Nghiên cứu tổng hợp, tính chất và khả năng ứng dụng vật liệu xúc tác bạc kim loại trên chất mang nhôm oxit - phần III

chơng III: Kết quả và Thảo luận
3.1. Kết quả tổng hợp xúc tác Ag/Al
2
O
3
theo phơng pháp đồng kết tủa.
Từ sự thay đổi tỷ lệ Ag/Al và thay đổi nhiệt độ nung, chúng tôi tổng hợp 10
mẫu ký hiệu là: MD00, MD10, MD11, MD12, MD20, MD21, MD22, MD30,
MD31, MD32.
Các mẫu đợc đa nghiên cứu bằng phơng pháp nhiễu xạ tia X, kết quả thu đ-
ợc đợc chỉ ra trên các bảng 3.1 và hình 3.1, 3.2.
Bảng 3.1: Kết quả tính kích thớc trung bình (
r
, nm), thành phần pha các
mẫu tổng hợp theo phơng pháp đồng kết tủa.
STT Kí hiệu
mẫu
Tỷ lệ khối lợng
Ag/Al
Nhiệt độ
nung (
O
C)
r
, nm Thành phần
pha
1 MD00 0/25 400 Al
2
O
3
2 MD10 3/25 300 33,3 Ag-Al

2
O
3
3 MD11 3/25 400 32,3 Ag-Al
2
O
3
4 MD12 3/25 500 32,5 Ag-Al
2
O
3
5 MD20 4/25 300 33,5 Ag-Al
2
O
3
6 MD21 4/25 400 32,7 Ag-Al
2
O
3
7 MD22 4/25 500 32,9 Ag-Al
2
O
3
8 MD30 5/25 300 33.6 Ag-Al
2
O
3
9 MD31 5/25 400 32,6 Ag-Al
2
O

3
10 MD32 5/25 500 33.1 Ag-Al
2
O
3
40
Mau Al2O3
00-004-0858 (D) - Aluminum Oxide - gamm a-Al2O3 - Y: 70.2 9 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 -
File: Chau NCS mau Al2O3-400C.raw - Type: Lock ed Coupled - Sta rt: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1 . s - Temp.: 2 5 °C (Room) - Time S tarted: 9 s - 2-Thet a: 20.000 ° - Th eta: 10.000 °
Lin (Cps)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70 80
d=1.400
d=1.999

d=2.452
d=1.967
H×nh 3.1. Gi¶n ®å XRD cña mÊu MT00, mÉu kh«ng cã Ag.
41
MD10-3%Ag-300
o
C (a)
MD11-3%Ag-400
o
C (b)
MD12-3%Ag-500
o
C (c)
Mau MD00-400
o
C
42
Mau MD20-4%Ag-300
o
C (d)
Mau MD21-4%Ag-400
o
C (e)
Mau MD22-4%-500
o
C (f)
Mau MD30-5%Ag-300
o
C (g)
Hình 3.2: Phổ XRD của mẫu MD10 (a), MD11 (b), MD12 (c), MD20 (d),

MD21 (e), MD22 (f), MD30 (g), MD31 (h), MD32 (i).
Trên giản đồ XRD của mẫu trắng MD00 xuất hiện một số pic đặc trng của
Al
2
O
3
và không có lẫn các pha lạ, điều này chứng tỏ mẫu Al
2
O
3
điều chế đợc là
tinh khiết. ở nhiệt độ nung 400
O
C phản ứng phân hủy nhôm hidroxit đã xảy ra
hoàn toàn.
So sánh giản đồ XRD của các mẫu MD10, MD11, MD12, MD20, MD21,
MD22, MD30, MD31, MD32 với giản đồ XRD của của mẫu trắng MD00 cho thấy
chúng khác nhau nhiều, xuất hiện các pic đặc trng của Ag. Điều này khẳng định
mẫu tổng hợp đợc có Ag trên nền chất mang Al
2
O
3
.
Giản đồ XRD của các mẫu MD10, MD11, MD12, MD20, MD21, MD22,
MD30, MD31, MD32 đều có sự giống nhau về cấu trúc, chúng có các pic đặc trng
ở các góc 2

