ÔN TẬP CUỐI KÌ MÔN KĨ THUẬT XÚC TÁC CÓ ĐÁP ÁN

Mẫu: 2b_ĐATL
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐÁP ÁN ĐỀ THI CUỐI KỲ HK1 2017-2018
Môn thi: Kỹ Thuật Xúc Tác
Lớp/Lớp học phần:
DHHO10A_HC1/210443101,
DHHO10B_HD/210443102,
DHHO10D_VC/210443104,
DHHO10ATT/250443101
Ngày thi: 13/12/2017
Thời gian làm bài: 75 phút
(Không kể thời gian phát đề)

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Câu hỏi

Đáp án

Điểm

Câu 1 (2.5 điểm)

a) Chọn các tiền chất:

Cho xúc tác phản ứng CO 2 Các kim loại Ce, Co và Ni đi từ các muối tan tốt trong 0.5đ
reforming
methane: nước như như Ce(NO3)3 Co(CH3COO)2, Ni(NO3)2…
2.5Ce5Co10Ni/γ- Al2O3

Al2O3 có thể chọn mua hoặc tổng hợp từ Al(NO 3)3 rồi kết
a) Anh/chị hãy lựa chọn và tính tủa với pH cao rồi đem nung.
toán các tiền chất để tổng hợp 2 Tính toán:
gam xúc tác trên
Thành phần phần trăm trong xúc tác:
b) Anh/chị hãy phân tích chức
năng từng thành phần trong xúc Ce (2.5%), Co (5%), Ni (10%) và Al2O3 (82.5%)
tác trên
Suy ra thành phần trong 2g xúc tác:
Ce (0.05g), Co (0.1g), Ni (0.2g) và Al2O3 (1.65g)
Suy ra số mol tương ứng từ công thức n = m/M
Ce (0.00036 mol), Co (0.0017 mol), Ni (0.0034 mol),
Al2O3 có thể chọn hoặc tính ra số mol để tổng hợp từ 0.5đ
Al(NO3)3
Tính tiền chất: sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố thì số
mol của các tiền chất như Ce(NO3)3 Co(CH3COO)2,
Ni(NO3)2 (nếu chọn các tiền chất này, nếu chọn tiền chất
khác thì cẩn thận hệ số tỉ lệ) bằng với số mol kim loại
trong xúc tác.
Nên ta có
m (Ce(NO3)3) = 0.00036 x 326 = 0.11736 g
m (Co(CH3COO)2) = 0.0017 x 177 = 0.3008 g
m (Ni(NO3)2) = 0.2 x 182.6 = 0.6208 g

0.5đ

Al2O3 nếu chọn thì không cần tính tiền chất, lấy bằng 1.65g
b) Chức năng các thành phần:
Ni: đóng vai trò tâm hoạt động chính trong phản ứng dry
Trang 1/3

1


Mẫu: 2b_ĐATL
reforming
Co: đóng vai trò chất đồng xúc tác trên tâm kim loại
Ce: vừa đóng vai trò đồng xúc tác vừa có chức năng như
một chất bỗ trợ nhằm giảm sự tạo thành cock trên xúc tác
1đ
Al2O3: đóng vai trò chất mang phân tán tâm hoạt động dựa
vào cấu trúc xốp, diện tích bề mặt riêng lớn.
Câu 2 (2.5 điểm)

Đây là câu hỏi mở, sinh viên cần:

Cho các xúc tác phản ứng CO2 - Xác định các tiền chất tan tốt trong nước Ni(NO 3)2 và
reforming methane: NiMgO/γ- Mg(NO3)2, còn Al2O3 có thể chọn mua thương mại, không
Al2O3
cần tổng hợp.
Anh chị hãy lựa chọn phương
pháp điều chế xúc tác phù hợp để
tổng hợp xúc tác trên và diễn giải
từng bước bằng sơ đồ khối (có
đầy đủ các bước, điều kiện quá
trình)

- Chọn quy trình tổng hợp: Tùy theo kiến thức sinh viên,
quan trọng quy trình phải thể hiện đầy đủ các bước và điều
kiện cần thiết.

