Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano CeO2-Fe2O3 và hoạt tính xúc tác phản ứng ô xi hóa khí CO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Nguyễn Văn Vinh

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO CeO2-Fe2O3
VÀ HOẠT TÍNH XÚC TÁC PHẢN ỨNG Ơ XI HĨA KHÍ CO

Chun ngành: Hóa vơ cơ
Mã số: 8 44 01 13

LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS ĐÀO NGỌC NHIỆM

Hà Nội - 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự
hƣớng dẫn của PGS. TS Đào Ngọc Nhiệm. Các số liệu trích dẫn đều có
nguồn gốc, các kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày 22 tháng 11 năm 2019
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Vinh

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc
đến thầy PGS.TS Đào Ngọc Nhiệm - Ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, tận tình
chỉ bảo, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tơi hồn thành bài luận văn
này.
Trong 2 năm đƣợc học tập tại khoa Hóa - Học Viện Khoa học và Công
nghệ/ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, tôi đã tiếp thu đƣợc
rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm bổ ích để trang bị cho con đƣờng tƣơng lai
phía trƣớc của mình. Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy, cơ trong và ngồi
khoa, những ngƣời luôn ân cần, nhiệt huyết chỉ bảo và hỗ trợ tơi rất nhiều
trong q trình học tập.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể gia đình, bạn bè đã ln
bên cạnh, ủng hộ và động viên trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực
hiện luận văn tốt nghiệp này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2019
Học Viên

Nguyễn Văn Vinh


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU...................................................................................................................

1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................................

3

1.1. TỔNG QUAN VỀ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ....................................................

3

1.1.1. Khơng khí và đặc tính của nó..........................................................................

3

1.1.2. Vai trị của khơng khí......................................................................................

4

1.1.3. Ơ nhiễm khơng khí..........................................................................................

4

1.1.4. Nguồn gây ơ nhiễm khơng khí........................................................................

5

1.1.5. Thực trạng ơ nhiễm khơng khí trên thế giới....................................................

8

1.1.6. Thực trạng ơ nhiễm khơng khí trong nƣớc......................................................

9

1.2. TỔNG QUAN VỀ KHÍ CO...............................................................................

11

1.2.1. Khái niệm........................................................................................................

11

1.2.2. Đặc điểm lý hóa của khí cacbon monoxit.......................................................

11

1.2.3. Ảnh hƣởng của khí CO đến mơi trƣờng và sức khỏe con ngƣời.....................

12

1.2.4. Nguồn gốc của khí CO....................................................................................

13

1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẬT LIỆU XỬ LÝ KHÍ CO.....................................

14

1.4. PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU.......................................................

21

1.4.1. Phƣơng pháp đồng tạo phức ...........................................................................

21

1.4.2. Phƣơng pháp đồng kết tủa ..............................................................................

22

1.4.3. Phƣơng pháp thủy nhiệt..................................................................................

22


1.4.4. Phƣơng pháp sol-gel .......................................................................................

23

1.4.5. Phƣơng pháp tổng hợp đốt cháy gel ...............................................................

24

CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM...................

27

2.1. PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU ......................................................

27

2.1.1. Hóa chất...........................................................................................................

27

2.1.2. Thiết bị............................................................................................................

27

2.2. TỔNG HỢP VẬT LIỆU ...................................................................................

27

2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƢNG CỦA VẬT LIỆU..............

29

2.3.1. Phƣơng pháp phân tích nhiệt (DTA, TGA).....................................................

29

2.3.2. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD).................................................................

30

2.3.3. Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử....................................................................

32

2.3.4. Phƣơng pháp đo điện tích bề mặt riêng...........................................................

36

2.3.5. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR).....................................................

38

2.3.6. Phƣơng pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác......................................................

39

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................

42

3.1. TỔNG HỢP VẬT LIỆU HỆ NANO OXIT CeO2-Fe2O3 BẰNG PHƢƠNG
PHÁP ĐỐT CHÁY GEL VỚI CHẤT TẠO GEL AXIT TARTARIC ....................

42

3.1.1. Lựa chọn nhiệt độ nung...................................................................................

42

3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ mol kim loại......................................................

47

3.1.3. Xác định hình thái học và diện tích bề mặt của CeO2-Fe2O3 .........................

49

3.2. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ CO.........................................................

51


3.2.1. Nghiên cứu khả năng xử lý CO của Ơxít hỗn hợp xêri sắt CF11...................

51

3.2.2. Nghiên cứu khả năng xử lý CO của ơxít hỗn hợp xêri sắt với các các tỷ lệ
mol kim loại khác nhau.............................................................................................

54

CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................

56

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................

57


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1

Hình ảnh ơ nhiễm khí thải hoạt động giao thơng

6

Hình 1.2

Hình ảnh ơ nhiễm khí thải hoạt động sản xuất cơng nghiệp

7

Hình 1.3

Hình ảnh ơ nhiễm khí thải hoạt động dân sinh

7

Hình 1.4

Mơ tả cơ chế xúc tác của hỗn hợp CeO2-Fe2O3

20

Hình 2.1

Mơ tả thí nghiệm

28

Hình 2.2

Sơ đồ tổng hợp vật liệu bằng phƣơng pháp đốt cháy gel

28

Hình 2.3

Thiết bị phân tích nhiệt Labsys Evo 1600

30

Hình 2.4

Hiện tƣợng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh thể chất rắn

31

Hình 2.5

Máy đo nhiễu xạ tia X Siemens D5000

32

Hình 2.6

Kính hiển vi điện tử qt S-4800

33

Hình 2.7

Sơ đồ phƣơng pháp SEM

35

Hình 2.8

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/[V(Po – P)] theo P/Po

37

Hình 2.9

Sơ đồ hệ phản ứng TPSR

40

Hình 3.1

Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu gel (Ce+Fe)/axit tartaric

42

Hình 3.2

Hình ảnh mẫu oxit hỗn hợp CeO2 - Fe2O3 trƣớc khi phân tích
nhiệt

43

Hình 3.3

Giản đồ XRD của mẫu nung gel (Ce+Fe)/Axit tartaric ở nhiệt
độ nung khác nhau

44

Hình 3.4

Giản đồ XRD của mẫu nung gel (Ce+Fe)/Axit tartaric ở nhiệt
độ 650 oC

45

Hình 3.5

Hình ảnh mẫu tổng hợp oxit hỗn hợp CeO2-Fe2O3 nung ở 450
o
C, 550 oC, 650 oC, 750 oC, 850 oC và 950 oC

