Luận văn Thạc sỹ hóa học: Nghiên cứu điều chế Crom Oxid Cr2O3 sử dụng trong xúc tác

Chia sẻ: Hoang Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

108
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài tiến hành tổng hợp Cr2O3 bằng phương pháp sol-gel và Cr2O3 trên chất mang Diatomite đồng thời khảo sát hoạt tính xúc tác của các sản phẩm trên đối tượng congo đỏ để tìm ra phương pháp điều chế Cr2O3 có hoạt tính xúc tác tốt nhất. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sỹ hóa học: Nghiên cứu điều chế Crom Oxid Cr2O3 sử dụng trong xúc tác

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN TRÖÔNG THÒ TUYEÁT NHUNG NGHIEÂN CÖÙU ÑIEÀU CHEÁ CROM OXID Cr2O3 SÖÛ DUÏNG TRONG XUÙC TAÙC LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ HOÙA HOÏC THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH – 2009
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN TRÖÔNG THÒ TUYEÁT NHUNG NGHIEÂN CÖÙU ÑIEÀU CHEÁ CROM OXID Cr2O3 SÖÛ DUÏNG TRONG XUÙC TAÙC CHUYEÂN NGAØNH: HOÙA VOÂ CÔ MAÕ SOÁ: 1 04 01 LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ HOÙA HOÏC NGÖÔØI HÖÔÙNG DAÃN KHOA HOÏC: Tieán só Huyønh Thò Kieàu Xuaân THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH – 2009
- 12 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc MÔÛ ÑAÀU Cr2O3 laø moät trong nhöõng oxid kim loaïi ñaõ thu huùt ñöôïc nhieàu söï quan taâm vaø chuù yù trong nhieàu lónh vöïc. Beân caïnh nhöõng öùng duïng roäng raõi trong cuoäc soáng nhö laø boät maøu xanh cao caáp duøng trong kieán truùc laøm ñaù granite, queùt töôøng nhaø, duøng trong thuûy tinh maøu, ñoà goám, sôn chòu nhieät, möïc in, thuoác veõ… Cr2O3 coøn ñöôïc duøng laøm chaát xuùc taùc hoaëc laøm chaát mang öùng duïng trong caùc phaûn öùng oxi hoùa, hidro hoùa, dehidro hoùa, toång hôïp caùc chaát höõu cô, chuyeån hoùa khí than, phaûn öùng trao ñoåi caùc nguyeân toá ñoàng vò… Cho ñeán nay ñaõ coù nhieàu coâng trình nghieân cöùu veà caùc phöông phaùp ñieàu cheá Cr2O3 ñöôïc coâng boá nhö: phöông phaùp thuûy nhieät, nhieät phaân baèng lase-caûm öùng, ngöng hôi, sol-gel, phöông phaùp cô hoïc, phaân huûy nhieät, phöông phaùp ñieän hoùa…Tuøy theo hieäu quaû kinh teá vaø phaïm vi öùng duïng maø chuùng ta löïa choïn moät phöông phaùp ñieàu cheá cho thích hôïp. Rieâng trong lónh vöïc xuùc taùc, xu höôùng hieän nay muoán taêng cao hôn nöõa hoaït tính cuûa Cr2O3 cho neân Cr2O3 coøn ñang ñöôïc nghieân cöùu baèng nhöõng hình thöùc bieán tính khaùc nhau hoaëc döôùi vai troø laø pha hoaït tính /chaát mang. Trong phaïm vi ñeà taøi naøy, chuùng toâi tieán haønh toång hôïp Cr2O3 baèng phöông phaùp sol-gel vaø Cr2O3 treân chaát mang Diatomite. Beân caïnh ñoù chuùng toâi khaûo saùt hoaït tính xuùc taùc cuûa caùc saûn phaåm treân ñoái töôïng congo ñoû ñeå tìm ra phöông phaùp ñieàu cheá Cr2O3 coù hoaït tính xuùc taùc toát nhaát. Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-3- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc LÔØI CAÛM ÔN Xin chaân thaønh caûm ôn coâ Huyønh Thò Kieàu Xuaân ñaõ taän tình höôùng daãn vaø giuùp ñôõ toâi raát nhieàu trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi naøy. Xin caûm ôn caùc thaày coâ trong boä moân Hoùa Voâ Cô ñaõ taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho toâi trong suoát quaù trình laøm vieäc taïi boä moân. Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-1- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc TOÙM TAÉT Crom (III) oxid (Cr2O3) ñieàu cheá baèng phöông phaùp sol gel vôùi dung dòch CrCl3, triethylamin trong 1,1,1- tricloroethan vaø ethanol. Cr2O3 treân chaát mang diatomite cuõng ñöôïc ñieàu cheá baèng phöông phaùp sol gel vôùi söï thay ñoåi haøm löôïng Cr2O3, tæ leä theå tích ethanol vaø thôøi gian nung. Keát quaû XRD vaø SEM cho thaáy crom (III) oxid coù caáu truùc α-Cr2O3, caùc tinh theå Cr2O3 phuû treân diatomite ôû traïng thaùi phaân taùn. Hoaït tính xuùc taùc cuûa caùc maãu ñöôïc ñaùnh giaù qua phaûn öùng oxy hoùa congo ñoû baèng oxygen khoâng khí. Caùc keát quaû khaûo saùt cho thaáy maãu Cr2O3 vaø Cr2O3/diatomite coù hoaït tính toát nhaát vôùi caùc ñieàu kieän sau: (1) Maãu Cr2O3: noàng ñoä mol cuûa dung dòch CrCl3 laø 0.25M, tæ leä theå tích ethanol : dung dòch khaûo saùt laø 1:10, xöû lyù nhieät ôû 500oC trong 1 giôø. (2) Maãu Cr2O3/diatomite: khoái löôïng Cr2O3 20%, tæ leä theå tích ethanol : dung dòch khaûo saùt laø 1:10, xöû lyù nhieät ôû 500oC trong 1 giôø. Caùc keát quaû cho thaáy maãu Cr2O3 phuû treân diatomite coù hoaït tính toát hôn maãu Cr2O3. Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-2- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc ABSTRACT Chromium oxide (Cr2O3) was prepared using the sol-gel method with chromic chloride, triethylamine, 1,1,1- tricloroethane and ethanol. Cr2O3 supported on diatomite were also prepared using the sol-gel method with various amounts of Cr2O3, volume of ethanol and calcined time. The XRD and SEM results indicated that the chromium oxide crystals were α-Cr2O3 structure, Cr2O3 crystals covered on diatomite with the diffinatial particale size. The catalytic activity of the samples was evaluated by the oxydation reaction of red congo in water. The results showed that the Cr2O3 sample and the Cr2O3/diatomite sample had good activity in the following conditions: (1) The Cr2O3 sample: Molar concentration of the used chromic chloride in the solution was 0.25M, the volume ratio of ethanol and the solution was 1:10, thermally treating the Cr2O3 sample at 500oC for 1h. (2) The Cr2O3/diatomite sample : Mass of Cr2O3 was 20%, the volume ratio of ethanol and the solution was 1:10, thermally treating the Cr2O3/diatomite sample at 500oC for 1h. Cr2O3 which supported on diatomite had the higher activity than Cr2O3. Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-4- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc MUÏC LUÏC MUÏC LUÏC .................................................................................................................4 DANH MUÏC CAÙC BAÛNG.......................................................................................8 DANH MUÏC CAÙC HÌNH VEÕ, ÑOÀ THÒ ...............................................................10 MÔÛ ÑAÀU .................................................................................................................12 Chöông 1 .................................................................................................................13 TOÅNG QUAN..........................................................................................................13 1.1. Caáu truùc, tính chaát vaät lyù vaø hoùa hoïc cuûa crom (III) oxid ........................13 1.1.1. Caáu truùc vaø tính chaát vaät lyù .....................................................................13 1.1.2. Tính chaát hoùa hoïc ....................................................................................14 1.1.3. ÖÙng duïng cuûa Cr2O3 ................................................................................15 1.2. Giôùi thieäu veà diatomite ..................................................................................16 1.2.1. Sô löôïc veà diatomite ...............................................................................16 1.2.2. Caùc tính chaát cuûa diatomite.....................................................................18 1.2.3. ÖÙng duïng cuûa diatomite..........................................................................18 1.2.4. Caùc phöông phaùp xöû lyù diatomite ...........................................................19 1.2.5. Moät soá heä xuùc taùc söû duïng diatomite......................................................20 1.3. Caùc phöông phaùp ñieàu cheá Cr2O3 .................................................................20 1.3.1. Phöông phaùp thuûy nhieät ..........................................................................20 1.3.2. Phöông phaùp nhieät phaân laser caûm öùng ..................................................21 Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-5- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc 1.3.3. Phöông phaùp cô hoùa ................................................................................24 1.3.4. Phöông phaùp sol- gel...............................................................................26 1.3.5. Phöông phaùp toång hôïp ñoát chaùy dung dòch .............................................30 1.3.6. Phöông phaùp ñieän hoùa .............................................................................35 1.4. Caùc phöông phaùp ñieàu cheá heä xuùc taùc vôùi Cr2O3 ñoùng vai troø pha hoaït tính hoaëc chaát mang ..............................................................................................38 1.4.1. Töø nguyeân lieäu ñaàu laø CrO3 ....................................................................38 1.4.2. Töø nguyeân lieäu ñaàu laø muoái Cr(III) ........................................................40 1.5. Sô löôïc veà chaát maøu congo ñoû söû duïng trong thöïc nghieäm .......................44 1.5.1. Tính chaát vaät lyù .......................................................................................44 1.5.2. Phaûn öùng nhaän bieát .................................................................................44 1.5.3. ÖÙng duïng.................................................................................................45 1.5.4. Quaù trình oxi hoùa congo ñoû baèng O2 khoâng khí......................................45 Chöông 2 .................................................................................................................46 THÖÏC NGHIEÄM ....................................................................................................46 2.1. Muïc tieâu vaø noäi dung nghieân cöùu .................................................................46 2.1.1 Muïc tieâu nghieân cöùu ................................................................................46 2.2.2. Noäi dung nghieân cöùu ...............................................................................46 2.3. Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát ........................................................................47 2.4. Chuaån bò caùc dung dòch ..................................................................................48 2.5. Caùc phöông phaùp phaân tích...........................................................................49 2.5.1. Phöông phaùp nhieãu xaï tia X (XRD) ........................................................49 2.5.2. Phöông phaùp chuïp aûnh kính hieån vi ñieän töû queùt (SEM)........................49 Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-6- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc 2.5.3. Phöông phaùp ño ñoä haáp thu khí (BET)....................................................49 2.6. Caùc phöông phaùp taïo maãu .............................................................................49 2.6.1. Ñieàu cheá Cr2O3 baèng phöông phaùp sol-gel .............................................49 2.6.2. Ñieàu cheá heä xuùc taùc Cr2O3 treân chaát mang Diatomite baèng phöông phaùp sol-gel................................................................................................................51 2.6.3. Kí hieäu maãu .............................................................................................52 2.7. Oxi hoùa congo ñoû baèng oxigen khoâng khí ....................................................54 2.7.1. Phöông phaùp oxi hoùa congo ñoû baèng oxigen khoâng khí .........................54 2.7.2. Phöông phaùp khaûo saùt khaû naêng haáp phuï congo ñoû cuûa maãu xuùc taùc ....55 2.7.3. Phöông phaùp xaùc ñònh noàng ñoä cuûa congo ñoû.........................................55 2.7.4. Xaùc ñònh böôùc soùng cöïc ñaïi λmax cuûa congo ñoû ......................................56 2.7.5. Döïng ñöôøng chuaån cho dung dòch congo ñoû ...........................................56 Chöông 3 .................................................................................................................58 KEÁT QUAÛ - BIEÄN LUAÄN......................................................................................58 3.1. Khaûo saùt caáu truùc vaø hình thaùi tinh theå.......................................................58 3.1.1. Khaûo saùt caáu truùc tinh theå .......................................................................58 3.1.2. Khaûo saùt hình thaùi tinh theå......................................................................62 3.1.3. Khaûo saùt dieän tích beà maët rieâng..............................................................66 3.2. Khaûo saùt hoaït tính xuùc taùc cuûa Cr2O3 rieâng leû ...........................................67 3.2.1. Khaûo saùt khaû naêng oxy hoùa congo ñoû baèng oxygen khoâng khí khi khoâng coù xuùc taùc ..........................................................................................................67 3.2.2. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä dung dòch muoái Cr(III).....................................68 3.2.3. AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä nung .................................................................71 3.2.4. AÛnh höôûng cuûa dung moâi höõu cô ethanol ...............................................73 Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-7- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc 3.3. Khaûo saùt hoaït tính xuùc taùc cuûa Cr2O3/diatomite ........................................75 3.3.1. Khaûo saùt khaû naêng haáp phuï vaø hoaït tính xuùc taùc cuûa diatomite.............75 3.3.2. AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng Cr2O3 ............................................................76 3.3.3. AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng ethanol .........................................................78 3.3.4. AÛnh höôûng cuûa thôøi gian nung maãu ........................................................80 3.4. So saùnh hoaït tính xuùc taùc cuûa Cr2O3/diatomite vôùi Cr2O3 rieâng leû...........82 3.5. So saùnh hoaït tính xuùc taùc cuûa Cr2O3/diatomite ñieàu cheá baèng phöông phaùp sol gel vôùi phöông phaùp nung phaân huûy ....................................................83 Chöông 4 .................................................................................................................85 KEÁT LUAÄN .............................................................................................................85 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO .....................................................................................86 PHUÏ LUÏC ..............................................................................................................889 Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-8- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc DANH MUÏC CAÙC BAÛNG 1 Baûng 1.1. Caùc hoãn hôïp khaûo saùt ñieàu cheá baèng phöông phaùp toång hôïp ñoát chaùy dung dòch 2 Baûng 1.2. Tính naêng xuùc taùc cuûa caùc xuùc taùc Cr2O3 khaùc nhau thöïc hieän trong phaûn öùng dehidro hoùa ethyl benzene vôùi söï coù maët cuûa CO2 3 Baûng 2.1. Khoái löôïng muoái CrCl3.6H2O vaø theå tích dung dòch TEA 1:1 söû duïng 4 Baûng 2.2. Kí hieäu caùc maãu xuùc taùc 5 Baûng 2.3. Bieán thieân ñoä haáp thu A cuûa dung dòch congo ñoû theo noàng ñoä 6 Baûng 3.1. Dieän tích beà maët rieâng cuûa maãu C-500-0.25 vaø C-500-0.25-1 7 Baûng 3.2. Dieän tích beà maët rieâng cuûa maãu CD2 8 Baûng 3.3. Hieäu suaát chuyeån hoùa congo ñoû sau 180 phuùt khi khoâng coù xuùc taùc 9 Baûng 3.4. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù noàng ñoä muoái khaùc nhau. 10 Baûng 3.5. Ñoä haáp phuï congo ñoû treân caùc maãu coù noàng ñoä muoái khaùc nhau 11 Baûng 3.6. Khaû naêng xuùc taùc cuûa caùc maãu coù noàng ñoä muoái khaùc nhau 12 Baûng 3.7. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù nhieät ñoä nung khaùc nhau 13 Baûng 3.8. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù vaø khoâng coù ethanol Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
-9- Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc 14 Baûng 3.9. Ñoä haáp phuï congo ñoû treân caùc maãu coù vaø khoâng coù ethanol 15 Baûng 3.10. Khaû naêng xuùc taùc cuûa caùc maãu coù vaø khoâng coù ethanol 16 Baûng 3.11. Ñoä chuyeån hoùa vaø khaû naêng haáp phuï congo ñoû cuûa diatomite 17 Baûng 3.12. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù haøm löôïng Cr2O3/diatomite khaùc nhau 18 Baûng 3.13. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù theå tích ethanol khaùc nhau 19 Baûng 3.14. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù thôøi gian nung khaùc nhau 20 Baûng 3.15. Ñoä haáp phuï congo ñoû cöïc ñaïi treân maãu CD2 sau 240 phuùt 21 Baûng 3.16. Khaû naêng xuùc taùc cuûa maãu Cr2O3/diatomite vaø Cr2O3 rieâng leû 22 Baûng 3.17. Khaû naêng xuùc taùc cuûa maãu sol gel vaø nung phaân huûy Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