Ví dụ: có thể chọn tẩm đồng thời muối đã hòa tan trong
nước của Ni và Mg lên Al2O3, quy trình như sau:

2.5đ

Câu 3 (2.5 điểm)

- Xúc tác 6Ni/γ-Al2O3 có độ phân tán tương đối đồng đều, 1đ
Cho kết quả SEM của các mẫu kích thước các hạt trên bề mặt có dạng hình cầu khoảng
xúc tác sau: (hình 1 trong đề thi) 20-50 nm.
- Xúc tác 3Co3Ni/γ-Al2O3 có độ phân tán các hạt trên bề
Trang 2/3

2


Mẫu: 2b_ĐATL
a) 6Ni/γ-Al2O3,

mặt cũng tương đối đều, sự có mặt của Co làm cho kích
thước các hạt to hơn và có hình dạng tinh thể lập phương.
b) 3Co3Ni/γ-Al2O3,
1đ
- Xúc tác 3Mg3Co3Ni/γ-Al2O3: không cho thấy rõ hình
c) 3Mg3Co3Ni/γ-Al2O3
dạng và phân bố của các hạt qua kết quả SEM. Sự có mặt
Anh/chị hãy phân tích và so sánh của cả Mg và Co làm cho sự liên kết của các kim loại với
hình thái bề mặt của các xúc tác chất mang dường như tốt hơn, kích thước hạt có vẽ nhỏ 0.5đ
dựa vào kết quả SEM đã cho.
hơn rất nhiều. để có thể có nhận xét cụ thể hơn cần có

những kết quả phân tích khác như XRD và TEM
Câu 4 (2.5 điểm)

a) Phổ XRD cho thấy đặc tính pha của các xúc tác tương
Cho kết quả XRD của các xúc tác ứng với các góc 2 theta khác nhau. (lấy số tương đối,
cho phản ứng CO2 reforming không cần chính xác)
methane (hình 2 trong đề thi)
- Của đơn xúc tác:
a) Anh/chị hãy phân tích các đặc Ni tại 2 theta bằng (44, 52, và 77)
điểm thành phần pha của các xúc Au tại 2 theta bằng (38, 44, 68, và 68)
tác dựa vào kết quả đã cho ở hình
Pt tại 2 theta băng (39, 46 và 67)
2.
b) Anh/chị hãy tính toán kích - Của xúc tác hỗn hợp:
thước tinh thể của Ni tại plane
(200) của các xúc tác NiAl,
NiAuAl, NiPtAl, NiAuPtAl trên
kết quả XRD đã cho dựa vào
phương trình sherrer.

0.5đ

Trong hỗn hợp các peak của các kim loại có hiện tượng
gây nhiễu lẫn nhau
Các peak đặc trung có hiện tượng xe dịch khỏi vị trí cơ bản
Cường độ các peak cũng có sự thay đổi tăng hoặc giảm
đáng kể
0.5đ

Cho pương trình sherrer: d=

kλ/bcosθ, bước sóng của tia X: (phần chi tiết hơn không đòi hỏi sinh viên phải phân tích
được)
0.15418 nm

b) Tính toán kích thước tinh thể dựa vào phương trình
sherrer đã cho: với k = 1; λ = 0.15418 nm. Cần xác định b
và θ để có thể tính được kích thước tinh thể. (tính tương
đối không cần chính xác, quan trọng là cách làm).
Tinh thể Ni cần tính tại plane (200) dựa trên phổ XRD có 0.5đ
thể thấy tại 2 theta (θ)= 52 o , như vậy theta (θ) = 26 o
Để tính b cần xác định ∆2θ (chiều rộng chân peak), rồi
xem b bằng mấy phần của ∆2θ, sau đó chuyển sang radian.
NiAl: ∆2θ = 53 – 49 = 4 o, tại chiều cao ½ peak thì b =
∆2θ/3
Suy ra b = 4/3 o, đổi ra radian: b = (4/3) x π/180 = 0.0233

0.25đ

=> d = kλ/bcosθ = 1 x 0.15418/(0.0233 x cos(26)) = 7.36
nm
NiAuAl: ∆2θ = 53 – 49 = 4 o, tại chiều cao ½ peak thì b =
∆2θ/2
Trang 3/3

3


Mẫu: 2b_ĐATL
Suy ra b = 2 o, đổi ra radian: b = 2 x π/180 = 0.0349

0.25đ

=> d = kλ/bcosθ = 1 x 0.15418/(0.0349 x cos(26)) = 4.91
nm
NiPtAl: ∆2θ = 54 – 49 = 5 o, tại chiều cao ½ peak thì b = 0.25đ
∆2θ/3
Suy ra b = 5/3 o, đổi ra radian: b = (5/3) x π/180 = 0.0291
=> d = kλ/bcosθ = 1 x 0.15418/(0.0291 x cos(26)) = 5.9
nm
NiAuPtAl: ∆2θ = 54 – 49 = 5 o, tại chiều cao ½ peak thì b 0.25đ
= ∆2θ/4
Suy ra b = 5/4 o, đổi ra radian: b = (5/4) x π/180 = 0.0218
=> d = kλ/bcosθ = 1 x 0.15418/(0.0218 x cos(26)) = 7.86
nm

Trang 4/3

4