45


Hình 3.6

Phổ FTIR của mẫu gel (Ce+Fe)/Axit tartaric nung theo nhiệt
độ

46

Hình 3.7

Giản đồ XRD của mẫu CeO2 - Fe2O3 đƣợc chế tạo ở tỷ lệ mol
Ce/Fe khác nhau

47

Hình 3.8

Mẫu CeO2 - Fe2O3 đƣợc chế tạo ở tỷ lệ mol Ce/Fe khác nhau

48

Hình 3.9

Ảnh SEM của mẫu CeO2-Fe2O3 đƣợc chế tạo ở điều kiện tối ƣu

49

Hình 3.10 Ảnh SEM của mẫu CFT và CF

50

Hình 3.11 Kết quả phân tích diện tích bề mặt riêng (BET)

51

Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn độ chuyển hóa CO theo nhiệt độ

53

Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn độ chuyển hóa CO của ơxít hỗn hợp xêri sắt
có tỷ lệ kim loại khác nhau

54

Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn độ chuyển hóa CO của ơxít hỗn hợp xêri sắt
đƣợc nung ở các nhiệt độ khác nhau

55


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1

Thành phần các chất trong khơng khí khơ chƣa bị ơ nhiễm

3

Bảng 1.2

Đặc điểm lý hóa của khí cacbon monoxit

11

Bảng 1.3

Triệu chứng nhiễm độc của ngƣời khi tiếp xúc với CO ở các
nồng độ khác nhau

12

Bảng 1.4

Lƣợng phát thải CO từ tự nhiên và nhân tạo

13

Bảng 1.5

Lƣợng khí thải do ơtơ thải ra trên 1km đƣờng

13

Bảng 1.6

Nhiệt độ xúc tác chuyển hóa CO trên perovskit LaNi1-xCoxO3

16

Bảng 1.7

Nhiệt độ xúc tác chuyển hóa CO trên oxit hỗn hợp Ce1-xNixOy

16

Bảng 1.8

Nhiệt độ chuyển hóa 50% CO của các hệ xúc tác

17

Bảng 1.9

Hoạt tính xúc tác của hệ sắt ơxít đối với CO

19

Bảng 3.1

Kết quả xử lý CO của mẫu CF11

52

Bảng 3.2

Ơxít hỗn hợp xêri sắt với các các tỷ lệ mol kim loại khác nhau

54

Bảng 3.3

Nhiệt độ chuyển hóa CO của ơxít hỗn hợp xêri sắt có tỷ lệ mol
kim loại khác nhau

54

Bảng 3.4

Nhiệt độ chuyển hóa CO của ơxít hỗn hợp xêri sắt đƣợc nung ở
các nhiệt độ khác nhau

55

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DTA

Differential Thermal Analysis (Phƣơng pháp phân tích nhiệt vi sai)

TGA

Thermo Gravimetric Analysis (Phƣơng pháp phân tích nhiệt trọng lƣợng)

BET

Brunauer-Emmett-Teller

IUPAC Internationnal Union of Pure and Applied Chemistry
SEM

Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử qt)

SBET

Diện tích bề mặt riêng tính theo phƣơng trình BET

TEM

Transmission Electron Microscopy (Hiển vi điện tử truyền qua)

XRD

X-ray diffraction (Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X)

CO

Các bon monoxit

CF 45

Mẫu nung ở 450oC trong 2 giờ

CF 55

Mẫu nung ở 550oC trong 2 giờ

CF 65

Mẫu nung ở 650oC trong 2 giờ

CF 75

Mẫu nung ở 750oC trong 2 giờ

CF 85

Mẫu nung ở 850oC trong 2 giờ

CF 95

Mẫu nung ở 950oC trong 2 giờ

CF11

Tỷ lệ Ce/Fe là 1/1

CF13

Tỷ lệ Ce/Fe là 1/3

CF19

Tỷ lệ Ce/Fe là 1/9

CF31

Tỷ lệ Ce/Fe là 3/1

CF91

Tỷ lệ Ce/Fe là 9/1

T50

Hiệu suất chuyển hóa 50% CO của vật liệu tại nhiệt độ T

T100

Hiệu suất chuyển hóa 100% CO của vật liệu tại nhiệt độ T


1

MỞ ĐẦU
Mơi trƣờng khơng khí có vai trị rất quan trọng góp phần tạo nên sự
sống trên trái đất, cung cấp O2 cho q trình hơ hấp của sự sống hay CO2 cho
quá trình quang hợp của các loại sinh vật trên Trái Đất, đây là hai quá trình
quan trọng cho sự tồn tại và phát triển của con ngƣời. Do đó chất lƣợng mơi
trƣờng khơng khí là vấn đề quan trọng cần đƣợc quan tâm hàng đầu. Với sự
phát triển kinh tế nhƣ hiện nay, bảo vệ môi trƣờng khơng khí khơng chỉ là của
riêng một quốc gia mà còn là vấn đề của tất cả các tập thể cá nhân, mọi vùng,
mọi khu vực ở khắp nơi trên Trái Đất.
Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới
trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến mơi trƣờng, làm cho môi
trƣờng sống của con ngƣời bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn. Những
năm gần đây nhân loại đã phải quan tâm nhiều đến vấn đề ơ nhiễm mơi
trƣờng khơng khí đó là: sự biến đổi của khí hậu - nóng lên tồn cầu, sự suy
giảm tầng ơzơn và mƣa axít. Việc bảo vệ các thành phần của môi trƣờng đang
là vấn đề cấp bách đối với toàn thể nhân loại.
Trong những năm gần đây quá trình cơng nghiệp hóa, hiện đạị hóa đất
nƣớc ta diễn ra mạnh mẽ và đã thu đƣợc nhiều thành công đáng khích lệ. Đặc
biệt Việt Nam là một trong những nƣớc sớm vƣợt qua khủng hoảng kinh tế
và đang vững bƣớc trên con đƣờng phát triển của mình. Bên cạnh những
thành tựu đó, hoạt động phát triển kinh tế cũng gây rất nhiều tác động tiêu cực
không nhỏ tới môi trƣờng nhƣ ơ nhiễm, suy thối mơi trƣờng nƣớc, khơng khí
và mơi trƣờng đất. Tốc độ cơng nghiệp hố - đơ thị hố khá nhanh và sự gia
tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài ngun trong vùng lãnh
thổ. Mơi trƣờng khơng khí ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày
càng bị ô nhiễm bởi nƣớc thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn,
hàng trăm cơ sở sản xuất cơng nghiệp đang gây ơ nhiễm mơi trƣờng khơng
khí do khơng có cơng trình và thiết bị xử lý chất thải. Ơ nhiễm khơng khí do
sản xuất cơng nghiệp là rất nặng. Để phục vụ cho nhu cầu phát triển, chúng ta
đã tiến hành hàng loạt các hoạt động ảnh hƣởng trực tiếp đến môi trƣờng nhƣ:

