Solgel

OL-1

Thủy nhiệt

OMS-1


PP tổng hợp OMS-1
OL-1:

•
•
•

Chỉ số oxi hóa của OL-1 3.6-3.7 gần bằng OMS-1→yếu tố quan trọng để chuyển hóa
OL-1 thành OMS-1.
OL-1 cũng được tạo nên từ các ô cơ sở Mn06 có cạnh và góc chung,khoảng cách
o
giữa 2 lớp là 7A
Cấu trúc OL-1 :[K,Na]Mn14O27.21H2O2


Tổng hợp chất nền OL-1
Tạo tủa:

Dd KMnO4
Dd NaOH

Khuấy trộn
Già hóa gel
Lọc rửa
Sấy ở 120oC
OL-1

Dd Mn2+,Mg2+


Tổng hợp chất nền OL-1
Solgel:

Dd KMnO4
Dd KOH

Khuấy trộn
Già hóa gel
Nung 400oC
OL-1

Dd glucose


Tổng hợp chất nền OL-1
Solgel:

•

Trong pp này cyclodetrin có thể bị oxy hóa bởi KMnO4 với sự hình thành của các sol OL-1. Sự già hóa và s ự nung gel ở 400oC d ẫn đ ến s ự k ết

tinh OL-1. Cỡ hạt làm bằng pp này to hơn các pp khác.

Tạo tủa:

•

Phản ứng của KMnO4 và Mn2+ tạo cỡ hạt của OL-1 nhỏ nên có thể chuyển hóa thành OMS-1. Độ kết tinh của phương pháp này thấp hơn so
với pp solgel và sự giải hấp nhiệt của oxy đặc trưng cho những chất tạo thành bằng pp tủa.

•

Sự hiện diện của oxy trong pp này sẽ ít hơn trong pp solgel


Tổng hợp OMS-1 từ OL-1
Khuấy trộn mạnh
KMnO4
MgCl2

NaOH,MnCl2,MgCl2

Khuấy trộn mạnh
Gìa hóa gel
Lọc rửa
Khuấy trộn
Lọc rửa
Xử lí autoclave
Lọc rửa

Sấy

OMS-1


Tổng hợp OMS-1 từ OL-1
•

Tổng hợp OMS-1 bằng pp thủy nhiệt OL-1 thành OMS-1. Trong quá trình tổng hợp OL-1 tiếp theo giai đoạn tủa OL-1 người ta cho trao đổi
ion với cation Mg2+,sau đó xử lí trong autoclave ở nhiệt độ từ 150-175oC trong vài ngày. OMS-1 thu đ ược có cỡ hạt r ất nhỏ,b ề mặt riêng
khoảng vài chục m2/g,và có một lượng đáng kể các bề mặt khuyết tật. Sự có mặt của ion Mg2+ làm cho OMS-1 có đ ộ k ết tinh cao hơn và bền
nhiệt hơn OL-1.

•

Nếu ta thêm muối kim loại chuyển tiếp vào trong giai đoạn khuấy trộn mạnh thì sẽ có sản phẩm [M]-OMS-1

•

OL-1

+

Mg

2+

→

Mg-OL-1 →

OMS-1

→ [M]-OMS-1


PP tổng hợp OMS-2
1.

Nung:

Ưu: pp đơn giản.
Nhược: thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao hơn pp hồi lưu,kích thước lớn,diện tích bề mặt riêng nhỏ,ít khuyết tật trong mạng tinh thể

2.

Solgel:

Ưu: sp có độ bền nhiệt cao hơn pp hồi lưu và pp nung.
Nhược: Kích thước hạt lớn,diện tích bề mặt riêng nhỏ,ít khuyết tật trong mạng tinh thể và ít lỗ trống oxy trong cấu trúc mạng.

3.

Hồi lưu:

Ưu:sp có bề mặt riêng lớn,có chỉ số oxy hóa trung bình của mangan lớn nh ất,có nhiều khuyết tật ,nhiều lỗ tr ống oxy trong cấu trúc m ạng,kích th ước h ạt nh ỏ và có
nhiều tâm acid nhất.
Nhược: pH phải ổn định trong suốt quá trình h ồi lưu.

4.

Thủy nhiệt.