T¹p chÝ Hãa häc, T. 44 (2), Tr. 152 - 155, 2006<br />
<br />
<br />
Zeolit tõ kho¸ng sÐt cÊu tróc 2 : 1 kiÓu mica<br />
V - nghiªn cøu tæng hîp zeolit NaY vµ ¶nh h(ëng cña thêi gian<br />
kÕt tinh ®Õn qu¸ tr×nh tæng hîp zeolit NaY tõ phlogopit<br />
<br />
§Õn Tßa so¹n 5-01-2005<br />
T¹ ngäc ®«n, nguyÔn thÞ thoa, vò ® o th¾ng<br />
Khoa C«ng nghÖ Hãa häc, Tr#êng §¹i häc B¸ch khoa H) Néi<br />
<br />
<br />
summary<br />
It was the first time that zeolite NaY with the SiO2/Al2O3 ratio of 3.8 was synthesized from<br />
phlogopite taken in Yen Bai of Vietnam in the presence of organic complex, NaOH and liquid<br />
glass. Synthesized samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Infrared lattice<br />
vibration (IR), scanning electron microscopy (SEM), differential thermal analysis (DTA),<br />
thermogravimetric analysis (TGA) and Surface area by BET technique. The obtained results<br />
showed that the synthesized samples were well crystallized. The crytallinity of zeolite NaY was<br />
about 80%, BET surface area was 554 m2/g, and thermal stability up to 89oC. Influence of<br />
crystallization time in synthesized NaY zeolite from phlogopite was also studied.<br />
<br />
<br />
I - ®Æt vÊn ®Ò gian kÕt tinh ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn hãa phlogopit<br />
th+nh zeolit NaY còng ®\ ® îc kh¶o s¸t b»ng<br />
Kho¸ng sÐt tù nhiªn cÊu tróc 2 : 1 kiÓu mica c¸c ph ¬ng ph¸p hãa lý hiÖn ®¹i.<br />
nh phlogopit hiÖn vÉn cßn Ýt ® îc dïng trong<br />
tæng hîp zeolit nãi chung v+ zeolit NaY nãi II - Thùc nghiÖm<br />
riªng bëi cÊu tróc bÒn v÷ng cña nã. Trªn thÕ<br />
giíi, ng êi ta th êng sö dông ph ¬ng ph¸p Kho¸ng sÐt phlogopit sau khi s¬ chÕ ® îc<br />
chèng (pillared) ®Ó l+m t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a nung trong 3 giê ë 600oC råi chia th+nh 4 phÇn<br />
c¸c líp cÊu tróc sÐt bëi c¸c ion phøc polyoxo cïng ® îc t¹o gel víi NaOH, thñy tinh láng,<br />
cña c¸c kim lo¹i nh Al, Ti,... [1, 2]. Tuy nhiªn, chÊt t¹o phøc v+ n íc cÊt theo tû lÖ mol:<br />
nh îc ®iÓm cña sÐt pillared hãa l+ t¹o nhiÒu cèc 3,5Na2O.Al2O3.7SiO2.140H2O.2NaCl; CTP/Men+<br />
v+ ®é bÒn thuû nhiÖt kÐm. Bëi vËy, viÖc nghiªn = 1,0 [3, 4]. C¸c hÖ gel ® îc l+m gi+ cã khuÊy<br />
cøu tæng hîp zeolit nãi chung v+ zeolit NaY nãi trén ë nhiÖt ®é phßng trong 96 giê, kÕt tinh<br />
riªng tõ lo¹i kho¸ng sÐt n+y l+ vÊn ®Ò míi, cã ý trong tr¹ng th¸i tÜnh ë 90oC víi thêi gian thay<br />
nghÜa khoa häc v+ thùc tiÔn, nhÊt l+ ë ViÖt Nam ®æi tõ 24 - 60 giê. KÕt thóc thêi gian ph¶n øng,<br />
gi+u kho¸ng s¶n, ®Æc biÖt l+ c¸c kho¸ng sÐt tù c¸c mÉu ® îc läc, röa b»ng n íc cÊt ®Õn khi<br />