- 10 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc DANH MUÏC CAÙC HÌNH VEÕ, ÑOÀ THÒ 1 Hình 1.1. Beà maët Cr2O3 (0001/111) 2 Hình 1.2. Diatomite trong töï nhieân 3 Hình 1.3. AÛnh SEM cuûa taäp hôïp caùc tinh theå Cr2O3 bao phuû leân ñieän cöïc aâm baèng Pt 4 Hình 1.4. AÛnh TEM cuûa ñôn tinh theå Cr2O3 vôùi maët phaúng cô baûn coù 6 caïnh 5 Hình 2.1. Phoå haáp thu cuûa congo ñoû 6 Hình 2.2. Ñoà thò bieåu dieãn ñoä haáp thu quang A theo noàng ñoä congo ñoû 7 Hình 3.1. Keát quaû XRD cuûa maãu C-500-0.25 8 Hình 3.2. Keát quaû XRD cuûa maãu C-500-0.25-1 9 Hình 3.3. Keát quaû XRD cuûa maãu diatomite chöa hoaït hoùa 10 Hình 3.4. Keát quaû XRD cuûa maãu diatomite ñaõ hoaït hoùa 11 Hình 3.5. Keát quaû XRD cuûa maãu CD2 12 Hình 3.6. AÛnh SEM cuûa maãu C-500-0.25 13 Hình 3.7. AÛnh SEM cuûa maãu C-500-0.25-1 14 Hình 3.8. AÛnh SEM cuûa maãu diatomite tröôùc khi hoaït hoùa 15 Hình 3.9. AÛnh SEM cuûa maãu diatomite sau khi hoaït hoùa Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
- 11 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc 16 Hình 3.10. AÛnh SEM cuûa maãu CD2 17 Hình 3.11.Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù noàng ñoä muoái khaùc nhau. 18 Hình 3.12. Khaû naêng xuùc taùc cuûa caùc maãu coù noàng ñoä muoái khaùc nhau 19 Hình 3.13. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù nhieät ñoä nung khaùc nhau 20 Hình 3.14. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù vaø khoâng coù ethanol 21 Hình 3.15. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù haøm löôïng C2O3/diatomite khaùc nhau 22 Hình 3.16. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû khi duøng caùc maãu coù theå tích ethanol khaùc nhau 23 Hình 3.17. Ñoä chuyeån hoùa congo ñoû cuûa caùc maãu coù thôøi gian nung khaùc nhau Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
- 13 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc Chöông 1 TOÅNG QUAN 1.1. Caáu truùc, tính chaát vaät lyù vaø hoùa hoïc cuûa crom (III) oxid 1.1.1. Caáu truùc vaø tính chaát vaät lyù Crom (III) oxid (Cr2O3) coøn ñöôïc goïi laø chromium sesquioxid hay chromia, laø oxid beàn nhaát trong boán oxid cuûa crom ( CrO, Cr2O3, CrO5 vaø CrO3). Cr2O3 daïng tinh theå coù maøu ñen aùnh kim vaø coù caáu taïo gioáng α-Al2O3 (corunñum). Laø hôïp chaát beàn nhaát cuûa crom, noù noùng chaûy ôû 22650C vaø soâi ôû 30270C. Coù ñoä cöùng töông ñöông corunñum neân thöôøng ñöôïc duøng laøm boät maøi boùng kim loaïi. Daïng voâ ñònh hình laø chaát boät maøu luïc thaãm thöôøng duøng laøm boät maøu cho sôn vaø thuoác veõ. [3] Cr2O3 coù phaân töû löôïng 152,02 ñvc, khoái löôïng rieâng d = 5,05-5,20 g/cm3, keát tinh trong nhöõng phaân lôùp 3 caïnh cuûa heä thoáng 6 caïnh (heä luïc giaùc), thoâng soá maïng a = 5,35 Å vaø α = 54058’. Tinh theå coù caáu truùc kieåu corundum töông töï Al2O3 hay Fe2O3, trong ñoù nguyeân töû Crom coù soá phoái trí 6, coøn nguyeân töû Oxy coù soá phoái trí 4, moãi oâ maïng coù hai phaân töû Cr2O3. Tinh theå cuûa noù coù söï phaân lôùp roõ raøng treân beà maët (111).[18] Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
