Nghiên cứu chế tạo vật liệu zeolit x kích thước nano từ cao lanh và đánh giá khả năng hấp phụ isopropyl benzen của vật liệu chế tạo được

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ KIM

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU ZEOLIT X KÍCH THƯỚC NANO
TỪ CAO LANH VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
ISOPROPYL BENZEN CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO ĐƯỢC

Chuyên ngành : Kỹ thuật hóa học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Tạ Ngọc Đôn

Hà Nội – Năm 2010


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, các kết quả, số liệu trong bản luận văn hoàn toàn
được lấy từ nghiên cứu thực nghiệm và chưa từng được sử dụng để bảo vệ trước
một hội đồng nào. Tôi xin chịu toàn bộ trách nhiệm về những lời trên đây.
Hà Nội, tháng 11 năm 2010
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Kim


LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc của mình đến PGS.TS.
Tạ Ngọc Đơn, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tơi trong
suốt q trình thực hiện và hồn thành luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn các Thầy Cơ giáo thuộc Bộ mơn Hóa hữu cơ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong q
trình nghiên cứu.
Tơi cũng xin cảm ơn các Thầy Cô giáo Bộ môn Công nghệ tổng hợp Hữu cơ Hóa dầu, Khoa Cơng nghệ Hóa học; Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng Sau Đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; Bộ môn vật lý chất rắn - Khoa Vật lý - Đại học
Quốc Gia Hà Nội; các cô chú Viện vệ sinh dịch tễ - Bộ y tế đã tạo điều kiện và giúp
đỡ tơi hồn tất luận văn này.
Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Cơng nghệ
vật liệu – Trường Cao đẳng Hóa chất đã quan tâm giúp đỡ tơi trong suốt q trình
học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động
viên, tạo điều kiện giúp tơi hồn thành khóa học.
Hà Nội, tháng 11 năm 2010
Học viên

Nguyễn Thị Kim


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
I.1. Giới thiệu về zeolit ..................................................................................... 2
I.1.1. Khái niệm và phân loại zeolit ............................................................. 2
I.1.2. Cấu trúc tinh thể zeolit X ..................................................................... 3
I.1.3. Các tính chất của zeolit X .................................................................... 6
I.1.4. Ứng dụng của zeolit X ....................................................................... 12
I.2. Giới thiệu về Nanozeolit ......................................................................... 14

I.2.1. Lý thuyết tổng hợp tinh thể nanozeolit ............................................. 16
I.2.2. Cơ chế kết tinh ................................................................................... 20
I.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành nanozeolit............... 23
I.2.4. Tổng hợp nanozeolit........................................................................... 31
I.3. Cao lanh và ứng dụng của cao lanh .......................................................... 32
I.3.1. Thành phần hoá học và cấu trúc của cao lanh .................................. 32
I.3.2. Các tính chất cơ bản của cao lanh...................................................... 34
I.3.3. Ứng dụng của caolanh........................................................................ 35
I.4. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc đặc trưng nanozeolit..................... 36
I.4.1. Phương pháp phổ nhiễu xạ Rownghen (XRD)................................... 36
I.4.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (ỈR) ..................................................... 38
I.4.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ........................................... 40
I.4.4. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)................................. 41
I.4.5. Áp dụng phương pháp BET để xác định bề mặt riêng ....................... 42
I.4.6. Phương pháp phân tích nhiệt vi sai và nhiệt trọng lượng (DT-TGA) 43
CHƯƠNG II. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
II.1. Nguyên liệu và hóa chất .......................................................................... 45
II.2. Chuyển hóa cao lanh thành nanozeolit NaX............................................ 45


II.3. Phương pháp hấp phụ động nghiên cứu khả năng hấp phụ isipropyl benzen
của nanozeolit NaX ........................................................................................... 48
II.4. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất nanozeolit X ................. 51
II.4.1. Phương pháp đặc trưng cấu trúc ...................................................... 51
II.4.2. Phương pháp đặc trưng tính chất ..................................................... 52
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
III.1. Đặc trưng vật liệu nanozeolit NaX ........................................................ 55
III.1.1. Đặc trưng tính chất vật liệu nanozeolit NaX .................................. 55
III.1.2. Đặc trưng cấu trúc vật liệu nanozeolit NaX ................................... 56
III.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự tạo thành vật liệu nanozeolit NaX ........... 63

III.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nước..................................................... 63
III.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng SiO2 ..................................................... 66
III.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng muối .................................................... 68
III.2.4. Ảnh hưởng của thời gian kết tinh.................................................... 71
III.2.5. Ảnh hưởng của thời gian làm già.................................................... 73
III.3. Tính chất hâp phụ isopropyl benzen của vật liệu nanozeolit NaX ......... 75
III.3.1.Đường chuẩn isopropyl benzen........................................................ 75
III.3.2. Khảo sát thời gian hoạt hóa mẫu ..................................................... 76
III.3.3. So sánh khả năng hấp phụ của mẫu nanozeolit NaX tổng hợp được
với zeolit NaX ........................................................................................... 77
III.3.4.Độ bền hấp phụ của mẫu nanozeolit NaX........................................ 78
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 81


DANH MỤC HÌNH VẼ
CHƯƠNG I
Hình I.1. Các đơn vị cấu trúc sơ cấp của zeolit: Tứ diện SiO4 (a), AlO4- (b)
Hình I.2. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) trong zeolit
Hình I.3. Sự hình thành cấu trúc các zeolit A, X (Y) từ các kiểu ghép nối khác nhau.
Hình I.4. Cấu trúc khung mạng của zeolit X.
Hình I.5. Mơ hình hấp phụ para-xylen sử dụng tại Mỹ.
Hình I.6. Các vật liệu nanozeolit thương mại được tổng hợp từ hóa chất tinh khiết
Hình I.7. Tổng hợp nanozeolit trên chất nền giới hạn.
Hình I.8. Cơ chế kết tinh Silicalite-1.
Hình I.9. Cơ chế kết tinh loại FAU từ dung dịch gel.
Hình I.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ giai đoạn 2 tới kích thước tinh thể nanozeolit.
Hình I.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ KOH/SiO2 đến kích thước tinh thể nanozeolit LTL.
Điều kiện tổng hợp: T1=800C, t1=90 phút, T2=1900C, t2=40 phút
Hình I.12 Hình chụp SEM của nanozeolit ZSM-5 với sự thay đổi tỷ lệ SiO2/Al2O3