xây dựng các cơng trình, nhà cửa, nhà máy, các khu cơng nghiệp; khai thác tài


2

nguyên làm nguyên liệu phục vụ cho sản xuất. Những hoạt động này đã gây
ra những tác động tiêu cực cho mơi trƣờng nói chung và khơng khí nói riêng.
Đặc biệt ở thủ đô Hà Nội đang phải đối mặt với vấn đề ơ nhiễm mơi trƣờng
khơng khí rất nặng nề. Ở các khu công nghiệp, các trục đƣờng giao thông lớn
đều bị ô nhiễm ở các cấp độ khác nhau, Sự phát thải của các phƣơng tiện cơ
giới đƣờng bộ phụ thuộc rất nhiều vào chất lƣợng phƣơng tiện, nhiên liệu, tốc
độ, ngƣời lái, tắc nghẽn và đƣờng xá... Xe ô tô, xe máy ở Việt Nam bao gồm
nhiều chủng loại, có nhiều xe qua nhiều năm sử dụng và không thƣờng xuyên
bảo dƣỡng, hiệu quả sử dụng nhiên liệu thấp, nồng độ chất độc hại và bụi
trong khí thải cao. Xe máy hiện vẫn là nguồn đóng góp chính các loại khí ơ
nhiễm, đặc biệt đối với các khí thải nhƣ CO và VOC.
Hàng năm, hàng trăm triệu tấn khí cacbon monoxide (CO) thải vào mơi
trƣờng gây nhiều hậu quả nghiêm trọng đến sức khỏe con ngƣời [18]. Để đáp
ứng các yêu cầu tiêu chuẩn về khí thải, nhiều phƣơng pháp xử lý đã đƣợc
nghiên cứu và một số đã đƣợc thƣơng mại hóa [19]. Một trong những biện
pháp xử lý hiệu quả CO là oxi hóa thành CO2 với sự có mặt của chất xúc tác
[2]. Để giảm thiểu sự phát thải của khí CO ra mơi trƣờng, có nhiều biện pháp
cơng nghệ đƣợc áp dụng nhƣ: hấp phụ, hấp thụ, đốt cháy,.... Trong đó, đốt
cháy nhiệt là biện pháp đƣợc ứng dụng khá rộng rãi do tính đơn giản về mặt
cơng nghệ. Tuy nhiên, phƣơng pháp này tiến hành ở nhiệt độ cao và tiêu tốn
khá nhiều năng lƣợng. Trong vài năm gần đây, hệ xúc tác có chứa CeO2 thu
hút đƣợc sự quan tâm đặc biệt do CeO2 là một vật liệu đa chức năng có khả
năng thúc đẩy phản ứng ở nhiệt độ thấp, làm bền xúc tác ở nhiệt độ cao và có
khả năng điều tiết O2 tốt nhờ vào chu trình ơxi hóa khử Ce4+/Ce3+ dễ dàng.
Hoạt tính xúc tác của xeri oxit sẽ tăng lên đáng kể khi đƣợc kết hợp với một

số oxit kim loại khác.
Nhận thấy tình hình cấp thiết của vấn đề, nên tôi đã lựa chọn đề tài
“Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano CeO2-Fe2O3 và hoạt tính xúc tác
phản ứng ơ xi hóa khí CO” nhằm mục đích xử lý khí thải CO độc hại ra môi
trƣờng.


3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ
1.1.1. Khơng khí và đặc tính của nó
Khơng khí là một mơi trƣờng mà con ngƣời suốt cuộc đời sống, làm
việc và nghỉ ngơi trong đó. Sức khỏe, tuổi thọ và cảm giác nhiệt của con
ngƣời phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp của khơng khí, độ trong sạch và đặc
tính lý hóa của nó.
Khơng khí là hỗn hợp của nhiều chất khí mà chủ yếu là khí Nitơ, Oxy
và một ít hơi nƣớc. Ngồi ra trong khơng khí cịn chứa một lƣợng nhỏ các
chất khí khác nhƣ cacbonic, các chất khí trơ: Argon, Neon, Heli, Ozon… bụi,
hơi nƣớc và các vi trùng.
Khơng khí chứa hơi nƣớc gọi là khơng khí ẩm. Ngƣợc lại là khơng khí
khơ. Thành phần hóa học của khơng khí khơ tính theo phần trăm (%) thể tích
và trọng lƣợng nhƣ trong bảng 1.1
Bảng 1.1: Thành phần các chất trong khơng khí khơ chƣa bị ô nhiễm [1]
Tên chất

