intTypePromotion=1

Nghiên cứu công nghệ chế tạo và hoạt tính xúc tác của Nano vàng trên chất mang Fe2O3

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

0
85
lượt xem
9
download

Nghiên cứu công nghệ chế tạo và hoạt tính xúc tác của Nano vàng trên chất mang Fe2O3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày chi tiết các kết quả chế tạo vật liệu và ng kích thước nanomet trên chất mang sắt oxit Fe2O3, một loại vật liệu xúc tác được rất nhiều người quan tâm [1, 4 - 8].

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu công nghệ chế tạo và hoạt tính xúc tác của Nano vàng trên chất mang Fe2O3

T¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (6), Tr. 671 - 675, 2007<br /> <br /> <br /> NGHI£N CøU C¤NG NGHÖ CHÕ T¹O Vµ HO¹T TÝNH XóC T¸C<br /> CñA NANO vµng TR£N CHÊT MANG Fe2O3<br /> §Õn To so¹n 11-11-2007<br /> NGUYÔN C¤NG TR¸NG, TRÇN THÞ MINH NGUYÖT, NGUYÔN QUANG HUÊN,<br /> L¹I XU¢N NGHIÔM, NGUYÔN DO N TH¸I, §ç THÕ CH¢N, TRÇN QUÕ CHI,<br /> NGUYÔN QUèC TRUNG<br /> ViÖn Khoa häc VËt liÖu, ViÖn Khoa häc v C«ng nghÖ ViÖt Nam<br /> <br /> <br /> Summary<br /> Au/Fe2O3 catalyst was prepared by the coprecipitation method. The formation process of<br /> Au/Fe2O3 was investigated by DTA, TGA, DrTGA, TEM, HRTEM and XRD. The results show that<br /> the gold particle size of the sample calcined at 300oCis in the range 1.2 - 7.8 nm. The catalytic<br /> oxidation of CO and H2 was determined.<br /> <br /> <br /> I - Më ®Çu gi÷a c¸c chÊt n y víi v ng ë c¸c møc ®é kh¸c<br /> nhau còng ¶nh h ëng ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña<br /> Tõ xa x a v ng ® îc coi l kim lo¹i kÐm vËt liÖu. ë ViÖt Nam ®L cã c«ng tr×nh nghiªn<br /> ho¹t ®éng vÒ mÆt hãa häc nªn ® îc dïng ®Ó l m cøu chÕ t¹o vËt liÖu xóc t¸c v ng trªn chÊt<br /> ®å trang søc, ®óc t îng, x©y chïa chiÒn, trang mang CeO2 [10].<br /> trÝ nh thê mong c¸c t¹o vËt tr êng tån víi thêi Trong b i b¸o n y chóng t«i tr×nh b y chi<br /> gian. Trong kü thuËt hiÖn ®¹i v ng ® îc sö dông tiÕt c¸c kÕt qu¶ chÕ t¹o vËt liÖu v ng kÝch th íc<br /> l m ch©n c¸c linh kiÖn ®iÖn tö nh»m t¹o c¸c mèi nanomet trªn chÊt mang s¾t oxit Fe2O3, mét lo¹i<br /> tiÕp xóc bÒn v÷ng. Tuy nhiªn tõ gi÷a nh÷ng n¨m vËt liÖu xóc t¸c ® îc rÊt nhiÒu ng êi quan t©m<br /> 1980 cña thÕ kû tr íc M. Haruta v c¸c céng sù [1, 4 - 8].<br /> ë ViÖn nghiªn cøu quèc gia Osaka NhËt B¶n ®L<br /> ph¸t hiÖn r»ng v ng kim lo¹i ë kÝch th íc<br /> II - HãA CHÊT<br /> nanomet cã kh¶ n¨ng xóc t¸c cho ph¶n øng oxi<br /> hãa khÝ cacbon monoxit CO kh«ng chØ ë nhiÖt<br /> C¸c hãa chÊt ® îc dïng trong thùc nghiÖm<br /> ®é th êng (20 - 30oC) m c¶ ë nhiÖt ®é thÊp<br /> l Fe(NO3)3.9H2O, HAuCl4.4H2O, HNO3 v<br /> (-70oC) [1]. Ph¶n øng n y v« cïng quan träng ®Ó<br /> Na2CO3 ®Òu cã ®é s¹ch P.A.; n íc dïng lo¹i cÊt<br /> khö ®éc v chèng ch¸y næ trong c¸c kh«ng gian<br /> hai lÇn.