- 14 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc Hình 1.1. Beà maët Cr2O3 (0001/111) Daïng voâ ñònh hình haáp thuï oxygen nhanh taïi 2000C taïo thaønh CrO2 vaø Cr5O9 vaø taïi 450-5000C caû hai oxid naøy taïo thaønh β-Cr2O3 daïng tinh theå. β-Cr2O3 trong moâi tröôøng oxy hoùa seõ cho moät oxid coù maøu ñen. Ngoaøi ra, α - Cr2O3 seõ chuyeån thaønh β-Cr2O3 daïng tinh theå khi ñöôïc nung noùng trong oáng thoåi khí hay trong loø hoà quang ñieän, hoaëc trong luoàng khí oxygen. Tinh theå tam phöông β-Cr2O3 coù tyû leä truïc a:c = 1:1,3370, ñoä nghieâng α = 85022’ vaø coù söï phaân lôùp roõ raøng treân beà maët (100). 1.1.2. Tính chaát hoùa hoïc Cr2O3 trô veà maët hoùa hoïc nhaát laø sau khi ñaõ nung noùng, noù khoâng tan trong nöôùc, dung dòch axit vaø dung dòch kieàm. Nhöng ngoaøi ñieàu naøy thì noù ôû daïng ngaäm nöôùc vaø löôõng tính, hoøa tan nhanh choùng trong axit cho ion aquo [Cr(H2O)6]3+, vaø trong kieàm ñaäm ñaëc noù taïo caùc cromic. Tính löôõng tính cuûa Cr2O3 theå hieän khi naáu chaûy vôùi kieàm hay kali hidrosunfat : Cr2O3 + 2KOH → 2KCrO2 + H2O Cr2O3 + 6KHSO4 → Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2O Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
- 15 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc Cr2O3 + 3K2S2O7 → Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 Khi naáu chaûy vôùi peoxid kim loaïi kieàm hoaëc vôùi hoãn hôïp cuûa kieàm vaø nitrat hay clorat kim loaïi kieàm, noù bieán thaønh cromat: Cr2O3 + 2Na2O2 → 2Na2CrO4 + Na2O Cr2O3 + 2Na2CO3 + 3 NaNO3 → 2Na2CrO4 + 3NaNO2 + 2CO2 Cr2O3 + 4KOH + KClO3 → 2K2CrO4 + KCl + 2H2O Khi ñun noùng vôùi dung dòch cuûa brom trong kieàm hoaëc cuûa bromat trong kieàm, noù tan vaø bieán thaønh cromat: 5Cr2O3 + 6NaBrO3 + 14NaOH → 10Na2CrO4 +3Br2 + 7H2O. Hôïp chaát crom oxid vaø nguyeân toá crom döôùi daïng söï taùng trôï cuûa caùc oxid khaùc laø chaát xuùc taùc quan troïng cho moät soá lôùn caùc phaûn öùng khaùc nhau. [3] 1.1.3. ÖÙng duïng cuûa Cr2O3 Cr2O3 ñöôïc duøng laøm chaát taïo maøu cho nhoùm mang maøu trong vaät lieäu goám. Noù luoân taïo maøu xanh luïc ñaëc tröng duø nung chaäm hay nhanh, khí quyeån oxi hoùa hay khöû. Tuy nhieân, noù cho men coù maøu xanh môø vaø nhaït. Neáu coù maët CaO thì maøu xanh luïc coù theå chuyeån sang maøu xanh coû. Cr2O3 söû duïng trong men chöùa keõm coù khuynh höôùng taïo ra keõm cromat maøu naâu hay cam. Cr2O3 keát hôïp vôùi thieác cho maøu hoàng, vì vaäy, neáu caàn laøm saùng maøu xanh crom coù theå söû duïng voâi boät traéng vaø nhoâm oxid thay vì duøng thieác. Crom (III) oxid trong men coù haøm löôïng chì cao seõ taïo thaønh cromat chì maøu vaøng. Trong men goác neân coù theâm caùc oxid kieàm thoå. Theâm oxid keõm seõ coù theå taïo maøu cam. Döôùi 9500C, ñoái vôùi men coù haøm löôïng chì cao vaø nhoâm thaáp, crom (III) oxid cho maøu ñoû ñeán cam, thöôøng coù daïng keát tinh beà maët. Neáu coù theâm soda maøu seõ chuyeån sang vaøng. Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
- 16 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc Crom (III) oxid ñöôïc söû duïng trong haàu heát moïi loaïi boät maøu ñen oxy hoùa. Noù coù theå chieám 40% trong heä Cr-Co-Fe vaø 65% trong heä Cu-Cr. [4] Crom (III) oxid laø moät loaïi boät maøu xanh cao caáp ñöôïc duøng trong kieán truùc nhö laøm ñaù granite, queùt töôøng nhaø, duøng trong thuûy tinh maøu, sôn chòu nhieät, möïc in, thuoác veõ, caùc haït nhoû döôùi 200 nm ñöôïc öu tieân söû duïng laøm boät maøu ñeå laøm taêng ñoä ñuïc, caùc haït Cr2O3 döôùi 50 nm coù theå ñöôïc söû duïng nhö chaát maøu trong suoát, caùt haït coù caáu truùc micro ñaõ theå hieän tính naêng tuyeät vôøi trong sôn phun plasma, öùng duïng trong caùc lónh vöïc ñoøi hoûi tính chòu maøi moøn cao do noù coù tính ma saùt toát ngay caû khi ôû nhieät ñoä cao hoaëc khoâng coù chaát boâi trôn. [13] Cr2O3 coøn laø moät vaät lieäu chòu nhieät quan