Công thức phân tử

Tỷ lệ theo thể tích

Nitơ

N2

78,09

Ơxy

O2

20,91

Argon

Ar

0,93

Cacrbon dioxit

CO2

0,032

Neon

Ne

18ppm

Heli

He

5,2ppm

Metan

CH4

1,3ppm

Kripton

Kr

1,0ppm

Hyđro

H2

0,5ppm

Cacbon monoxit

CO

0,10ppm

Ơzon

O3

0,02ppm

Sulfur dioxit

SO2

0,001ppm

Nitơ dioxit

NO2

0,001ppm


4

Thành phần hơi nƣớc trong khơng khí ẩm thay đổi theo thời tiết, theo
vùng địa lý và theo thời gian trong ngày, trong năm.
Trên đây là thành phần tự nhiên của khơng khí sạch. Trong thực tế do
hoạt động sinh hoạt, hoạt động công nghiệp và hoạt động giao thông vận tải
của con ngƣời cũng nhƣ do tự nhiên mà khơng khí cịn có nhiều chất khí độc:
SO2, NO2, NH3, H2S, CH4… làm ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe con ngƣời và
sinh vật nói chung.
1.1.2. Vai trị của khơng khí
Khơng khí có vai trị vơ cùng quan trọng và khơng thể thiếu đƣợc đối

với sự sống của con ngƣời và các hệ sinh thái khác. Con ngƣời có thể nhịn ăn,
nhịn uống trong vài ngày nhƣng không thể nhịn thở trong 5 phút.
Sức khỏe và cảm ứng của con ngƣời, sự sinh trƣởng và phát triển của
tất cả các loài động thực vật phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hỗn hợp của
khơng khí, độ trong sạch và đặc tính lý hóa của nó.
Khơng khí là lớp áo giáp bảo vệ mọi sinh vật trên trái đất khỏi bị các tia
bức xạ nguy hiểm và các thiên thạch từ vũ trụ.
Khơng khí với các thành phần nhƣ khí O2, CO2, NO2 cần cho hô hấp
của con ngƣời và động vật cũng nhƣ quá trình quang hợp của thực vật, là
nguồn gốc của sự sống.
Khơng khí giúp duy trì sự cháy và có vai trị quan trọng trong các lĩnh
vực sản xuất, y tế và trong công nghiệp.
Ngày nay do sự phát triển nhanh chóng kinh tế xã hội, đặc biệt là sự
phát triển của ngành giao thông vận tải đƣờng bộ đã làm phát sinh nhiều khói
TSP và khí thải độc hại vào mơi trƣờng khơng khí, làm cho khơng khí bị ơ
nhiễm trầm trọng. Ảnh hƣởng xấu đến mơi trƣờng sống của con ngƣời.
1.1.3. Ơ nhiễm khơng khí
Ơ nhiễm khơng khí là sự thay đổi lớn trong thành phần của khơng khí,
chủ yếu do khói, bụi, hơi hoặc các khí lạ đƣợc đƣa vào khơng khí, có sự tỏa
mùi, làm giảm tầm nhìn xa, gây biến đổi khí hậu, gây bệnh cho con ngƣời và


5

cũng có thể gây hại cho các sinh vật khác nhƣ động vật và cây lƣơng thực, và
có thể làm hỏng môi trƣờng tự nhiên hoặc xây dựng.
1.1.4. Nguồn gây ô nhiễm không khí
Việt Nam là nƣớc đang phát triển với nhiều hoạt động mang lại hiệu
quả tăng trƣởng kinh tế. Tuy nhiên, song song với việc phát triển kinh tế, các
hoạt động phát triển cũng là nguồn phát thải gây ơ nhiễm mơi trƣờng nói

chung và mơi trƣờng khơng khí nói riêng. Trong đó, các nguồn chính gây ơ
nhiễm mơi trƣờng khơng khí gồm: giao thơng vận tải; sản xuất công nghiệp;
xây dựng và dân sinh; nông nghiệp và làng nghề; chơn lấp và xử lý chất thải.
Có hai ngun nhân chính dẫn đến ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí đó là
yếu tố tự nhiên và tác động của con ngƣời. Cụ thể nhƣ sau:
Ơ nhiễm khơng khí tự nhiên:
+ Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: Núi lửa phun ra một lƣợng khổng lồ các
chất ô nhiễm nhƣ tro bụi, sunfua đioxit SO2, hyđro sunfua H2S và metan CH4,
tác động môi trƣờng của các đợt phun trào núi lửa là rất nặng nề và lâu dài.
+ Ô nhiễm do cháy rừng: Cháy rừng xảy ra do các nguyên nhân tự nhiên nhƣ
hạn hán kéo dài, khí hậu khơ và nóng khắc nghiệt. Khi rừng bị cháy nhiều
chất độc hại bốc lên và lan tỏa nhƣ khói, tro bụi, các hyđrocacbon khơng
cháy, khí SO2, CO, NOx.
+ Ơ nhiễm do các chất phóng xạ: Trong lịng đất có một số khống sản và
quặng kim loại có khả năng phóng xạ. Cƣờng độ phóng xạ càng mạnh, càng
gây nguy hiểm cho cuộc sống con ngƣời khi những vật chất phóng xạ ấy có
mặt trong mơi trƣờng khơng khí xung quanh.
+ Ô nhiễm do thực vật, vi khuẩn – vi sinh vật: Các quá trình phân huỷ, thối
rữa xác động, thực vật tự nhiên cũng phát thải nhiều chất khí, các phản ứng
hố học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí amoniac, mùn, sunfua,
nitrit, metan các loại muối v.v... Các loại bụi, khí này đều gây ơ nhiễm khơng
khí.


6

Ơ nhiễm khơng khí nhân tạo:
Khói, bụi từ các nhà máy: Chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các nguyên nhân
gây ra tình trạng ơ nhiễm khơng những khơng khí mà cịn cả nguồn nƣớc,
thức ăn. Trong khói bụi từ các nhà máy có một lƣợng lớn các khí CO2, CO,

SO2, NOx, các chất hữu cơ chƣa cháy hết: muội than, bụi… với nồng độ cực
cao. Nếu trong quá trình xử lý khí thải khơng tốt sẽ ảnh hƣởng rất xấu đến sức
khỏe của ngƣời dân sống trong khu vực đó. Thậm chí đây cịn là ngun nhân
chính gây ra hiện tƣợng mƣa axit gây ra rất nhiều thiệt hại cho con ngƣời
cũng nhƣ mùa màng.
Giao thông vận tải: Hoạt động giao thông vận tải đƣợc xem là một
trong những nguồn gây ơ nhiễm lớn đối với mơi trƣờng khơng khí, đặc biệt ở
các khu đô thị và khu vực đông dân cƣ. Cùng với sự phát triển của hệ thống
cơ sở hạ tầng giao thông, tăng trƣởng các phƣơng tiện cơ giới và khối lƣợng
vận tải hàng hóa, hành khách là sự phát thải các chất gây ô nhiễm môi trƣờng
khơng khí.