<br /> kÝn, Ýt tho¸ng nh d íi hÇm má, trong c¸c thiÕt<br /> bÞ lÆn, t u ngÇm, t u vò trô hoÆc ®Ó t¸i t¹o l îng<br /> CO2 nh»m æn ®Þnh ho¹t ®éng cña c¸c thiÕt bÞ III - THùC NGHIÖM V- KÕT QU¶<br /> lazer. RÊt nhiÒu c¸c nghiªn cøu vÒ sau ®L kh¼ng<br /> ®Þnh tÝnh chÊt n y [2 - 9]. V× c¸c h¹t v ng kÝch 1. Ph ¬ng ph¸p tæng hîp<br /> th íc nanomet rÊt dÔ kÕt hîp th nh c¸c h¹t lín Dung dÞch chøa 20,0 mmol Fe(NO3)3 v<br /> h¬n [3, 9] nªn chóng th êng ® îc ph©n t¸n v HAuCl4 (tØ lÖ nguyªn tö Au:Fe = 1:50) trong 40<br /> c¸ch ly b»ng c¸c chÊt mang nh Fe2O3, Co3O4, ml H2O ® îc ®æ dÇn v o 30 ml H2O chøa 30,0<br /> MnOx, NiO, TiO2, ZrO2…. MÆt kh¸c t ¬ng t¸c mmol Na2CO3 víi tèc ®é 1,5 - 2 ml/phót trong<br /> <br /> 671<br /> ®iÒu kiÖn khuÊy liªn tôc. Gi¸ trÞ pH cña dung cña mÉu trong kho¶ng tõ 25 - 800oC trong<br /> dÞch nhËn ® îc n»m trong kho¶ng 7,0 - 8,2 v kh«ng khÝ trªn m¸y Shimadzu DTA-50. Tõ phæ<br /> ® îc chØnh b»ng Na2CO3 hoÆc HNO3. Sau khi nhiÖt vi sai DTA chóng ta thÊy cã pic thu nhiÖt<br /> ®Ó yªn ë nhiÖt ®é phßng 4-5 giê läc lÊy tña. Röa ®¹t cùc ®¹i ë 67oC. Trªn 120oC cã mét qu¸ tr×nh<br /> tña b»ng n íc nãng ( 50oC) ®Õn hÕt ion Cl- (thö to¶ nhiÖt kÐo d i ®Õn gÇn 400oC. Phæ nhiÖt khèi<br /> víi dung dÞch AgNO3). SÊy tña ë 50oC trong 24 l îng TGA v nhiÖt khèi l îng vi sai DrTGA<br /> giê. MÉu ® îc nung trong kh«ng khÝ l u 4 giê ë cho thÊy mÉu ph©n huû chñ yÕu ë nhiÖt ®é d íi<br /> c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau v ®em ph©n tÝch ®Ó x¸c 120oC. Tõ 120oC ®Õn cì 255oC träng l îng mÉu<br /> ®Þnh cÊu tróc tinh thÓ, kÝch th íc h¹t v ho¹t gi¶m rÊt nhá, sau ®ã träng l îng mÉu hÇu nh<br /> tÝnh xóc t¸c. kh«ng thay ®æi. Tõ c¸c d÷ liÖu trªn cã thÓ thÊy<br /> C¸c thao t¸c thÝ nghiÖm ® îc thùc hiÖn tèi r»ng n íc Èm bay h¬i chñ yÕu ë nhiÖt ®é thÊp<br /> ®a trong buång tèi. (67oC). Trªn 67oC x¶y ra qu¸ tr×nh ph©n huû c¸c<br /> hydroxit, muèi cacbonat. Theo [5, 8], giai ®o¹n<br /> 2. Nghiªn cøu qu¸ tr×nh ph©n tÝch nhiÖt tõ 120 ®Õn 255oC cã thÓ t ¬ng øng víi qu¸ tr×nh<br /> Trªn h×nh 1 tr×nh b y phæ ph©n tÝch nhiÖt chuyÓn hãa tiÕp cña c¸c oxit s¾t v v ng. Sau<br /> 255oC mÉu chuyÓn vÒ tr¹ng th¸i æn ®Þnh dÇn.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 1: Gi¶n ®å DTA, TGA v DrTGA cña mÉu (AuX,FeY) (OH)z(CO3)m.nH2O<br /> <br /> 3. X¸c ®Þnh cÊu tróc b»ng phæ nhiÔu x¹ tia X cao dÇn lªn theo chiÒu t¨ng cña nhiÖt ®é tõ 200<br /> Trªn h×nh 2 tr×nh b y phæ nhiÔu x¹ tia X cña ®Õn 500oC.