Hình I.13. Sơ đồ khơng gian mạng lưới cấu trúc của kaolinit
Hình I.14. Các vị trí trao đổi ion khác nhau đối với hạt kaolinit.
Hình I.15. Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể.
Hình I.16. Phổ IR trong vùng dao động tinh thể của một số loại zeolit.
Hình I.17. Nguyên lý của phương pháp nghiên cứu TEM và SEM.
Hình I.18. Hình ảnh vật thể 3D được chuyển thành ảnh dạng 2D.
Hình I.19. Hình ảnh (TEM) 3D của tinh thể Ag trên hạt Zeolit Y.
Hình I.20. Đồ thị xác định các thơng số của phương trình BET.
CHƯƠNG II
Hình II.1 Sơ đồ hấp phụ động isopropyl benzen.
CHƯƠNG III
Hình III.1. Phổ XRD của các mẫu XX72-12-3N, Zeolit NaX [3] và XX144-72a
chuẩn.


Hình III.2. Ảnh SEM của các mẫu XX72-12-3N (a), XX144-72a chuẩn (b) và Zeolit
NaX [3] (c)
Hình III.3. Ảnh TEM của mẫu XX72-12-3N.
Hình III.4. Phổ IR của mẫu XX72-12-3N (a) và mẫu zeolit NaX (b).
Hình III.5. Đường cong hấp phụ - nhả hấp phụ của mẫu nanozeolit NaX (a) và của
mẫu zeolit NaX.
Hình III.6. Phân bố lỗ xốp của mẫu Nanozeolit NaX và của mẫu zeolit NaX
Hình III.7. Giản đồ TGA - DTA của các mẫu Nanozeolit NaX và zeolit NaX
a – DTA ; b – TGA ; 1 – Nanozeolit NaX ; 2 – Zeolit NaX.
Hình III.8. . Phổ XRD các mẫu XX72-12-50H, XX72-12-70H, XX72-12-90H và
XX72-12-110H.
Hình III.9. Phổ XRD các mẫu XX72-12-3S, XX72-12-3.5S, XX72-12-4S, XX7212-4.5S.
Hình III.10. Phổ XRD các mẫu XX72-12-0NaCl, XX72-12-1NaCl, XX72-12-2
NaCl, XX72-12-3 NaCl.
Hình III.11. Phổ XRD của các mẫu XX72-06, XX72-12, XX72-18, XX72-24.

Hình III.12. Phổ XRD các mẫu XX12-12-3N, XX24-12-3N, XX48-12-3N. XX9612-3N
Hình III.13. Đường chuẩn Isopropyl benzen
Hình III.14. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa mẫu nanozeolit
NaX
Hình III.15. Đường cong hấp phụ và nhả hấp phụ của mẫu Nanozeolit NaX và
Zeolit NaX với cùng điều kiện hoạt hóa mẫu ở 3000C trong 2h.
Hình III.16. Khảo sát độ bền hấp phụ của mẫu nanozeolit NaX


DANH MỤC BẢNG
CHƯƠNG I
Bảng I.1. Dữ liệu cấu trúc cơ bản của một số zeolit thông dụng.
Bảng I.2. Dung lượng trao đổi cation của một số zeolit.
Bảng I.3. Kích thước phân tử và đường kính động học của một số phân tử chất bị
hấp phụ quan trọng.
Bảng I.4. Kích thước mao quản, đường kính động học và khả năng hấp phụ các chất
tốt nhất đối với một số zeolit thông dụng
Bảng I.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ SiO2/Al2O3 trong gel ban đầu lên tỷ lệ SiO2/Al2O3
của sản phẩm cuối và kích thước tinh thể nanozeolit thu được
Bảng I.6. Phân loại một số khoáng sét thường gặp theo thành phần 3 nguyên tố chủ
yếu Al, Fe, Mg (không kể Si).
CHƯƠNG III
Bảng III.1. CEC, AH2O, AC6H6 của các vật liệu.
Bảng III.2. Thông tin cấu trúc từ các phương pháp khác hóa lý.
Bảng III.3. Kết quả so sánh vật liệu Nanozeolit X và zeolit-X
Bảng III.4. CEC, AH2O, AC6H6, độ tinh thể và kích thước hạt tinh thể theo XRD của
các mẫu
Bảng III.5. Đặc tính hóa lý của các mẫu khi thay đổi hàm lượng SiO2.
BảngIII.6. CEC, AH2O, AC6H6, độ tinh thể và kích thước hạt tinh thể theo XRD của
các mẫu chỉ khác nhau về hàm lượng muối.

Bảng III.7. CEC, AH2O, AC6H6, độ tinh thể và kích thước hạt tinh thể theo XRD của
các mẫu chỉ khác nhau thời gian kết tinh.
Bảng III.8. CEC, AH2O, AC6H6, độ tinh thể và kích thước hạt tinh thể theo XRD của
các mẫu chỉ khác nhau thời gian làm già.