=38,2
o
, 44,3

o
và 64,5
o
rất rõ nét, có đờng nền khá phẳng và đồng đều,
43
Mau MD31-5%Ag-400
o
C (h)
Mau MD32-5%Ag-500
o
C (i)
ngoài ra còn có một số pic đặc trng của Al
2
O
3
ở các góc 2

=33,8
o
, 45,2
o
, mẫu
tổng hợp đợc chỉ chứa Ag và Al
2
O
3
không có một pha lạ nào khác. Điều đó chứng
tỏ đã điều chế đợc Ag/Al
2
O

3
tinh khiết có kích thớc nano (hình 3.3, 3.4, 3.5).
Để biết đợc hình thái bề mặt sản phẩm, chúng tôi chọn một số mẫu đi chụp
ảnh SEM. Kết quả thu đợc đợc đa ra trên các hình 3.3, 3.4, 3.5.

a) b)
Hình 3.3: ảnh SEM của mẫu MD11(a) và MD12(b)

a) b)
Hình 3.4: ảnh SEM của mẫu MD21(a) và MD22(b).
44

a) b)
Hình 3.5; ảnh SEM của mẫu MD31 (a) và MD32 (b).
ảnh SEM cho thấy kích thớc của các hạt tơng đối đồng đều.
Để biết chính xác sản phẩm thu đợc có hàm lợng bao nhiêu phần trăm bạc,
chúng tôi tiến hành chụp phổ tán xạ năng lợng của mẫu có nhiều bạc nhất của ph-
ơng pháp đồng kết tủa (mẫu MD31) để kiểm tra.
Hình 3.6: Phổ tán xạ năng lợng của mẫu MD31.
45
MD31
Kết quả chụp phổ tán xạ năng lợng (hình 3.6) cho thấy hàm lợng bạc trong
mẫu chiếm khoảng 11.42%, Al chiếm 59.58% và O chiếm 29%. Phần trăm nguyên
tử của các nguyên tố là Ag 1,70%, Al 48,30%, O 50,00%.
So sánh với tỷ lệ nguyên liệu ban đầu Ag/Al
2
O
3
(4/25) thì tỷ lệ hàm lợng
Ag/Al có trong sản phẩm (11,42/59,58) có sự sai khác nhng không đáng kể.

3.2. Kết quả tổng hợp xúc tác Ag/Al
2
O
3
theo phơng pháp sol-gel.
Trong phần này chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu ảnh hởng của tỷ lệ
Ag/Al đến đặc trng và khả năng xúc tác của sản phẩm. Các mẫu đều đợc nung ở
400
o
C và đợc ký hiệu: MS00, MS11, MS12, MS13, MS14, MS15.
Kết quả thu đợc từ việc nghiên cứu các sản phẩm bằng phơng pháp nhiễu xạ
tia X đợc chỉ ra trên bảng 3.2 và các hình 3.7, 3.8.
Bảng 3.2: Kết quả nghiên cứu XRD các mẫu tổng hợp theo phơng pháp sol-
gel.
STT Kí hiệu
mẫu
Tỷ lệ khối l-
ợng Ag/Al
Nhiệt độ
nung (
O
C)
Thành phần
pha
1 MS00 0/25 400 Al
2
O
3
2 MS11 3,0/25 400 Ag-Al
2

O
3
3 MS12 3,5/25 400 Ag-Al
2
O
3
4 MS13 4,0/25 400 Ag-Al
2
O
3
5 MS14 4,5/25 400 Ag-Al
2
O
3
6 MS15 5,0/25 400 Ag-Al
2
O
3
46
H×nh 3.7: Gi¶n ®å XRD cña mÉu MS00, mÉu kh«ng cã Ag.
47
Mau MS00-400C
Mau MS11-400
o
C (a)
Mau MS12-400
o
C (b)
Mau MS13-400
o