<br /> mÉu l u 4 giê ë 120oC, 200oC, 300oC, 400oC v Nh vËy, khi t¨ng nhiÖt ®é tõ 120oC ®Õn<br /> o<br /> 500oC trong kh«ng khÝ chôp trªn m¸y nhiÔu x¹ 400 C th× song song víi qu¸ tr×nh chuyÓn hãa<br /> kÕ D-5000; tèc ®é quÐt tõ 20 ®Õn 70o l 0,2o oxit s¾t v« ®Þnh h×nh sang d¹ng Hematite l qu¸<br /> (2 )/s riªng trong vïng tõ 34 ®Õn 42o ®Ó x¸c tr×nh chuyÓn hãa oxit v ng th nh v ng kim lo¹i.<br /> ®Þnh chÝnh x¸c cÊu tróc cña v ng víi h m l îng §iÒu n y phï hîp víi kÕt kÕt qu¶ cña c¸c t¸c gi¶<br /> nhá tèc ®é quÐt l 0,02o(2 )/s. Chóng ta thÊy ë [8], ë 300oC th× hÇu hÕt v ng oxit chuyÓn th nh<br /> 120oC s¾t oxit tån t¹i ë tr¹ng th¸i v« ®Þnh h×nh. v ng kim lo¹i.<br /> ë 200oC tinh thÓ Hematite b¾t ®Çu h×nh th nh. 4. KÕt qu¶ ph©n tÝch b»ng ph ¬ng ph¸p hiÓn<br /> Trªn 300oC hÇu nh to n bé S¾t oxit n»m ë d¹ng vi ®iÖn tö truyÒn qua<br /> Hematite Fe2O3. Trªn ®å thÞ pic t ¬ng øng víi<br /> kim lo¹i v ng t¹i gãc râ nhÊt 2 = 38,2o còng MÉu bét sau khi nung ® îc x¸c ®Þnh kÝch<br /> <br /> 672<br /> th íc h¹t b»ng m¸y TEM 1010 víi ®é ph©n gi¶i ta thÊy ë 120oC, 200oC mÉu bét chñ yÕu n»m ë<br /> 2 Å, ®iÖn thÕ 100 KV, ®é phãng ®¹i 30-600.000 d¹ng v« ®Þnh h×nh, c¸c h¹t ch a h×nh th nh. ë<br /> lÇn. Trªn h×nh 3 l ¶nh TEM cña mÉu ® îc nung 300oC s¾t oxit ®L kÕt tinh ë d¹ng Hematite.<br /> t¹i 120oC, 200oC, 300oC. Tõ c¸c ¶nh TEM chóng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 2: Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X cña mÉu (AuX,FeY) (OH)z(CO3)m.nH2O<br /> nung ë 120oC(A), 200oC(B), 300oC(C), 400oC(D) v 500oC(E)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> A B C<br /> H×nh 3: ¶nh TEM cña mÉu Au/Fe2O3 nung ë 120(A), 200(B) v 300oC(C)<br /> Sè h¹t<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> KÝch th íc h¹t, nm<br /> H×nh 4: ¶nh HRTEM cña mÉu Au/Fe2O3 nung H×nh 5: Gi¶n ®å ph©n bè h¹t v ng theo<br /> ë 300oC kÝch th íc<br /> 673<br /> ¶nh HRTEM trªn h×nh 4 cho thÊy c¸c h¹t H×nh 6 tr×nh b y kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ho¹t tÝnh<br /> S¾t oxit cã d¹ng cÇu låi. Trªn h×nh 5 biÓu diÔn xóc t¸c cña mÉu do chóng t«i chÕ t¹o ë nhiÖt ®é<br /> sù ph©n bè cña c¸c h¹t theo kÝch th íc cña mÉu n y cho ph¶n øng oxi hãa khÝ CO v H2. Ph¶n<br /> nung ë 300oC. Chóng ta thÊy c¸c h¹t v ng cã øng ® îc thùc hiÖn trong buång ph¶n øng cè<br /> kÝch th íc tõ 1,2 ®Õn 7,8 nm trong ®ã tËp trung ®Þnh víi dßng kh«ng ®æi. Khèi l îng mÉu bét<br /> nhÊt l 3,5 nm; 70% sè h¹t v ng cã kÝch th íc 100 mg, tèc ®é dßng khÝ 33 ml/phót, th