MỞ ĐẦU
Ngày nay, các zeolit đã được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành cơng
nghiệp với mục đích làm chất hấp phụ, xúc tác…do chúng thuộc họ vật liệu vi mao
quản, có kích thước đồng đều, có bề mặt riêng lớn, hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc
cao lại bền cơ, bền nhiệt và có thể tái sinh …[1], [12]. Chính vì những ưu điểm đó
của zeolit mà các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu về zeolit. Một trong những
hướng phát triển chính hiện nay là về nanozeolit. Đó là các zeolit có kích cỡ
nanomet. Do kích thước giảm xuống tới cỡ nanomet nên nanozeolit có nhiều tính
chất vượt trội so với zeolit cỡ micromet thơng thường như: khả năng hấp phụ tăng,
hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc tăng cao,…và nhiều tính chất mới xuất hiện mà có
thể ứng dụng trong các lĩnh vực mới như: quang điện tử học, y học…[21]. Ví dụ
trong phản ứng FCC dầu nặng, khi giảm kích thước hạt zeolit X thì sẽ tăng hoạt tính
xúc tác và cải thiện độ chọn lọc các sản phẩm nhẹ như xăng và sản phẩm trắng đồng
thời giảm sự hình thành coke trên bề mặt [40]. Vì thế, lĩnh vực nghiên cứu về
nanozeolit phát triển rất nhanh và hứa hẹn có nhiều ứng dụng to lớn hơn.
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu tổng hợp nanozeolit, nhưng hầu hết đều
đi từ hoá chất tinh khiết, đắt tiền. Hướng nghiên cứu tổng hợp nanozeolit từ cao
lanh, loại vật liệu sẵn có, rẻ tiền, chứa đồng thời cả silic và nhôm trong mạng lưới
cấu trúc, cũng thu được kết quả bước đầu. So với nanozeolit tổng hợp từ hố chất
tinh khiết thì nanozeolit tổng hợp từ cao lanh có nhiều lợi thế về mặt số lượng và
giá thành.
Ở Việt Nam nguồn tài nguyên cao lanh rất phong phú nên nếu tận dụng được
nguồn tài nguyên này để chế tạo ra những vật liệu nanozeolit có giá trị cao sẽ rất có
ý nghĩa. Kế thừa những kết quả đã đạt được trong việc tổng hợp nanozeolit, luận

văn này tiến hành nghiên cứu chuyển hoá cao lanh Việt Nam thành vật liệu
nanozeolit NaX, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp để tìm ra điều kiện tối
ưu cho quá trình tổng hợp và bước đầu nghiên cứu tính chất hấp phụ isopropyl
benzen của vật liệu tổng hợp được.

1


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
I.1. GIỚI THIỆU VỀ ZEOLIT
I.1.1. Khái niệm và phân loại zeolit
Zeolit là vật liệu vơ cơ, có cấu trúc aluminosilicat tinh thể với cấu trúc không
gian ba chiều, hệ thống lỗ xốp đồng đều và rất trật tự. Hệ mao quản trong zeolit có
kích thước cỡ phân tử, dao động trong khoảng 3 ÷12 Å [1], [8], [12].
Cơng thức hoá học của zeolit thường được biểu diễn dưới dạng [1], [2], [8]:
Mx/n.[(AlO2)x . (SiO2)y]. zH2O
Trong đó: - M là cation bù trừ điện tích khung, có hố trị n;
-

x và y là số tứ diện nhôm và silic, thông thường y/x ≥1 và
thay đổi tuỳ theo từng loại zeolit;

-

z là số phân tử nước kết tinh. Ký hiệu trong móc vng [ ] là
thành phần của một ơ mạng cơ sở.

Theo quy tắc Loewenstein, hai nguyên tử Al không thể tồn tại lân cận nhau,
nghĩa là trong cấu trúc của zeolit không tồn tại các liên kết Al-O-Al mà chỉ tồn tại

các liên kết Al-O-Si và Si-O-Si. Do vậy, theo qui tắc này, tỷ số Si/Al = 1 là giới hạn
dưới. Tuy nhiên, trong thực tế vẫn gặp trường hợp zeolit A có tỷ số Si/Al bằng
0,925 và bằng 0,94 [1].
Có nhiều tiêu chí để phân zeolit thành các loại khác nhau như : Dựa vào nguồn
gốc, đường kính mao quản, tỉ số Si/Al và hướng khơng gian của các kênh hình
thành cấu trúc mao quản…
Trong các kiểu phân chia trên, thì kiểu phân chia zeolit theo tỷ số Si/Al được
coi là một đặc trưng quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc và các tính chất
hoá lý của zeolit [1], [8].
Khi tỷ số Si/Al trong nhơm tăng từ 1 ÷ ∞ thì :
1) Tính chất bền nhiệt tăng từ 700 ÷ 1300oC [1], [8].
2) Cấu trúc thay đổi với SBU (Secondary Building Unit) từ vòng 4, 6, 8
cạnh đến vòng 5 cạnh.

2


3) Tính chất bề mặt từ ưa nước đến kỵ nước.
4) Số tâm axit giảm nhưng lực axit trên mỗi tâm tăng lên.
5) Dung lượng trao đổi cation giảm.
Ngoài ra, trong cùng một cấu trúc, khi tăng tỷ số Si/Al sẽ dẫn đến: Độ bền
thuỷ nhiệt tăng, kích thước ơ mạng cơ sở giảm, các pic nhiễu xạ tia X dịch về phía
góc 2θ cao hơn, số sóng dao động mạng lưới trong phổ hấp thụ hồng ngoại dịch về
các giá trị cao hơn [1].
I.1.2. Cấu trúc tinh thể zeolit X
Các zeolit tự nhiên cũng như zeolit tổng hợp đều có cấu trúc khơng gian ba
chiều, được hình thành từ các đơn vị sơ cấp là các tứ diện TO4 (T: Al, Si). Trong
mỗi tứ diện TO4, cation T được bao quanh bởi 4 ion O2- và mỗi tứ diện liên kết với
4 tứ diện quanh nó bằng cách ghép chung các nguyên tử oxy ở đỉnh. Khác với tứ
diện SiO4 trung hoà điện, mỗi một nguyên tử Al phối trí tứ diện trong AlO4- cịn

thừa một điện tích âm, vì vậy, khung mạng zeolit tạo ra mang điện tích âm và cần
được bù trừ bởi các cation kim loại Mn+ nằm ngồi mạng.
O2-2
O
O2-2

Si4+

O22
O2-

O2-

O2-

Al3+

O2-2

O2-

a)

b)

Hình I.1. Các đơn vị cấu trúc sơ cấp của zeolit: Tứ diện SiO4 (a), AlO4- (b).
Sự liên kết các tứ diện TO4 theo một trật tự nhất định sẽ tạo ra các SBU khác
nhau. Hình I.2 trình bày 16 loại SBU mà mỗi cạnh trong SBU biểu thị một liên kết
cầu T-O-T. Trong ngoặc là tần số bắt gặp chúng trong các zeolit [1], [8], [39].
Các SBU lại kết hợp với nhau tạo nên các họ zeolit với 85 loại cấu trúc

thuộc bảy nhóm và các hệ thống mao quản khác nhau [1], [4]. Hình I.3 mô tả sự
ghép nối các đơn vị cấu trúc sơ cấp và thứ cấp khác nhau tạo ra các zeolit A và
zeolit X (Y) [2]. Bảng I.1 thống kê các dữ liệu cấu trúc cơ bản của một số zeolit
thông dụng [8].