Hình 1.1: Hình ảnh ơ nhiễm khí thải hoạt động giao thông
(Nguồn ảnh: Thông tấn xã Việt Nam)


7

Hoạt động sản xuất công nghiệp: Hoạt động sản xuất cơng nghiệp với
nhiều loại hình khác nhau đƣợc đánh giá là một trong những nguồn gây ô
nhiễm môi trƣờng không khí đáng kể tại Việt Nam. Các tác nhân gây ô nhiễm
chủ yếu phát sinh từ quá trình khai thác và cung ứng nguyên vật liệu đầu vào,
khí thải từ các cơng đoạn sản xuất nhƣ đốt nhiên liệu hóa thạch, khí thải lị
hơi, hóa chất bay hơi…

Hình 1.2: Hình ảnh ơ nhiễm khí thải hoạt động sản xuất cơng nghiệp
(Nguồn ảnh: Báo môi trường và đô thị)
Hoạt động xây dựng và dân sinh: Trong những năm gần đây, hoạt động
xây dựng các khu chung cƣ, khu đô thị mới, cầu đƣờng, sửa chữa nhà, vận
chuyển vật liệu và phế thải xây dựng,… diễn ra ở khắp nơi, đặc biệt là các đô

thị lớn. Các hoạt động nhƣ đào lấp đất, đập phá cơng trình cũ, vật liệu xây
dựng bị rơi vãi trong q trình vận chuyển thƣờng gây ơ nhiễm bụi đối với
mơi trƣờng xung quanh.

Hình 1.3: Hình ảnh ô nhiễm khí thải hoạt động dân sinh
(Nguồn ảnh: Báo môi trường và đô thị)


8

1.1.5. Thực trạng ơ nhiễm khơng khí trên thế giới
Ơ nhiễm khơng khí hiện đang là mối quan tâm chung của xã hội tồn
cầu. Bởi nó đƣợc xem là tác nhân hàng đầu gây nên những ảnh hƣởng nghiêm
trọng đến mơi trƣờng và sức khỏe cộng đồng. Tính đến năm 2014, có đến
92% dân số thế giới sống trong các vùng khơng khí có mức độ ơ nhiễm vƣợt
q giới hạn của cơ thể và gây tổn hại đến sức khỏe. AirVisual hợp tác với
Greenpeace công bố báo cáo chất lƣợng khơng khí tồn cầu 2018 và bảng xếp
hạng các thành phố ô nhiễm nhất thế giới. kết quả báo cho thấy trong số hơn
3.000 thành phố đƣợc thống kê, 64% vƣợt quá mức khuyến cáo phơi nhiễm
hàng năm của WHO (10μg / m3) đối với bụi mịn, còn đƣợc gọi là bụi PM2,5.
Các thành phố đƣợc theo dõi ở Trung Đông và châu Phi đều vƣợt quá mức
khuyến cáo này, trong khi 99% các thành phố ở Nam Á, 95% các thành phố ở
Đông Nam Á và 89% các thành phố ở Đông Á cũng vƣợt quá mức này.
Nam Á: trong số 20 thành phố ô nhiễm nhất thế giới, có 18 thành phố ở Ấn
Độ, Pakistan và Bangladesh.
Đơng Nam Á: Jakarta và Hà Nội là hai thành phố ô nhiễm nhất Đông Nam Á.
Khi chất lƣợng không khí của Bắc Kinh đang ngày càng tốt hơn, Jakarta có
nguy cơ sớm vƣợt qua thủ đô vốn nổi tiếng về ô nhiễm của Trung Quốc.
Trung Quốc: nồng độ bụi trung bình tại các thành phố ở Trung Quốc đã giảm
12% từ năm 2017 đến 2018. Bắc Kinh hiện xếp hạng là thành phố ô nhiễm

thứ 122 trên thế giới năm 2018.
Tây Balkan: 10 thành phố ở Tây Balkan - Bosnia Herzegovina, Macedonia
và Kosovo - và bốn thành phố ở Thổ Nhĩ Kỳ có nồng độ PM2.5 ở mức lớn
hơn gấp 3 lần so với hƣớng dẫn của WHO. 8 thành phố ở Balkan nằm trong
số 10% thành phố ô nhiễm nhất thế giới, trong số tất cả các thành phố có dữ
liệu.
Hoa Kỳ và Canada: Mặc dù chất lƣợng khơng khí trung bình rất tốt khi so
sánh tồn cầu, tuy nhiên các vụ cháy rừng lịch sử đã tác động mạnh mẽ đến
chất lƣợng khơng khí vào tháng 8 và tháng 11 với 5 trên 10 thành phố ô
nhiễm nhất thế giới trong tháng 8 đƣợc ghi nhận ở Bắc Mỹ.


9

1.1.6. Thực trạng ơ nhiễm khơng khí trong nƣớc
Ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí đang là một vấn đề bức xúc đối với môi
trƣờng đô thị, công nghiệp và các làng nghề ở nƣớc ta hiện nay. Cơng nghiệp
hố càng mạnh, đơ thị hố càng phát triển thì nguồn thải gây ơ nhiễm mơi
trƣờng khơng khí càng nhiều, áp lực làm biến đổi chất lƣợng khơng khí theo
chiều hƣớng xấu càng lớn, u cầu bảo vệ mơi trƣờng khơng khí càng quan
trọng.
Việt Nam là 1 trong 10 quốc gia có khơng khí bị ơ nhiễm nhất thế giới.
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm thƣờng gặp trong các đô thị lớn thƣờng là khí TSP,
hoặc các chất độc hại đƣợc thải trực tiếp không thông qua xử lý chiếm tỉ lệ
cao. Ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí có tác động tiêu cực đến sức khỏe con
ngƣời, đẩy nhanh quá trình lão hóa, suy giảm chức năng hơ hấp, gây các bệnh
nhƣ: ho, viêm mũi, viêm họng, viêm phế quản, viêm phổi, thậm chí gây ung
thƣ phổi; suy nhƣợc thần kinh, tim mạch và làm giảm tuổi thọ con ngƣời.
Công nghiệp cũ (đƣợc xây dựng trƣớc năm 1975) đều là công nghiệp
vừa và nhỏ, công nghệ sản xuất lạc hậu, một số cơ sở sản xuất có thiết bị lọc