nhiªn cÊu tróc 2 : 1 kiÓu mica hÇu nh míi chØ n íc röa lÇn cuèi ®¹t pH = 8,5. TiÕn h+nh sÊy<br />
® îc sö dông l+m nguyªn liÖu s¶n xuÊt c¸c vËt mÉu ë nhiÖt ®é 120oC trong 3 giê råi nghiÒn v+<br />
liÖu chÞu löa v+ vËt liÖu c¸ch ®iÖn. r©y ®Õn cì h¹t 0,15 mm. T ¬ng øng víi thêi<br />
TiÕp theo c«ng tr×nh [3, 4], b+i b¸o n+y tr×nh gian kÕt tinh, c¸c mÉu ® îc ký hiÖu PL-Y24,<br />
b+y kÕt qu¶ nghiªn cøu b íc ®Çu vÒ tæng hîp PL-Y36, PL-Y48 v+ PL-Y60.<br />
zeolit NaY tõ phlogopit trong ®iÒu kiÖn kÕt tinh C¸c mÉu tæng hîp ® îc ®Æc tr ng trong<br />
thuû nhiÖt ë ¸p suÊt th êng. ¶nh h ëng cña thêi cïng c¸c ®iÒu kiÖn bëi ph ¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia<br />
152<br />
X (XRD) trªn m¸y D8 ADVANCE (§øc); ghi 0240, cßn zeolit NaP1 cã c«ng thøc Na6 Al6<br />
phæ hÊp thô hång ngo¹i (IR) trªn m¸y IMPAC S10O32.12H2O, PDF m\ sè 39-0219.<br />
FTIR 410 (§øc), chôp ¶nh hiÓn vi ®iÖn tö 700<br />
Y<br />
(SEM) trªn m¸y JSM 5410 LV (NhËt B¶n), x¸c 600 a)<br />
®Þnh bÒ mÆt riªng (BET) trªn hÖ COULTER<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Lin(Cps)<br />
SA3100 (Mü), ghi gi¶n ®å DTA trªn m¸y 400<br />
<br />
SHIMADZU DTA-50 v+ TGA trªn m¸y Q+PL<br />
PL<br />
SHIMADZU TGA-50H (NhËt B¶n) t¹i tr êng 200<br />
M<br />
§¹i häc B¸ch khoa, §¹i häc Quèc gia H+ Néi v+ P1<br />
ViÖn Khoa häc & C«ng nghÖ ViÖt Nam. 0<br />
800<br />
III - KÕt qu¶ v th¶o luËn Y<br />
b)<br />
H×nh 1 tr×nh b+y phæ nhiÔu x¹ tia X cña c¸c 600<br />
<br />
mÉu tæng hîp. B¶ng 1 thèng kª c¸c kÕt qu¶ x¸c<br />
<br />
<br />
Lin(Cps)<br />
400<br />
®Þnh ®é tinh thÓ c¸c zeolit b»ng ph ¬ng ph¸p Q+PL<br />
XRD. 200 PL<br />
M P1<br />
Trªn h×nh 1, phæ XRD cña c¸c mÉu cã<br />
® êng nÒn ph¼ng, pic ®Æc tr ng cho zeolit NaY 0 P<br />
800<br />
(Y) xuÊt hiÖn víi c êng ®é rÊt m¹nh. Ngo+i ra, c)<br />
Y<br />
trªn c¸c phæ XRD cßn thÊy xuÊt hiÖn c¸c pic 600<br />
®Æc tr ng cho zeolit NaP1 (P1), phlogopit (PL),<br />
quartz (Q) v+ microclin (M-PDF 19-0934, c«ng<br />
Lin(Cps)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
400<br />
thøc KAlSi3O8) víi c êng ®é nhá h¬n v+ cã sù Q+PL<br />
PL<br />
kh¸c biÖt ®¸ng kÓ gi÷a c¸c mÉu tæng hîp. Nh 200 M P1<br />
vËy l+ khi thay ®æi thêi gian kÕt tinh, sù chuyÓn<br />
hãa phlogopit th+nh zeolit NaY l+ kh«ng gièng 0<br />
400<br />
nhau. Trong 4 mÉu thùc nghiÖm kÓ trªn, mÉu Y<br />
d)<br />
PL-Y36 cã c êng ®é zeolit NaY m¹nh nhÊt 300<br />
(xem trôc tung) v+ c êng ®é c¸c pha tinh thÓ Q+PL<br />
PL, Q v+ M ®Òu yÕu nhÊt, chøng tá mÉu n+y cã<br />
Lin(Cps)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
200 P1<br />
®é tinh thÓ zeolit NaY cao nhÊt (b»ng 80%, xem PL M<br />