3


Hình I.2. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) trong zeolit.
X4

X6

Sodalit

Nối qua mặt
6 cạnh
Lăng trụ 6 cạnh
Zeolit kiểu
X (Y)

Nối qua mặt 4 cạnh

X6

Zeolit
kiểu A
Hốc lớn

Hình I.3. Sự hình thành cấu trúc các zeolit A, X (Y)

từ các kiểu ghép nối khác nhau.

4


Bảng I.1. Dữ liệu cấu trúc cơ bản của một số zeolit thơng dụng.
Zeolit

Nhóm

SBU

Kiểu đối xứng

Nhóm
khơng gian

Na-A

3

4-4(*), 4, 8, 6-2

Cubic

Fm 3C

Na-P1

1

4(*), 8

Tetragonal

I4

Na-X(Y)

4

6-6(*), 4, 6, 6-2

Cubic

Fd3m

Mordenit

6

5-1

Orthorhombic

Cmcm

ZSM-5

6

5-1

Orthorhombic

Pnma

Đường
kính mao
quản
4,1 ; 2,3(**)
3,1 x 4,5;
2,8 x4,8
7,4 ; 2,2(**)
6,5 x7,0 ;
2,6 x5,7
5,3 x5,6 ;
5,1x 5,5

(*) Các SBU thường gặp. (**) Đường kính mao quản thứ cấp
Cơng thức tiêu biểu của zeolit X có dạng: [ 1], [4]:
Zeolit NaX: Na86[(AlO2)86.(SiO2)106].264H2O
Zeolit X thuộc họ vật liệu faujazite tỷ số Si/Al = 1,2 ÷ 1,5, SBU là các vịng
kép 6 cạnh (D6R). Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit X là sodalit. Sodalit là một
khối bát diện cụt gồm 8 mặt 6 cạnh và 6 mặt 4 cạnh do 24 tứ diện TO4 ghép lại. Mỗi
nút mạng của zeolit X đều là các bát diện cụt và mỗi bát diện cụt liên kết với 4 bát
diện cụt khác ở mặt 6 cạnh thông qua liên kết cầu oxi (phối trí tứ diện như các đỉnh
cacbon trong cấu trúc kim cương). Số mặt 6 cạnh của bát diện cụt là 8, do đó tồn tại
4 mặt 6 cạnh cịn trống của mỗi bát diện cụt trong zeolit X. Hình I.4 trình bày cấu
trúc khung mạng của zeolit X. Theo kiểu cấu trúc này, một ô mạng cơ sở chứa 8 bát

−

diện cụt. Do vậy, trong một ô mạng cơ sở, tổng số tứ diện SiO4 và AlO4 bằng 192
và chứa 384 oxy. Kiểu sắp xếp trong cấu trúc này tạo ra các hốc lớn (hốc α) với
đường kính khoảng 13Å. Mỗi hốc lớn thông với 4 hốc lớn khác qua các vịng 12
ngun tử oxy có đường kính bằng 7,4 Å tạo nên một cấu trúc mạng có độ rỗng cao.
Các tâm hoạt động xúc tác cho nhiều phản ứng hầu hết nằm trong những hốc lớn.
Khi hốc lớn thông với hốc nhỏ (sodalit – hốc β) hoặc các hốc nhỏ thông với nhau
qua cửa sổ được giới hạn bởi vòng 6 nguyên tử oxi tạo nên hệ thống mao quản thứ
cấp có đường kính bằng 2,2 Å nhỏ hơn nhiều so với kích thước phân tử nên ít được
quan tâm trong xúc tác và hấp phụ.

5


Hình I.4. Cấu trúc khung mạng của zeolit X.
Trong zeolit X, các cation bù trừ điện tích khung chiếm các vị trí khác nhau
trong mao quản, tuỳ thuộc vào bản chất cation, mức độ trao đổi, điều kiện xử lý
nhiệt và tỉ số Si/Al [1].
I.1.3. Các tính chất của zeolit
Zeolit có nhiều tính chất q giá, nhưng có 4 tính chất cơ bản là xúc tác, chọn
lọc hình dạng, trao đổi cation và hấp phụ.
I.1.3.1. Tính chất xúc tác
Zeolit sau khi tổng hợp thường ở dạng Na+ và có tỷ số SiO2/Al2O3 = 3 ÷ 6 [1],
[4]. Dạng này thường khơng thể hiện tính chất xúc tác axit. Vì vậy, khi sử dụng
zeolit làm xúc tác với chức năng axit, phải trao đổi Na+ bằng H+ hoặc bằng các
cation kim loại đa hoá trị (thường là các cation đất hiếm) [2], [8] để tăng độ bền
thuỷ nhiệt và bền xúc tác theo thời gian. Khi đó, zeolit được coi là các axit rắn vì có
chứa 2 loại tâm axit: Tâm Bronsted (tâm cho H+) và tâm Lewis (tâm nhận cặp
electron). Các tâm này có thể được hình thành theo 5 cách sau đây [1]:

1. Phân huỷ nhiệt zeolit đó trao đổi cation với NH4+:
Na+
NH4+
Si

O

Al

NH4+
−Na+

Si

O

Al

300-5000C
−NH3

H
Si

O

Al

2. Tiếp tục nung sẽ xảy ra q trình dehydroxyl hố cấu trúc, tạo một tâm
Lewis từ 2 tâm Bronsted:

6


H
≥ 4000C

O
2

Si

Al

−H2O

O
+

Al

Si

Tâm Bronsted

+

Si

Al

Tâm Lewis

3. Xử lý zeolit trong môi trường axit (đối với các zeolit bền có tỷ số Si/Al
cao):
Na+
Si

O

H

H+
HCl

Al

O

Si

−NaCl

Al

Si

O

Al

4. Sự thuỷ phân cation đa hoá trị ở nhiệt độ cao:
[Me(H2O)x-1OH](n−1)+

O
n

[Me (H2O)x] + n

Si

O
Al

(n-1)