C (c)
Hình 3.8: Phổ XRD của các mẫu MS11 (a), MS12 (b), MS13 (c), MS14 (e).
Trên giản đồ XRD của mẫu trắng MS00 (Al
2
O
3
) xuất hiện một số pic đặc tr-
ng của Al
2
O
3
và không thấy xuất hiện các pic lạ, điều này chứng tỏ mẫu Al
2
O
3
điều
chế đợc là tinh khiết.
So sánh phổ XRD của các mẫu tổng hợp với phổ XRD của mẫu trắng MS00.
Dễ dàng nhận thấy rằng có một số pic của Ag xuất hiện, không thấy xuất hiện các
pic của các chất đầu Al(OH)
3
, Ag
2
O. Điều này khẳng định mẫu tổng hợp đợc là Ag
trên nền chất mang Al
2
O
3
, hoàn toàn tinh khiết và ở dạng tinh thể. Điều đó cũng
khẳng định phản ứng phân hủy nhiệt ở 400

o
C của các chất đã xảy ra hoàn toàn.
Các mẫu tổng hợp đợc có thành phần pha khá giống nhau.
48
Mau MS14-400
o
C (d)
Mau MS15-400
o
C (e)
Kết quả chụp ảnh SEM của các mẫu MS12, MS13, MS14, MS15 đợc trình
bày trên các hình 3.9, 3.10 cho thấy có một lớp bạc bám đều lên bề mặt chất mang
Al
2
O
3
.

a) b)
Hình 3.9: ảnh SEM của mẫu MS12 (a) và MS13 (b)

a) b)
Hình 3.10: ảnh SEM của mẫu MS14 (a) và MS15 (b)
Để khẳng định mẫu tổng hợp đợc là chất xúc tác Ag trên nền chất mang
Al
2
O
3
. Tiếp tục tiến hành chụp ảnh TEM của một số mẫu. Qua ảnh TEM của mẫu
MS12 và MS14 trên hình 3.11 (a) và 3.11 (b) chứng tỏ rằng hạt Ag phủ lên bề mặt

Al
2
O
3
có dạng hình cầu, có kích thớc dao động khoảng 30 - 60 nm. kết quả thu đợc
phù hợp với kết quả phân tích.
49

a) b)
Hình 3.11: ảnh TEM của mẫu MS12 (a) và MS14 (b)
3.3. Kết quả tổng hợp xúc tác Ag/Al
2
O
3
theo phơng pháp tẩm.
Trong phần này chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu ảnh hởng của tỷ lệ
Ag/Al đến đặc trng và khả năng xúc tác của sản phẩm. Các mẫu đều đợc nung ở
400
o
C. Kết quả thu đợc từ việc nghiên cứu các sản phẩm bằng phơng pháp nhiễu
xạ tia X đợc chỉ ra trên bảng 3.3 và các hình 3.12, 3.13.
Bảng 3.3: Kết quả nghiên cứu XRD các mẫu tổng hợp theo phơng pháp tẩm.
STT Kí hiệu
mẫu
Tỷ lệ khối l-
ợng Ag/Al
Nhiệt độ
nung (
O
C)

Thành
phần pha
1 MT00 0/25 400 Al
2
O
3
2 MT11 3 /25 400 Ag-Al
2
O
3
3 MT12 4/25 400 Ag-Al
2
O
3
4 MT13 5/25 400 Ag-Al
2
O
3
50
H×nh 3.12: Gi¶n ®å XRD cña mÉu chôp kh«ng cã b¹c, mÉu MT00
H×nh 3.13: Gi¶n ®å XRD cña mÉu MT11 (a), MT12 (b), MT13 (c).
51
Mau MT00
Mau MT11 (a)
Mau MT13 (c)
Mau MT12 (b)