bụi, hầu nhƣ chƣa có thiết bị xử lý khí thải độc hại. Nói chung, cơng nghiệp
cũ khơng đạt tiêu chuẩn về chất lƣợng môi trƣờng. Công nghiệp cũ lại rất
phân tán, do q trình đơ thị hố, phạm vi thành phố ngày càng mở rộng nên
hiện nay phần lớn công nghiệp cũ này nằm trong nội thành của nhiều thành
phố. Ví dụ ở thành phố Hồ Chí Minh, khơng kể các cơ sở thủ cơng nghiệp, có
khoảng 500 xí nghiệp trong tổng số hơn 700 cơ sở công nghiệp nằm trong nội
thành, ở thành phố Hà Nội có khoảng 200 xí nghiệp trong tổng số khoảng 300
cơ sở công nghiệp nằm trong nội thành. Trong các năm gần đây nguồn ô
nhiễm từ hoạt động cơng nghiệp nằm trong nội thành có phần giảm bớt do các
tỉnh, thành đã tích cực thực hiện chỉ thị xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm
nghiêm trọng nằm xen kẽ trong các khu dân cƣ.
Ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí ở nhiều làng nghề đã tới mức báo động,
một số bài báo đã đánh giá một cách đáng lo ngại là "sống giàu, nhƣng chết
mịn" đối với làng tái chế nilơng Minh Khai (Nhƣ Quỳnh, Hƣng n); "hít
khói ăn tiền" ở xã Chỉ Đạo (Văn Lâm, Hƣng Yên) - tái chế chì, hay là "những


10

làn khói độc" ở làng gốm Bát Tràng (Gia Lâm, Hà Nội). Ở rất nhiều làng
nghề, đặc biệt là các làng nghề ở vùng Đồng bằng Bắc Bộ, đang kêu cứu về ơ
nhiễm mơi trƣờng khơng khí.
Cơng nghiệp mới: Phần lớn các cơ sở công nghiệp mới đƣợc đầu tƣ tập
trung vào 82 khu công nghiệp. Trƣớc khi xây dựng dự án đều đã tiến hành
"Đánh giá tác động môi trƣờng", nếu dự án thực hiện đầy đủ các giải pháp
bảo vệ mơi trƣờng đã đƣợc trình bày trong báo cáo đánh giá tác động mơi
trƣờng thì sẽ đảm bảo đạt tiêu chuẩn chất lƣợng mơi trƣờng. Tuy vậy, cịn
nhiều xí nghiệp mới, đặc biệt là các nhà máy nhiệt điện đốt than, chƣa xử lý
triệt để các khí thải độc hại (SO2, NO2, CO), nên đã gây ra ô nhiễm mơi
trƣờng khơng khí xung quanh.

Cùng với q trình cơng nghiệp hố và đơ thị hố, phƣơng tiện giao
thơng cơ giới ở nƣớc ta tăng lên rất nhanh, đặc biệt là ở các đô thị. Trƣớc năm
1980 khoảng 80 - 90% dân đô thị đi lại bằng xe đạp, ngày nay, ngƣợc lại
khoảng 80% dân đô thị đi lại bằng xe máy, xe ôtô con. Nguồn thải từ giao
thông vận tải đã trở thành một nguồn gây ơ nhiễm chính đối với mơi trƣờng
khơng khí ở đơ thị, nhất là ở các đô thị lớn nhƣ Hà Nội, thành phố Hồ Chí
Minh, Hải Phịng, Đà Nẵng. Theo đánh giá của chun gia mơi trƣờng, ơ
nhiễm khơng khí ở đơ thị do giao thông vận tải gây ra chiếm tỷ lệ khoảng
70%.
Ở các thành phố lớn nhƣ Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng,
Hải Phịng, nồng độ khí CO trung bình ngày dao động từ 2 - 5 mg/m3, nồng
độ khí NO2 trung bình ngày dao động từ 0,04 - 0,09mg/m3, ở một số nút giao
thông lớn trong đô thị nồng độ khí CO và khí NO2 đã vƣợt trị số tiêu chuẩn
cho phép, nhƣ ở ngã tƣ Đinh Tiên Hồng - Điện Biên Phủ (thành phố Hồ Chí
Minh) trị số trung bình ngày của năm 2001: 0,19, gấp 1,9 lần trị số tiêu chuẩn
cho phép, nồng độ CO năm 2001: 15,48 gấp 3,1 lần trị số tiêu chuẩn cho
phép; tƣơng tự, năm 2002 nồng độ khí NO2 = 0,191mg/m3 và khí CO =
12,67mg/m3.


11

1.2. TỔNG QUAN VỀ KHÍ CO
1.2.1. Khái niệm
Khí CO (tên gọi hóa học cacbon monoxit), có cơng thức hóa học là CO,
là một chất khí khơng màu, khơng mùi, bắt cháy và có độc tính cao. Nó là sản
phẩm cháy chính trong việc đốt cháy khơng hồn tồn, hoặc trong điều kiện
thiếu Oxi của cacbon và các hợp chất chứa cacbon. Có nhiều nguồn sinh ra
khí CO. Trong đó có khí thải của động cơ đốt trong của xe máy, xe ơtơ,… Nó
đƣợc tạo ra bằng cách đốt cháy các nguyên liệu có nguồn gốc Cacbon, đặc

biệt với nồng độ cao khi nhiệt độ quá thấp để có thể oxi hóa trọn vẹn các
hydrocacbon trong nguyên liệu thành nƣớc (dạng hơi) và đioxit cacbon.
1.2.2. Đặc điểm lý hóa của khí cacbon monoxit
Bảng 1.2: Đặc điểm lý hóa của khí cacbon monoxit
Cacbon monoxit
Công thức phân tử