Si

O
Al

+

5. Sự khử cation kim loại chuyển tiếp:

Me

+ n

Si

Si

Al

H
O

O
n+

H

Al

+ n/2 H2

o

Me + n

Si

Al

Đối với zeolit cũng như với các axit rắn khác, độ axit được biểu thị bằng số
lượng và lực của tâm axit, được xác định bằng các phương pháp thực nghiệm, điển
hình như TPD-NH3, IR, hấp phụ pyridin và phân tích nhiệt [8].
Độ axit của zeolit chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như: cấu trúc tinh thể của
zeolit (sự thay đổi góc liên kết Si-OH-Al); thành phần của zeolit (tỷ số Si/Al khung

mạng, sự phân bố Al trong và ngoài mạng, sự thay thế đồng hình Si bởi các nguyên
tố khác); bản chất và hàm lượng của cation trao đổi; các điều kiện xử lý nhiệt...
Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy, cả hai loại tâm axit Bronsted và
Lewis trong zeolit đều góp phần tạo ra hoạt tính xúc tác. Trong đó, tâm Bronsted có

7


vai trị quan trọng hơn nhiều. Ngồi ra, tâm Lewis cịn có tác dụng làm phân cực
nhóm hydroxyl, dẫn đến làm tăng lực axit của tâm Bronsted [1], [4].
I.1.3.2. Tính chất chọn lọc hình dạng
Tính chất chọn lọc hình dạng của xúc tác zeolit có liên quan chặt chẽ với tác
dụng “rây phân tử” trong hấp phụ và là đặc tính rất quan trọng khi sử dụng zeolit
làm xúc tác trong các phản ứng hoá học [1], [12]. Chọn lọc hình dạng là sự chọn lọc
theo kích cỡ và hình dạng của phân tử khuếch tán vào và ra khỏi hệ thống mao
quản, làm ảnh hưởng đến hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác.
Về nguyên tắc, một phân tử muốn phản ứng trong các zeolit cần phải trải qua
các giai đoạn: Hấp phụ trên bề mặt ngoài của xúc tác → khuếch tán qua các cửa sổ
vào mao quản và tiến về phía tâm hoạt tính → hấp phụ trên các tâm hoạt tính bên
trong mao quản và tạo hợp chất trung gian của phản ứng → phản ứng → giải hấp
phụ và khuếch tán ra khỏi mao quản [2]. Trong các giai đoạn trên có thể thấy, khả
năng khuếch tán của các phân tử có ảnh hưởng rất lớn đến tồn bộ tiến trình phản
ứng. Mà khả năng khuếch tán lại phụ thuộc vào bản chất phân tử và phụ thuộc vào
kích thước của hệ mao quản trong zeolit, do đó, với cấu trúc mao quản rất đặc biệt
và đồng đều, zeolit chỉ cho phép các phân tử có kích thước động học tương đương
và nhỏ hơn kích thước cửa sổ đi vào và thốt ra khỏi các mao quản của nó.
Có ba hình thức chủ yếu của sự xúc tác chọn lọc hình dạng [1], [12]:
1) Chọn lọc chất tham gia phản ứng: Chỉ những phân tử có khả năng thâm
nhập vào bên trong mao quản của zeolit mới có thể tham gia phản ứng.
2) Chọn lọc hợp chất trung gian: Phản ứng ưu tiên xảy ra theo hướng tạo hợp

chất trung gian hoặc trạng thái chuyển tiếp có kích thước phù hợp với kích thước
mao quản của zeolit.
3) Chọn lọc sản phẩm phản ứng: Là trường hợp các chất phản ứng dễ dàng
thâm nhập vào bên trong mao quản của zeolit để tham gia chuyển hố tạo các sản
phẩm có độ cồng kềnh khác nhau nhưng chỉ những sản phẩm có kích thước phù hợp
với kích thước mao quản mới có thể khuếch tán khỏi mao quản để tạo ra sản phẩm

8


cuối cùng. Sản phẩm nào có tốc độ khuếch tán lớn nhất sẽ cho độ chọn lọc theo sản
phẩm đó là lớn nhất.
I.1.3.3. Tính chất trao đổi cation
Nguyên tắc là dựa trên hiện tượng trao đổi thuận nghịch hợp thức giữa các
cation trong dung dịch với các cation bù trừ điện tích âm trong khung mạng zeolit.
Sự trao đổi này tuân theo quy luật tỷ lượng, nghĩa là qui luật trao đổi “tương đương
1-1” theo hoá trị [1], [8].
Trong quá trình trao đổi cation, các thơng số mạng của zeolit không bị thay
đổi, khung mạng zeolit không bị trương nở, nhưng đường kính trung bình của các
mao quản sẽ thay đổi [2]. Sự tăng kích thước mao quản xảy ra khi q trình trao đổi
làm giảm số lượng cation (ví dụ: khi thay thế 2 Na+ bằng 1 Ca2+) hoặc làm giảm
kích thước cation trao đổi (ví dụ: khi thay thế 1 Na+ bằng 1 H+), và kích thước mao
quản sau khi trao đổi sẽ giảm đi nếu cation thay thế có kích thước lớn hơn kích
thước của cation ban đầu (ví dụ: khi thay thế Na+ bằng K+).
Khả năng trao đổi cation của zeolit phụ thuộc chủ yếu vào 7 yếu tố sau:
1) Bản chất cation trao đổi (điện tích, kích thước cation trong trạng thái hydrat
hố và dehydrat hố);
2) Nhiệt độ mơi trường phản ứng;
3) Nồng độ cation trong dung dịch;
4) Bản chất của anion kết hợp với cation trong dung dịch;

5) Dung mơi hồ tan;
6) Đặc điểm cấu trúc của zeolit;
7) pH của dung dịch trao đổi.
Sự trao đổi cation trong zeolit được thực hiện do trong cấu trúc của chúng có
các tứ diện AlO4− . Bởi vậy, khi zeolit có đường kính mao quản lớn hơn kích thước
của cation trao đổi thì tỷ số SiO2/Al2O3 của zeolit có ảnh hưởng rất lớn đến dung
lượng trao đổi. Thơng thường, các zeolit có tỷ lệ SiO2/Al2O3 càng thấp thì khả năng
trao đổi cation càng cao và ngược lại. Bảng I.3 trình bày dung lượng trao đổi cation
(CEC) của một số zeolit phụ thuộc vào tỷ số SiO2/Al2O3 .