nh phÇn<br /> < 5 nm. hçn hîp khÝ chøa 1% thÓ tÝch CO hoÆc H2 trong<br /> kh«ng khÝ. Th nh phÇn khÝ x¸c ®Þnh trªn m¸y<br /> 5. X¸c ®Þnh ho¹t tÝnh xóc t¸c cña v4ng trong s¾c ký khÝ víi ®Çu ®o TCD. Chóng ta thÊy 50%<br /> chÊt nÒn s¾t oxit khÝ CO ® îc chuyÓn hãa ë 50oC, cßn khÝ H2 ë<br /> Theo M. Haruta v c¸c céng sù v ng trong 130oC. NhiÖt ®é chuyÓn hãa cao h¬n so víi /5/<br /> chÊt mang s¾t oxit cã ho¹t tÝnh xóc t¸c lín nhÊt cã thÓ l do nång ®é v ng trong s¾t oxit thÊp<br /> ë 300oC [5]. h¬n (Au:Fe = 1:50 so víi 1:19).<br /> §é chuyÓn hãa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> NhiÖt ®é, oC<br /> H×nh 6: §é chuyÓn hãa cña CO v H2 trªn mÉu Au/Fe2O3 nung ë 300oC<br /> <br /> IV - KÕT LUËN N.Yamada. Chem. Lett., P. 405 - 408<br /> (1987).<br /> 1. §L kh¶o s¸t mét sè ®iÒu kiÖn tæng hîp vËt 2. M. B. Cortie and E. van der Lingen.<br /> liÖu xóc t¸c v ng kÝch th íc nanomet ph©n t¸n Materials Forum., 26, P. 1 - 14. Institute of<br /> trªn chÊt mang Fe2O3 b»ng ph ¬ng ph¸p ®ång Materials Enginering Australia (2002).<br /> kÕt tña.<br /> 3. S. Abbet and U. Heiz. Nanocatalysis in: The<br /> 2. §L chÕ t¹o ® îc xóc t¸c Au/Fe2O3. KÝch<br /> th íc h¹t v ng trªn mÉu nung ë 300oC n»m Chemitry of Nanomaterials: Synthesis,<br /> trong kho¶ng 1,2 - 7,8 nm. Properties and Applications. Volume 2.<br /> Edited by C. N. R. Rao, A. Muller, A. K.<br /> 3. §L x¸c ®Þnh ® îc nhiÖt ®é chuyÓn hãa<br /> Cheetham. WILEY_VCH Verlag GmbH &<br /> 50% CO v H2 trªn xóc t¸c Au/Fe2O3 nung ë<br /> Co.KgaA Weinheim (2004).<br /> 300oC t ¬ng øng l 44oC v 132oC.<br /> 4. S. D. Garner, G. B. Hoflund. Langmuir, 7,<br /> C«ng tr×nh ®Cîc hç trî kinh phÝ tõ ChC¬ng 2135 - 2139 (1991).<br /> tr×nh Bghiªn cøu c¬ b¶n v ViÖn Khoa häc VËt<br /> liÖu. 5. M. Haruta, S. Tsubota, T. Kobayashi, H.<br /> Kageyama, M. Genet, B. Delmon. J. Catal.<br /> T-I LIÖU THAM KH¶O 144, P. 175 - 192 (1993).<br /> 6. W. S. Epling, G. B. Hoflund, J. F. Weaver,<br /> 1. M. Haruta, T. Kobayashi, H. Sano and<br /> 674<br /> S. Tsubota, M. Haruta. Phys. Chem., 100, Vol. 43(3), P. 433 - 442 (2002) (in Russ.).<br /> P. 9929 - 9934 (1996). 9. R. Zanella, S. Giorgio, C.R. Henry, C.<br /> 7. D. Horvath, L. Toth, L. Guczi. Chem. Lett., Louis. J. Phys. Chem. B, 106, P. 7634 -<br /> V. 67, P. 117 - 128 (2000). 7642 (2002).<br /> 8. G. Y. Wang, H. L. Lian, W. X. Zhang, D. Z. 10. La ThÕ Vinh, La V¨n B×nh. T¹p chÝ hãa<br /> Jiang, T. H. Wu. Kinetics and Catalysis. häc, T. 41, Tr. 119 - 123 (2006).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 675<br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2