CO

Khối lƣợng phân tử

44

Công thức cấu tạo

C=O

Nhiệt độ sôi
Trọng lƣợng riêng

-191,5oC
1,25 g/l ở 0 oC, 1atm
1,145 g/l ở 25 oC, 1atm

Tỷ trọng so với khơng khí

0,967
Ở 0 oC, 1atm: 3,54ml/100ml

Hòa tan trong nƣớc

Ở 25 oC, 1atm: 2,14ml/100ml
Ở 37 oC, 1atm: 1,83ml/100ml
Cacbon monoxit là một chất khí
khơng màu, khơng mùi, nhẹ hơn

Tính chất vật lý

khơng khí, là một khí độc
Cháy trong khơng khí với ngọn lửa
màu xanh sáng


12

1.2.3. Ảnh hƣởng của khí CO đến mơi trƣờng và sức khỏe con ngƣời
Carbon monoxit là khí khơng mùi vị, có độc tính cao với sức khỏe con
ngƣời và cực kỳ nguy hiểm, do việc hít thở phải một lƣợng quá lớn CO sẽ dẫn
tới thƣơng tổn do giảm ôxi trong máu hay tổn thƣơng hệ thần kinh cũng nhƣ
có thể gây tử vong. Nồng độ chỉ khoảng 0,1% carbon monoxit trong khơng
khí cũng có thể là nguy hiểm đến tính mạng. CO có ái lực với hemoglobin
(Hb) trong hồng cầu mạnh gấp 230-270 lần so với ôxy nên khi đƣợc hít vào
phổi CO sẽ gắn chặt với Hb thành COHb do đó máu khơng thể chun chở
oxi đến tế bào. Khi có từ 10 tới 30% COHb trong máu, con ngƣời sẽ gặp các
triệu chứng nhƣ: đau đầu, buồn nơn, mỏi mệt và chống váng. Khi mức độ
COHb đạt tới 50-60%, con ngƣời có thể bị ngất, co giật và có thể dẫn đến hơn
mê và chết. Nhƣ vậy với nồng độ trên 10000 ppm CO (1% CO) có trong
khơng khí thở thì con ngƣời sẽ bị chết trong vòng vài phút.
Theo nghiên cứu của tiến sĩ Trần Ngọc Châu thì Hàm lƣợng COHb
trong máu từ 2-5% bắt đầu có dấu hiệu ảnh hƣởng đến hệ thần kinh trung

ƣơng. Khi hàm lƣợng COHb trong máu tăng lên từ 10-20% các chức năng
hoạt động của các cơ quan khác nhau trong cơ thể bị tổn thƣơng. Trên thế giới
mỗi năm có hàng ngàn ngƣời bị chết ngạt do hít phải CO, trong đó chủ yếu là
cơng nhân làm việc trong các điều kiện khắc nghiệt thiếu khơng khí sạch và
có nguy cơ cháy nổ cao. Bảng 1.3 dƣới đây chỉ ra các triệu chứng nhiễm độc
của ngƣời khi tiếp xúc với CO ở các nồng độ khác nhau.
Bảng 1.3: Triệu chứng nhiễm độc của ngƣời khi tiếp xúc với CO
ở các nồng độ khác nhau [14]
Nồng độ

Thời gian tiếp xúc

Triệu chứng và tác hại

200

2 - 3 giờ

Đau đầu nhẹ, mỏi mệt, buồn nơn và
chống váng.

400

1 - 2 giờ
> 3 giờ

Đau nặng đầu
Khó thở

800

45 phút
Trong vịng 2 đến 3 giờ

(ppm)

Chống váng, buồn nôn và co giật
Tử vong


13

1600

20 phút
Trong vịng 1 giờ

Đau đầu, chống váng và buồn nơn
Tử vong

3200

Trong vịng 5 - 10 phút
Trong vịng 1 giờ

Đau đầu, chống váng và buồn nơn
Tử vong

6400

1 - 2 phút

Đau đầu, chống váng và buồn nơn

1280

25 - 30 phút

Tử vong

Thực vật ít nhạy cảm với CO hơn ngƣời, nhƣng ở nồng độ cao (100 –
10000 ppm) nó làm cho lá rụng, bị xoắn quăn, diện tích lá bị thu hẹp, cây non
bị chết, cây cối chậm phát triển, làm mất khả năng cố định Nitơ, làm thực vật
bị thiếu đạm. CO có tác dụng kiềm chế sự hơ hấp của tế bào thực vật.
1.2.4. Nguồn gốc của khí CO
Cacbon monoxit sinh ra trong q trình đốt cháy khơng hồn tồn
ngun nhiên liệu (q trình đốt cháy thiếu ơ xi). Nguồn phát thải khí CO chủ
yếu ở các động cơ đốt trong, các q trình cơng nghiệp, lị đốt, các nhà máy
luyện kim, nhiệt điện...Bên cạnh đó cịn do một số nguồn tự nhiên nhƣ hoạt
động của núi lửa, cháy rừng...và một số loài sinh vật, vi sinh vật.
Bảng 1.4: Lƣợng phát thải CO từ tự nhiên và nhân tạo [13].
Chất ô nhiễm

Nguồn gây ô nhiễm
Nguồn nhân
tạo chủ yếu

Cacbon
monoxit (CO)

Nguồn thiên nhiên

hoạt động núi lửa,
Đốt nhiên liệu,
cháy rừng, các phản
khí thải ơtơ
ứng hóa học âm ỉ.

