MỤC LỤC
Mở đầu ................................................................................................................................... 1
Chƣơng 1 ............................................................................................................................... 3
TỔNG QUAN ........................................................................................................................ 3
1.1. Thực trạng ô nhiễm không khí .................................................................................... 3
1.1.1. Các đặc điểm chính của không khí .......................................................................... 3
1.1.2. Vai trò của không khí ............................................................................................... 4
1.2. Ô nhiễm không khí ..................................................................................................... 5
1.3. Tổng quan về khí CO .................................................................................................. 9
1.3.1. Đặc điểm lý hóa của khí cacbon monoxit ................................................................ 9
1.3.2. Tác hại của CO ...................................................................................................... 10
1.3.4. Nguồn gốc của khí CO ........................................................................................... 11
1.4. Tổng quan về các vật liệu xử lý CO ......................................................................... 12
1.5. Các phƣơng pháp tổng hợp vật liệu .......................................................................... 18
1.5.1. Phƣơng pháp phản ứng pha rắn (phƣơng pháp gốm) ............................................ 18
1.5.2. Phƣơng pháp kết tủa .............................................................................................. 18
1.5.3. Phƣơng pháp thủy nhiệt ......................................................................................... 19
1.5.4. Phƣơng pháp sol - gel ............................................................................................ 19
1.5.5. Phƣơng pháp đốt cháy gel ...................................................................................... 22
Chƣơng 2 ............................................................................................................................. 26
THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................... 26
2.1. Hóa chất và thiết bị ................................................................................................... 26
2.1.1. Hóa chất ................................................................................................................. 26
2.1.2. Thiết bị ................................................................................................................... 26
2.2. Tổng hợp vật liệu ...................................................................................................... 26
2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu vật liệu ...................................................................... 28
2.3.1. Phƣơng pháp phân tích nhiệt ................................................................................. 28
2.3.2. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X ................................................................................... 30
2.3.3. Phƣơng pháp hiển vi điện tử .................................................................................. 33
2.3.4. Phƣơng pháp đo diện tích bề mặt riêng ................................................................. 35
2.3.5. Phƣơng pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác ............................................................ 35
Đoàn Trung Dũng Luận văn tốt nghiệp cao học
ii
Chƣơng 3 ............................................................................................................................. 38
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................................. 38
3.1. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu .................................................................................... 38
3.2. Nghiên cứu tổng hợp ôxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 bằng phƣơng pháp đốt cháy gel với
chất tạo gel PVA .............................................................................................................. 38
3.2.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung ................................................................................ 38
3.2.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe đến sự hình thành pha CeO2-Fe2O3 ...... 40
3.3. Nghiên cứu tổng hợp ôxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 bằng phƣơng pháp đốt cháy gel với
chất tạo gel citric .............................................................................................................. 43
3.3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung ................................................................................ 43
3.3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ mol kim loại đến quá trình hình thành pha ôxít hỗn hợp
CeO2-Fe2O3 ...................................................................................................................... 45
3.4. Nghiên cứu khả năng xử lý CO ................................................................................ 47
3.4.1. Khả năng xứ lý CO của ôxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 ................................................ 47
KẾT LUẬN .......................................................................................................................... 52
Đoàn Trung Dũng Luận văn tốt nghiệp cao học
1
Mở đầu
Ngày nay môi trƣờng đang trở thành mối quan tâm của tất cả các quốc gia trên
thế giới. Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽcủa các ngành
công nghiệp và sự gia tăng dân số thì sự ô nhiễm môi trƣờng ngày càng nặng nề
hơn. Sự ô nhiễm môi trƣờng đã và đang làm mất cân bằng sinh thái. Ở nhiều nơi
trên thế giới, con ngƣời đang phải đối mặt với những thảm họa môi trƣờng nhƣ hiệu
ứng nhà kính, sự suy giảm tầng ô zôn, elnino, mƣa axit…Do đó, việc phát triển kinh
tế, xã hội gắn với bảo vệ môi trƣờng đã và đang đƣợc quan tâm nghiên cứu của toàn
thế giới trong những năm gần đây.
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng không khí, đặc biệt tại các đô thị không
chỉ còn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực nào đó mà nó đã trở
thành vấn đề toàn cầu. 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 môi trƣờng, đã làm cho
môi trƣờng sống của con ngƣời bị thay đổi và ngày càng trở lên suy thoái. Những
năm gần đây nhân loại đã phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trƣờng
không khí. Đó là sự biến đổi của khí hậu – sự nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng
ôzôn và mƣa axít. Ở Việt Nam ô nhiễm môi trƣờng không khí đang là một vấn đề
bức xúc đối với môi trƣờng đô thị, công nghiệp và các làng nghề. Đặc biệt ở thủ đô
Hà Nội đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trƣờng không khí nặng nề. Ở các
khu công nghiệp, các trục đƣờng giao thông lớn đều bị ô nhiễm với các cấp độ khác
nhau. Oxi hoá CO thành CO2 trên để xử lý khí này là một quá trình hóa học có ý
nghĩa liên quan đến lĩnh vực môi trƣờng.
Phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ gần 1000oC. Để phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thấp
hơn, tiết kiệm năng lƣợng thì phản ứng trên phải thực hiện khi có mặt xúc tác.
Chính vì vậy, ngƣời ta đã tiến hành phát triển xúc tác oxi hóa có hoạt tính cao để
loại bỏ ngay cả một lƣợng nhỏ CO trong môi trƣờng ô nhiễm.Có rất nhiều vật liệu,
hệ vật liệu đã đƣợc các nhà khoa học nghiên cứu. Đặc biệt là các hệ vật liệu xúc tác
kim loại, ôxít kim loại ngày càng đƣợc nghiên cứu sâu rộng hơn.
Đoàn Trung Dũng Luận văn tốt nghiệp cao học
2
Nhận thấy tính cấp thiết của vấn đề, nên em đã lựa chọn đề tài “Tổng hợp và
nghiên cứu hoạt tính xúc tác của vật liệu ôxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 có kích
thƣớc nanomettrong phản ứng oxi hóa CO”. Nhằm mục đích xử lý lƣợng khí thải
CO độc hại ra môi trƣờng.
Đoàn Trung Dũng Luận văn tốt nghiệp cao học
3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Thực trạng ô nhiễm không khí
1.1.1.Các đặc điểm chính của không khí
Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và đƣợc giữ lại
bởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Thành phần chính của khí quyển gồm có nitơ (78,1%
theo thể tích) và ôxy (20,9%), với một lƣợng nhỏ agon (0,9%), cacbon điôxít (dao
động, khoảng 0,035%), hơi nƣớc và một số chất khí khác. Bầu khí quyển bảo vệ
cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp thụ các bức xạ tia cực tím của mặt trời và tạo
ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêm.
Bảng 1.1: Thành phần phần trăm của không khí khô theo thể tích - ppmv: phần
triệu theo thể tích.
Chất khí
Theo NASA
Nitơ
78%
Ôxy
21%
Agon
0,9340%
Cacbon điôxít (CO2)
390 ppmv
Neon
18,18 ppmv
Hêli
5,24 ppmv
Mêtan
1,745 ppmv
Krypton
1,14 ppmv
Hiđrô
0,55 ppmv
Nitơ
78%
Ôxy
21%
Agon
0,9340%
Không khí ẩm thường có thêm
Hơi nƣớc
Dao động mạnh; thông thƣờng khoảng 1%