troïng vì coù nhieät ñoä noùng chaûy cao vaø choáng oxi hoùa, gaïch MgO-Cr2O3 duøng cho loø luyeän theùp, luyeän thieác. Cr2O3 söû duïng laøm chaát ñaùnh boùng kim loaïi vôùi teân goïi laø phaán luïc, laø nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát crom kim loaïi theo phöông phaùp nhieät nhoâm, saûn xuaát Cr3C2 nguyeân lieäu laøm ñaù maøi. [3], [4] Ngoaøi ra, caùc loaïi boät Cr2O3 voâ ñònh hình, vi tinh theå vaø Cr2O3 treân chaát mang ñaõ ñöôïc söû duïng laøm chaát xuùc taùc trong nhieàu phaûn öùng khaùc nhau nhö : phaûn öùng oxy hoùa, hidro hoùa, ñoàng phaân hoùa caùc olefin, dehydrat hoùa caùc alcol, dehydro hoùa caùc ankan, polimer hoùa etylen, chuyeån hoùa khí than, phaûn öùng trao ñoåi caùc nguyeân toá ñoàng vò vaø toång hôïp caùc chaát höõu cô … [7][14] 1.2. Giôùi thieäu veà diatomite 1.2.1. Sô löôïc veà diatomite [1] Diatomite (SiO2.nH2O) laø moät khoaùng chaát phi kim coù trong caùc khung xöông hoùa thaïch ñöôïc löu giöõ trong loaøi taûo nöôùc ñôn baøo coù teân laø diatom. Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
- 17 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc Hình 1.2. Diatomite trong töï nhieân Veà maët thaønh phaàn hoùa hoïc, diatomite chöùa 86% Silica, 5% Natri, 3% Magie, 2% Saét. Veà maët caáu truùc, diatomite coù theå ñaït ñoä roãng leân ñeán khoaûng 80%. Beân caïnh ñoù, nhôø tính ña daïng cuûa caùc phaàn töû caáu truùc roãng maø diatomite coù theå löu giöõ löôïng lôùn khí, nöôùc cuõng nhö caùc chaát loûng. Diatomite coù heä thoáng nhöõng loã nhoû trong caáu truùc, coù theå ñaït ñeán 100000 loã/cm2. Nhôø vaøo thaønh phaàn hoùa hoïc cuõng nhö caáu truùc vaät lyù maø diatomite coù giaù trò thöông maïi cao. Diatomite coù khaû naêng haáp thuï silica hoøa tan trong töï nhieân ñeå hình thaønh khung silica voâ ñònh hình coù ñoä roãng vaø ñoä cöùng cao. Do quaù trình bieán ñoåi ñòa chaát neân ngaøy nay, coù moät soá nôi treân ñaát lieàn coù nhöõng moû diatomite tinh khieát vôùi tröõ löôïng lôùn. Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung
- 18 - Nghieân cöùu ñieàu cheá Crom oxid Cr2O3 söû duïng trong xuùc taùc 1.2.2. Caùc tính chaát cuûa diatomite Diatomite coù nhöõng tính chaát raát ñaëc bieät vaø duy nhaát nhö: • Tæ khoái nhoû. • Ñoä xoáp cao. • Ñoä tinh khieát cao. • Ña hình. • Cöùng. • Trô veà maët hoùa hoïc. 1.2.3. ÖÙng duïng cuûa diatomite Vì caùc ñaëc tính ñaëc bieät, giaù thaønh laïi thaáp neân öùng duïng cuûa diatomite raát phong phuù. Moät soá lónh vöïc öùng duïng diatomite: - Duøng laøm chaát ñoän: diatomite ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong caùc ngaønh coâng nghieäp laøm giaáy, nhöïa, xaây döïng, duøng trong hoäi hoïa,… - Duøng laøm chaát mang: Nhôø coù toång dieän tích beà maët rieâng cao, khaû naêng haáp phuï toát, tinh khieát vaø trô neân diatomite cuõng ñöôïc öùng duïng ñeå laøm chaát mang. Hai lónh vöïc chaát mang öùng duïng diatomite laø chaát mang thuoác dieät sinh vaät gaây haïi vaø chaát mang xuùc taùc. - Laøm chaát haáp phuï: diatomite ñöôïc öùng duïng trong taåy röûa, loaïi boû caùc chaát thaûi coù haïi, haáp phuï daàu,… Ñaõ coù ñeà nghò cho raèng diatomite coù theå söû duïng moät caùch thaønh coâng cuõng nhö coù hieäu quaû cao trong vieäc haáp phuï, ñaây laø giaûi phaùp ñeå thay theá cho than hoaït tính. Vì diatomite coù giaù thaønh reû hôn khoaûng chöøng 500 laàn so vôùi than hoaït tính. Gvhd: Ts. Huyønh Thò Kieàu Xuaân Chv: Tröông Thò Tuyeát Nhung