106 tấn/năm
Nhân tạo

Thiên
nhiên

300

>3000

Bảng 1.5: Lƣợng khí thải do ơtơ thải ra trên 1km đƣờng [13].
Khí thải

Lƣợng khí thải (g/km đƣờng đi)
Động cơ xăng

Động cơ Diezen

CO

60

0,69 ÷ 2,57

Hydrocacbon

5,9

0,14 ÷ 2,07

NOx

2,2

0,68 ÷ 1,02

Muội khói

0,22

1,28

SO2

0,17

0,47


14

1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẬT LIỆU XỬ LÝ KHÍ CO

Hàng năm, trên toàn thế giới sản sinh ra khoảng 600 triệu tấn khí CO.
Thực tế những năm qua, mặc dù con ngƣời đã cố gắng giảm thiểu tối đa
lƣợng khí CO, nhƣng do điều kiện cơng nghệ cịn hạn chế, cũng nhƣ những
giới hạn của kinh tế mà lƣợng khí thải ln gia tăng trong các hoạt động của
con ngƣời.
Để giảm lƣợng CO sinh ra, có 2 cách:
a. Ngăn chặn từ nguồn phát sinh: Giảm tối đa CO tạo ra bằng cách cải
tiến công nghệ đốt, động cơ… từ đó tạo ra ít khí CO;
b. Chuyển hóa CO sang CO2 trƣớc khi thải ra mơi trƣờng.
Hiện nay, có nhiều hƣớng xử lý khí thải CO, tuy nhiên đều dựa trên
nguyên tắc chung là chuyển hóa CO thành CO2 dựa trên phản ứng ơxy hóa
CO bằng ơxy khơng khí, sự khác nhau cơ bản trong các quá trình xử lý CO
nằm ở điều kiện xúc tác phản ứng. Nếu không có chất xúc tác thì phản ứng
xảy ra rất khó khăn vì cần điều kiện nhiệt độ cao và thời gian chuyển hóa dài
hơn. Chính bởi lẽ đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu và thử nghiệm nhiều hệ
chất xúc tác để đƣa vào phản ứng chuyển hóa trên nhằm mục đích đƣa nhiệt
độ phản ứng xuống nhiệt độ thƣờng, thậm chí dƣới nhiệt độ thƣờng. Có thể kể
ra một số hệ xúc tác sử dụng kim loại nhƣ Paladi (Pd), Platin (Pt), Coban
(Co), Ruteni (Ru), Rođi (Rh), Bạc (Ag), hỗn hợp ơ xít Mn và Cu…Chất xúc
tác cho phản ứng trên là loại xúc tác cho quá trình ôxy hóa, kim loại dùng
thƣờng là Pd, Pt với một lƣợng rất nhỏ. Chúng thƣờng đƣợc mang trên các
chất mang (Al2O3, aFe2O3, FeOx, CeOx, TiO2…) vì lý do kinh tế [20-24].
Ở những năm 70 của thế kỷ trƣớc, các bộ lọc xúc tác khí đƣợc chế tạo
chủ yếu dựa trên các kim loại quý nhƣ Pt, Pd, Rh. Giờ đây, nhiều thế hệ xúc
tác ƣu việt đã đƣợc nghiên cứu nhằm thay thế dần các kim loại quý hiếm.
Những giải pháp hỗn hợp xúc tác từ các oxit kim loại hoặc các oxit phức hợp
perovskit/ spinel với một phần nhỏ Pt/Ru nhƣ hệ La 1-xSrxCoO3-Pt/Ru, hoặc tổ
hợp các kim loại quý nhƣ Pt/CeO2 - ZrO2 [74]... đã đƣợc nghiên cứu. Tuy
nhiên, những phƣơng pháp này vẫn cịn tốn kém vì các kim loại quý hiếm khá

15

đắt tiền. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ chế tạo vật liệu,
các nhà xúc tác học đã sáng tạo ra nhiều phƣơng pháp chế tạo mới nhằm cải
thiện các xúc tác dựa trên kim loại quý bằng oxit kim loại truyền thống
Co2O3, Co3O4, CuO, MnO2, Fe2O3, Cr2O3, CuO/Cr2O3, NiO .... Ƣu điểm của
các xúc tác oxit kim loại truyền thống là: có hoạt tính xúc tác cao (không bằng
kim loại quý khi ở nhiệt độ thấp, tuy nhiên khi ở nhiệt độ cao thì hoạt tính
tƣơng đƣơng), giá thành rẻ, ít bị đầu độc bởi các ôxit nitơ, lƣu huỳnh và CO2,
độ bền cơ học cao do đó có thể sử dụng lâu dài.
Trong những năm gần đây các hệ vật liệu ơxít kim loại, ôxít hỗn hợp
kim loại [25-29], xúc tác perovskit chứa kim loại chuyển tiếp thay thế một
phần đáng kể các kim loại quý cho các phản ứng oxi hóa CO cũng là một
hƣớng quan tâm đặc biệt. Ƣu điểm của các xúc tác perovskit này là giá thành
rẻ do có thể thay thế một số kim loại quý, hoạt tính cao trong các phản ứng
oxi hóa CO, VOCs, CxHy …
Phần lớn các chất xúc tác sử dụng trong cơng nghiệp hóa học hiện đại
đều dựa trên các oxit phức hợp, hỗn hợp các ơxít [30-33]. Trong số các ơxít
hỗn hợp kim loại có những tính chất nổi bật nhƣ có hoạt tính oxy hố khử
cao, khả năng chống nhiễm độc tốt, giá thành thấp, tuổi thọ dài và đƣợc xem
là chất xúc tác lý tƣởng có thể thay thế kim loại quý trên chất mang [34].
Perovskit chứa La ở vị trí A và kim loại chuyển tiếp ở vị trí B thu hút nhiều
sự quan tâm nghiên cứu do có hoạt tính oxy hóa cao trong thiêu đốt xúc tác
xử lý mơi trƣờng [35]. Các oxit phức hợp perovskit có dạng ABO3 với A =
La, Nd, Sm..; B = Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni...). Một đặc tính quý báu của ABO 3
nói chung là các ion ở vị trí A và B có thể thay thế một phần bởi ion kim loại
khác tạo nên những vật liệu A1-xMxB1-yB’yO3 cũng có cấu trúc perovskit
nhƣng có nhiều đặc tính mới, thể hiện hoạt tính xúc tác khá cao, độ chọn lọc
và thời gian sống lớn. Những công bố mới đây cho thấy, có thể biến tính các

perovskit bằng các kim loại kiềm vào vị trí A, hoặc các kim loại chuyển tiếp
vào vị trí B để nhận đƣợc tính chất mới của vật liệu nhƣ diện tích bề mặt riêng
cao hơn, nồng độ khuyết tật tinh thể lớn hơn, do đó khả năng tƣơng tác với
các phân tử khí hay các thành phần khác trong khói thải nhiều hơn và xúc tác