b¶ng 1). Tõ c¸c kÕt qu¶ trong b¶ng 1 dÔ d+ng 100<br />
<br />
nhËn thÊy, chØ trong 24 giê kÕt tinh, mét l îng<br />
lín phlogopit ®\ chuyÓn hãa th+nh zeolit NaY 0<br />
<br />
v+ ®¹t cùc ®¹i sau 36 giê thuû nhiÖt. Khi thêi<br />
gian kÕt tinh tiÕp tôc t¨ng ®Õn 48 giê th× mét H×nh 1: Phæ XRD cña c¸c mÉu PL-Y24 (a),<br />
phÇn zeolit NaY võa h×nh th+nh l¹i chuyÓn pha PL-Y36 (b), PL-Y48 (c) v+ PL-Y60 (d)<br />
t¹o ra Q v+ M. §Æc biÖt h¬n, sau 60 giê thuû<br />
nhiÖt cã sù chuyÓn pha rÊt râ tõ zeolit NaY C¸c kÕt qu¶ trªn ®©y còng x¸c nhËn, nÕu<br />
th+nh zeolit NaP1 v+ mét phÇn th+nh Q, M v+ nh qu¸ tr×nh h×nh th+nh zeolit NaX (cã cÊu tróc<br />
nÒn v« ®Þnh h×nh thÊp cã lÏ l+ cña Al2O3 (xem tho¸ng) lu«n kÌm theo zeolit NaP (cã cÊu tróc<br />
h×nh 1d). Sù chuyÓn pha n+y l+ do zeolit NaY ®Æc khÝt) [4] th× qu¸ tr×nh h×nh th+nh zeolit NaY<br />
(cÊu tróc vßng kÐp 6 c¹nh, kÝch th íc mao qu¶n l¹i lu«n kÌm theo zeolit NaP1. VÊn ®Ò n+y cÇn<br />
lín) kÐm bÒn nhiÖt ®éng nªn dÔ chuyÓn hãa tiÕp tôc ® îc nghiªn cøu s©u h¬n ®Ó cã thÓ ®i<br />
th+nh zeolit NaP1 (cÊu tróc vßng ®¬n 4 c¹nh, ®Õn kÕt luËn cuèi cïng vÒ sù song h+nh gi÷a c¸c<br />
kÝch th íc mao qu¶n hÑp), t ¬ng tù nh c¸c kÕt cÆp zeolit cã cÊu tróc tho¸ng v+ ®Æc khÝt: NaX-<br />
qu¶ ®\ tr×nh b+y trong [4 - 7]. NaP v+ NaY-NaP1.<br />
Phæ IR v+ ¶nh SEM cña mÉu PL-Y36 v+<br />
Zeolit NaY ® îc t¹o th+nh cã c«ng thøc mÉu zeolit NaY chuÈn (tû lÖ SiO2/Al2O3 = 4,5;<br />
1,03Na2O.Al2O3.3,8SiO2.8H2O; PDF m\ sè 38- ® îc tæng hîp tõ hãa chÊt tinh khiÕt, ®é tinh thÓ<br />
153<br />
100%) t ¬ng øng ® îc tr×nh b+y trªn h×nh 2 v+ h×nh 3.<br />
B¶ng 1: KÕt qu¶ tæng hîp zeolit NaY tõ phlogopit<br />
<br />
Thêi gian §é tinh thÓ zeolit, %<br />
Sè TT Ký hiÖu mÉu<br />
kÕt tinh, giê Zeolit NaY Zeolit NaP1 Tæng c¸c zeolit<br />
1 PL-Y24 24 60 5 71<br />
2 PL-Y36 36 80 6 86<br />
3 PL-Y48 48 75 6 81<br />
4 PL-Y60 60 50 20 70<br />
<br />
574 cm-1 chøng tá mÉu n+y chøa zeolit NaY l+<br />
(a) chñ yÕu (80%), phï hîp víi kÕt qu¶ ph©n tÝch<br />
XRD. Sù xuÊt hiÖn c¸c ®¸m phæ víi vïng hÊp<br />
600 thô hång ngo¹i dÞch chuyÓn vÒ phÝa cã sè sãng<br />
(b) 769 688<br />
574<br />
nhá h¬n (sang ph¶i) ®\ x¸c nhËn tû lÖ<br />
1120 SiO2/Al2O3 trong mÉu tæng hîp thÊp h¬n so víi<br />
464 mÉu chuÈn (b»ng 3,8 so víi 4,5).<br />
998 Trªn h×nh 3, ¶nh SEM cña mÉu PL-Y36 v+<br />
789 724<br />
1136 575 mÉu Y chuÈn ® îc ®¸nh gi¸ l+ kh«ng cã sù kh¸c<br />
464 biÖt nhiÒu. C¸c tinh thÓ xuÊt hiÖn trong mÉu<br />
1017 tæng hîp cã d¹ng h×nh lËp ph ¬ng ®Òu ®Æn, kÝch<br />
th íc c¸c h¹t tinh thÓ kho¶ng 1,2 - 1,5 µm<br />
1300 1200 1000 800 600 400<br />
t ¬ng tù nh c¸c h¹t tinh thÓ cã kÝch th íc<br />