9


Bảng I.2. Dung lượng trao đổi cation của một số zeolit.
Zeolit

4A

X

Y

Erionit

T

Mordenit

SiO2/Al2O3

2

2,5

4

6

7

10

7,0

6,4

5,0

3,8

3,4

2,6

CEC, meq
Na+/g

Bên cạnh dung lượng trao đổi, vận tốc trao đổi cation cũng phụ thuộc mạnh
vào đường kính mao quản và kích thước của các cation. Vận tốc trao đổi càng lớn
khi kích thước cation trao đổi càng nhỏ và đường kính mao quản của zeolit càng

lớn. Khi cation trao đổi có kích thước lớn hơn đường kính mao quản của zeolit thì
sự trao đổi có thể diễn ra chậm trên bề mặt zeolit. Dựa vào tính chất trao đổi cation,
các zeolit có tỷ lệ SiO2/Al2O3 thấp thường được sử dụng trong công nghiệp sản xuất
các chất tẩy rửa và xử lý nước thải cơng nghiệp có chứa các cation kim loại nặng
[8].
I.1.3.4. Tính chất hấp phụ
Khác với than hoạt tính, silicagel và các chất hấp phụ vơ cơ khác, zeolit có cấu
trúc tinh thể với hệ thống lỗ xốp kích thước cỡ phân tử và rất đồng đều, nên hấp phụ
chọn lọc với dung lượng hấp phụ lớn là đặc trưng quan trọng của zeolit.
Các zeolit có diện tích bề mặt ngoài nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích bề mặt
trong, vì vậy, q trình hấp phụ của zeolit chủ yếu xảy ra ở bên trong các mao quản.
Nghĩa là, để thực hiện quá trình hấp phụ, các chất hấp phụ phải khuếch tán vào
trong các mao quản của zeolit. Do đó, khả năng hấp phụ của zeolit không những
phụ thuộc vào bản chất phân tử chất bị hấp phụ và kích thước của hệ mao quản
trong zeolit, mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như áp suất, nhiệt độ, bản chất
của mỗi loại zeolit v.v...
Cân bằng hấp phụ được xác định bởi lực tĩnh điện và bởi lực phân tán. Đối với
các zeolit giàu nhôm như zeolit A và X, khi điện tích âm của mạng lưới đã được cân

10


bằng bởi các cation thích hợp, thì lực tĩnh điện chiếm ưu thế, dẫn đến sự hấp phụ tốt
các chất có mơ men lưỡng cực lớn (như H2O và NH3) hoặc mô men bốn cực (như
N2) [1]. Ngược lại, đối với các zeolit giàu silic, thì sự hấp phụ chỉ do lực Vander
Waals. Khi ấy, ái lực liên kết của các chất bị hấp phụ phụ thuộc vào khả năng phân
cực và khối lượng phân tử của chúng. Đó chính là nguyên nhân của sự kỵ nước đối
với các zeolit giàu silic.
Bảng I.3. Kích thước phân tử và đường kính động học của một số
phân tử chất bị hấp phụ quan trọng.

Hợp chất

Kích thước Đường kính
phân tử, Å động học, Å

Hợp chất

Kích thước
phân tử, Å

Đường
kính động
học, Å

H2

3,1 x 2,4

2,89

CH4

4,2

3,8

O2

3,9 x 2,8

3,46

C2H2

5,7 x 3,7

3,3

N2

4,1 x 3,0

3,64

C2H4

5,0 x 4,4

3,9

CO

4,2 x 3,7

3,76

C3H6

-

4,5

CO2

5,1 x 3,7

3,30

C3H8

6,5 x 4,9

4,3

H2O

3,9 x 3,15

2,65

n-C4H10

4,9

4,3

NH3

4,1 x 3,8

2,60

i-C4H10

5,6

5,0

SO2

5,28 x 4,0

3,60

C6H6

6,6

5,85

H2S

4,36 x 4,0

3,60

(C4H9)3N

-

8,1

Về mặt lý thuyết có thể thấy rằng, zeolit có thể hấp phụ tốt các chất khi mao
quản của zeolit có đường kính động học khơng nhỏ hơn đường kính động học của
phân tử chất bị hấp phụ. Tuy nhiên, trong thực tế, khả năng hấp phụ tốt nhất khi các
đường kính động học này xấp xỉ nhau [1] (Xem bảng I.3 và bảng I.4).

11


Hình I.5. Mơ hình hấp phụ para-xylen sử dụng tại Mỹ.
Bảng I.4. Kích thước mao quản, đường kính động học và khả năng
hấp phụ các chất tốt nhất đối với một số zeolit thơng dụng.
Zeolit

Kích thước mao quản, Å

Đường kính động
học, Å

Hấp phụ tốt nhất

NaA

4,1; 2,3

3,9; 3,6

C2H4, O2

NaP1

3,1 x 4,5; 2,8 x 4,8

2,6

NH3, H2O

NaX

7,4 (vòng 12 oxy)

8,1

(C4H9)3N

NaY

7,4 (vòng 12 oxy)

8,1

(C4H9)3N

Gismondin

3,1 x 4,5; 2,8 x 4,8

2,6

NH3, H2O

Philipsit

3,6; 3,0 x 4,3; 3,2 x 3,3

2,6

NH3, H2O

I.1.4. Ứng dụng của zeolit X
Việc tìm ra zeolit và tổng hợp được chúng đã tạo nên bước ngoặt lớn trong
cơng nghiệp hố học, dầu khí và các ngành khác như nông nghiệp, thuỷ sản, y tế...
Với các đặc tính nổi trội như bề mặt riêng lớn, lực axit mạnh và có thể điều
chỉnh được, kích thước mao quản đều đặn tạo ra tính chất chọn lọc hình dạng, ngoài