cm-1<br />
kho¶ng 0,5 µm ë mÉu Y chuÈn.<br />
H×nh 2: Phæ IR cña mÉu PL-Y36 (a)<br />
v+ mÉu zeolit NaY chuÈn (b) MÉu PL-Y36 v+ mÉu Y chuÈn cßn ® îc x¸c<br />
®Þnh bÒ mÆt riªng theo BET v+ kiÓm tra ®é bÒn<br />
Tõ h×nh 2, kÕt qu¶ nhËn ® îc cho thÊy c¸c nhiÖt theo ph ¬ng ph¸p DTA-TGA. KÕt qu¶ l+<br />
vïng hÊp thô hång ngo¹i cña mÉu PL-Y36 (cã mÉu tæng hîp cã bÒ mÆt riªng b»ng 554 m2/g,<br />
tû lÖ SiO2/Al2O3 = 3,8) v+ mÉu chuÈn cã sù trïng bÒn nhiÖt ®Õn 890oC. C¸c kÕt qu¶ n+y mét lÇn<br />
hîp rÊt tèt. ë mÉu tæng hîp, ngo+i ®¸m phæ n÷a chøng tá cã thÓ tæng hîp ® îc zeolit NaY tõ<br />
n»m trong vïng 769 v+ 574 cm-1 ®Æc tr ng cho phlogopit víi chÊt l îng cao trong nh÷ng ®iÒu<br />
zeolit NaY cßn xuÊt hiÖn ®¸m phæ trong vïng kiÖn ®\ ® îc ®¬n gi¶n hãa nhiÒu so víi c¸c<br />
600 cm-1 ®Æc tr ng cho zeolit NaP1, tuy nhiªn nghiªn cøu tæng hîp zeolit tõ kho¸ng sÐt 2 : 1<br />
c êng ®é yÕu h¬n nhiÒu so víi ®¸m phæ vïng tr ¬ng në kiÓu bentonit tr íc ®©y [8, 9].<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
a) b)<br />
H×nh 3: ¶nh SEM cña mÉu PL-Y36 (a) v+ mÉu zeolit NaY chuÈn (b)<br />
154<br />
IV - KÕt luËn 3. T¹ Ngäc §«n, L ¬ng Hå Anh, Vò §+o<br />
Th¾ng. T¹p chÝ Hãa häc, 42, sè 4, Tr. 434 -<br />
Zeolit NaY víi ®é tinh thÓ 80% lÇn ®Çu tiªn 438 (2004).<br />
®\ ® îc tæng hîp tõ kho¸ng sÐt 2 : 1 kiÓu mica 4. T¹ Ngäc §«n, NguyÔn ThÞ Thoa, Vò §+o<br />
trong ®iÒu kiÖn thuû nhiÖt ë ¸p suÊt th êng, cã Th¾ng. T¹p chÝ Hãa häc, T. 44, sè 1, Tr. 30<br />
sù tham gia cña chÊt t¹o phøc h÷u c¬. Qu¸ tr×nh - 34 (2006).<br />
h×nh th+nh zeolit NaY ®¹t cùc ®¹i sau 36 giê<br />
thuû nhiÖt ë tr¹ng th¸i tÜnh t¹i nhiÖt ®é 90oC. Sù 5. D. W. Breck. Zeolite Molecular Sieves, A<br />
h×nh th+nh c¸c zeolit cã cÊu tróc vßng kÐp 6 Wiley, New York (1974).<br />
c¹nh (kiÓu X, Y) lu«n kÌm theo sù h×nh th+nh 6. R. M. Barrer. Hydrothermal chemistry of<br />
c¸c zeolit cã cÊu tróc vßng ®¬n 4 c¹nh (kiÓu P, zeolites, Academic Press, London (1982).<br />
P1).<br />
7. E. J. P. Feijen, J. A. Martens, P. A. Jacobs.<br />
Hydrothermal zeolite Synthesis, Wiley, New<br />
T i liÖu tham kh¶o York (1999).<br />
1. J. J. Fripiat. Preparation of solid Catalysts, 8. Hoa H÷u Thu, Ng« ThÞ ThuËn, V. Dakiche,<br />
Wiley-VCH, Weinheim, 284 - 321 (1999). K. Chanane. T¹p chÝ Hãa häc, 33, sè 2, Tr.<br />
39 - 45 (1995).<br />
2. F. J. Del Rey-Perez-Cabllero, G. Poncelet.<br />
Microporous and Mesoporous Materials, 41, 9. V. Raquel, C. Jaime, R. Susana, L. Santiago.<br />
P. 169 - 181 (2000). Eur. J. Mineral., 13, P. 635 - 644 (2001).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
155<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