12


ra zeolit là vật liệu tương đối bền nhiệt và bền thuỷ nhiệt, có khả năng hoạt động tốt
trong các điều kiện khắc nghiệt. Vì vậy, lĩnh vực ứng dụng của zeolit để xử lý môi
trường ngày càng mở rộng. Do có diện tích bề mặt lớn, đường kính mao quản cỡ
phân tử nên zeolit được sử dụng làm chất hấp phụ các chất hữu cơ, các khí độc có
trong khói thuốc lá, các ion kim loại nặng có trong nước... Ngồi ứng dụng trong xử
lý mơi trường, zeolit cịn được ứng dụng trong lĩnh vực lọc hoá dầu. Xúc tác chứa
zeolit được sử dụng trong hầu hết các công đoạn quan trọng như crackinh xúc tác,
reforminh xúc tác, alkyl hoá, isome hoá, oligome hoá, thơm hoá các alkan, alken...
Hiện nay, zeolit chiếm tới 95% tổng lượng xúc tác trong lọc hố dầu [1], [12].
Zeolit cịn sử dụng cho các mục đích khác như dùng làm chất tẩy rửa, chất cải
tạo nước trong nuôi trồng thuỷ sản [4], chất làm khơ khơng khí (khả năng làm khơ

của zeolit có thể đạt tới lượng ẩm cịn xấp xỉ 0,1÷0,3 gam hơi ẩm/gam chất); dùng
để tinh chế chất lỏng, khí, tách các hỗn hợp hydrocacbon; dùng làm chất mang
trong tác nhân lưu hoá cao su và chất dẻo; dùng làm hạt trao đổi ion để tách đồng vị
phóng xạ trong cơng nghệ hạt nhân. Sự tách các dung môi, dioxin và đặc biệt là tách
Hg từ khí thải cơng nghiệp bằng zeolit đã đề nhôm là một lĩnh vực mới [4].
Trong nông nghiệp, zeolit còn được sử dụng như một chất hỗ trợ đất. Trong
trồng trọt, kết hợp với zeolit P1, hỗn hợp zeolit X, P1 là một hợp phần quan trọng
của chất cải tạo đất. Chúng làm giảm sự mất mát các chất dinh dưỡng do khả năng
giữ chúng lại trong hệ thống pore mở và giải phóng chậm theo nhu cầu cây trồng,
đồng thời đảm bảo cho đất có độ tơi xốp và độ ẩm thích hợp cho cây trồng phát
triển. Trong chăn nuôi, zeolit Y, X, P1 với vai trị phụ gia, nhờ tính chất hấp phụ khi
vào trong cơ thể vật ni nó có tác dụng hấp phụ các chất độc đồng thời làm tăng
khả năng tiêu hoá thức ăn trong vật ni do đó rút ngắn đáng kể thời gian sinh
trưởng của vật nuôi [1]. So với các chất hấp phụ khác thì zeolit có nhiều lợi thế hơn,
vì khả năng ổn định nhiệt cao, khơng cháy và có thể tái sinh, kể cả khi các chất bị
hấp phụ có nhiệt độ sơi cao hoặc tạo polyme. Hơn nữa, chúng ổn định cấu trúc khi
có mặt các cấu tử như SO2, HCl trong khí cháy [1].

13


I.2. GIỚI THIỆU VỀ NANOZEOLIT
Trong những năm gần đây, công nghệ nano đang là hướng phát triển cho hầu
hết các ngành công nghệ vật liệu trên thế giới, và ngành cơng nghệ hóa học cũng
khơng nằm ngồi hướng phát triển đó, nổi bật lên đó là vật liệu nanozeolit. Vật liệu
nanozeolit đã thu hút sự chú ý đáng kể bởi những ứng dụng tiềm năng mà nó mang
đến.
Nanozeolit thực chất là các zeolit thơng thường với kích thước hạt nhỏ cỡ
nanomet. Sự giảm cỡ hạt từ micromet xuống nanomet dẫn đến thay đổi tính chất
của vật liệu này. Chúng khơng những mang đầy đủ tính chất của một zeolit thơng

thường như tính chất trao đổi ion, hấp phụ, xúc tác, chọn lọc hình dạng... mà cịn có
những tính chất nổi trội do hiệu ứng bề mặt tăng lên, diện tích bề mặt, nhất là bề
mặt ngoài lớn hơn. Thực vậy, tỉ lệ giữa số nguyên tử bên ngoài với bên trong tăng
lên nhanh chóng khi giảm kích thước hạt và các hạt nanozeolit có bề mặt ngồi lớn,
hoạt tính bề mặt cao. Tính chất axit bề mặt ngồi là rất quan trọng khi zeolit sử
dụng làm xúc tác trong các phản ứng liên quan đến các phân tử lớn [21]. Chính điều
này tạo nên ưu thế của nanozeolit vì khi đó các tính chất trao đổi ion, xúc tác, hấp
phụ đều tăng. Đặc biệt đối với một phản ứng xúc tác dị thể, khả năng khuếch tán
của các phân tử có ảnh hưởng rất lớn đến tồn bộ tiến trình phản ứng [4]. Khi kích
thước hạt xúc tác giảm, đường khuếch tán chất phản ứng đến tâm hoạt tính xúc tác
ngắn lại, các tiểu phân có thể len lỏi vào sâu bên trong các mao quản, do đó tận
dụng triệt để các tâm xúc tác [4], [8]. Sản phẩm tạo ra cũng được khuếch tán nhanh
ra khỏi mao quản nên tránh được các phản ứng phụ và phản ứng thứ cấp do sản
phẩm tồn tại lâu trong tâm hoạt tính gây ra. Nhờ đó mà hiệu suất và độ chọn lọc sản
phẩm tăng lên. Ví dụ trong phản ứng FCC dầu nặng, khi giảm kích thước hạt zeolit
Y thì sẽ tăng hoạt tính xúc tác và cải thiện độ chọn lọc các sản phẩm nhẹ như xăng
và sản phẩm trắng, đồng thời giảm sự hình thành coke trên bề mặt [21]. Điều này

14


làm tăng hiệu quả quá trình bởi mục tiêu của quá trình FCC là tạo ra càng nhiều sản
phẩm nhẹ như xăng càng tốt và coke ít sẽ tăng khả năng tái sinh xúc tác.
Cũng nhờ vậy mà các nanozeolit được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực mới mẻ
hơn. Bằng cách kết hợp các chất độn nano tính năng cao cho phép sản xuất các vật
liệu có tính ổn định cơ học cao ở nồng độ chất độn thấp. Điều này tạo ra lợi thế rõ
ràng về mặt trọng lượng nhất là khi áp dụng trong sản xuất các phụ tùng ô tô và
công nghệ vi điện tử. Khác với các chất độn thông thường, nếu sử dụng chất độn
nano với lượng rất nhỏ thì có thể tăng tính ổn định nhiệt của poliamit thêm khoảng
50oC.

Cỡ hạt đặc biệt mịn của các chất độn nano cho phép tạo ra các lớp vật liệu
silicat vô cơ ba chiều trong chất nền hữu cơ với lượng chất độn chỉ ở mức vài phần
trăm trọng lượng. Khi cháy, màng khống chất vơ cơ này góp phần tạo thành các
vách cứng nhờ đó ngăn lửa lan rộng. Tính chất này được ứng dụng để sản xuất các
vật liệu chống cháy [4].
Trong ngành công nghiệp lọc hoá dầu, việc nghiên cứu tổng hợp vật liệu xúc
tác chứa nanozeolit nhằm ứng dụng cho các quá trình nâng cấp dầu nặng như
hydrocracking xúc tác, cracking xúc tác...[4]
Bên cạnh đó, nanozeolit cịn được sử dụng để tạo ra những màng và phim
zeolit có chức năng bảo vệ; ứng dụng để tổng hợp vật liệu rắn xốp, làm mầm cho
quá trình tổng hợp zeolit, tổng hợp mesopore để tăng tính axit và độ bền thuỷ nhiệt.
Nhiều lĩnh vực ứng dụng khác của nanozeolit như: được biến tính làm vật lệu chức
năng để cố định men và làm xúc tác trong sinh học, cảm biến hóa học, đầu dị quang
học, trong điện tử học, trong y học để chuẩn đoán và làm thành phần của thuốc
[21]...
Hình I.6 giới thiệu một số loại nanozeolit phổ biến trên thị trường với kích
thước hạt từ 20nm đến 500nm [4].

15


Hình I.6. Các vật liệu nanozeolit thương mại được
tổng hợp từ hóa chất tinh khiết.

I.2.1. Lý thuyết tổng hợp tinh thể nanozeolit
Nanozeolit cũng được tổng hợp theo những nguyên tắc tổng hợp vật liệu zeolit
nói chung. Tuy nhiên, điểm khác biệt giữa hai q trình này là có sự thay đổi tỷ lệ
các chất tham gia phản ứng và các điều kiện tổng hợp như nhiệt độ, thời gian cùng
với sự có mặt của các chất tạo cấu trúc hữu cơ hoạt động như:
hexadecyltriethoxysilane (HexTEOS), TMABr (Trimetyl amoni bromua), TMAOH

(Trimetylamonihydroxit), tetrapropylamoniumhydroxide [7]...
Phân bố kích thước hạt tinh thể thường đo được nhờ hai phương pháp xác định
cấu trúc đặc trưng: một là nhận được kích thước hạt trung bình, ví dụ: DSL, XRD,
từ XRD mở rộng các píc dùng phương trình Scherrer’s. Và một phương pháp khác
là đo theo cách nhìn trực quan kích thước hạt nhưng chỉ có một số lượng giới hạn
các hạt bằng cách dùng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và hiển vi điện tử truyền
qua (TEM).
Có nhiều lý thuyết khác nhau về q trình tổng hợp vật liệu nanozeolit
đã được công bố.

16


I.2.1.1. Tổng hợp nanozeolit có sự tác động của sóng Vi-ba [41]
Dung dịch sol ban đầu được khuấy trộn liên tục tại nhiệt độ phòng
trong thời gian 48-72h trước khi chúng được đưa đi thủy nhiệt dưới tác động
của sóng viba. Sóng viba tham gia q trình tổng hợp được chia làm 2 giai
đoạn theo nhiệt độ của quá trình thủy nhiệt.
Dung dịch tổng hợp được xử lý đầu tiên tại nhiệt độ 80O C trong thời
gian 90 phút với sóng viba và sau đó nhiệt độ của q trình được tăng lên để
tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phát triển của tinh thể.
Tinh thể nano tạo thành được làm mát ở nhiệt độ phịng và sau đó được
rửa với nước cất trong máy ly tâm với tốc độ 1500 rpm trong vịng 4-5h. Dịng
sóng viba được tạo ra bởi 6 đèn điện tử được kiểm soát với nhiệt độ và thời
gian như nhau. Khơng có bất kỳ xung ánh sáng nào làm cho nhiệt độ tiếp tục
tăng (trong giới hạn ±1 OC) trong khoảng nhiệt độ là 0 ÷ 25 OC.
I.2.1.2 Tổng hợp nanozeolit từ dung dịch hoặc gel sạch
Trong một môi trường dinh dưỡng thuận lợi, sự tăng về số lượng các mầm tinh
thể sẽ dẫn tới sự giảm kích thước tinh thể cuối cùng [21]. Thật vậy, sự hình thành
tinh thể nanozeolit sẽ dễ hơn trong những hệ có điều kiện thuận lợi cho sự tạo mầm

hơn là lớn lên của tinh thể. Huyền phù dùng tổng hợp zeolit thường được làm sạch
bằng li tâm tốc độ cao liên tục và phân tán lại vào một chất lỏng trong một phòng
siêu âm. Hầu hết các phương pháp tổng hợp tinh thể nanozeolit đều sử dụng dung
dịch đồng thể sạch. Dung dịch đó chỉ có các hạt keo hoặc các hạt không kết tinh
riêng lẻ. Cách tổng hợp này tạo ra các dung dịch keo huyền phù của các hạt zeolit
riêng lẻ, thường cỡ hạt dưới 100nm và rất đồng đều. Dung dịch rất quá bão hồ và
khơng gian ổn định của mầm ban đầu là chìa khố cho sự hình thành một đơn tinh
thể nanozeolit. Hơn nữa, nhiệt độ kết tinh khá thấp thường được sử dụng để kích
thước tinh thể cuối cùng là nhỏ nhất. Nhiệt độ kết tinh thấp hơn sẽ thuận lợi cho sự
tạo mầm vì năng lượng hoạt hố cần thiết để cho tinh thể lớn lên thường cao hơn
[21].

17