Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chế tạo xúc tác trên cơ sở Molybden (VI) Oxide cho phản ứng oxy hóa chọn lọc Methanol thành Formaldehyde

Luận án nghiên cứu làm sáng tỏ cơ chế phản ứng tạo pha giả bền và xác định cấu trúc của pha giả bền MoO3, xác định ảnh hưởng của hình thái và cấu trúc MoO3 đến hoạt tính xúc tác cho phản ứng tạo formaldehyde từ methanol, làm sáng tỏ cơ chế và tâm hoạt động cho phản ứng oxy hóa chọn lọc methanol thành formaldehyde trên các xúc tác MoO3. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chế tạo xúc tác trên cơ sở Molybden (VI) Oxide cho phản ứng oxy hóa chọn lọc Methanol thành FormaldehydeVIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAMHỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ……..….***…………PHẠM THỊ THÙY PHƯƠNGNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞMOLYBDEN (VI) OXIDE CHO PHẢN ỨNG OXY HÓACHỌN LỌC METHANOL THÀNH FORMALDEHYDEChuyên ngành: Hóa vô cơMã số: 62.44.01.13TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌCTP. Hồ Chí Minh – 2016Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Côngnghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamNgười hướng dẫn khoa học 1: GS. TSKH. Lưu Cẩm LộcNgười hướng dẫn khoa học 2: TS. Nguyễn Hữu Huy PhúcPhản biện 1: …Phản biện 2: …Phản biện 3: ….Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tạiHọc viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Côngnghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 201….Có thể tìm hiểu luận án tại:- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ- Thư viện Quốc gia Việt NamMỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của luận ánFormaldehyde (FA) được sản xuất từ methanol (ME) theo hai côngnghệ sử dụng xúc tác bạc và xúc tác trên cơ sở sắt oxide và molybdenoxide (Fe-Mo oxide). Xúc tác Fe-Mo oxide tuy có hoạt tính và độ bền caohơn xúc tác bạc nhưng có nhược điểm chính là mất dần hoạt tính trongquá trình hoạt động do MoO3 thăng hoa để lại Fe2O3 thúc đẩy phản ứngtheo hướng oxy hóa sâu ME thành CO2. Chính vì vậy, việc tìm kiếm mộtloại xúc tác mới khắc phục được nhược điểm trên của xúc tác công nghiệplà nhu cầu cấp thiết và có ý nghĩa khoa học, thực tiễn.2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Chế tạo xúc tác MoO3 có hoạt tính tương đương xúc tác công nghiệptrong phản ứng oxy hóa chọn lọc ME thành FA bằng phương pháp đơngiản và có hiệu suất cao. Làm sáng tỏ cơ chế phản ứng tạo pha giả bền và xác định cấu trúc củapha giả bền MoO3. Xác định ảnh hưởng của hình thái và cấu trúc MoO3 đến hoạt tính xúctác cho phản ứng tạo FA từ ME. Làm sáng tỏ cơ chế và tâm hoạt động cho phản ứng oxy hóa chọn lọcME thành FA trên các xúc tác MoO3.3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án Nghiên cứu chế tạo MoO3 có cấu trúc giả bền không bị lẫn α-MoO3 từnguồn nguyên liệu thương mại, từ đó xác định cơ chế và điều kiệnthích hợp để chế tạo pha giả bền. Nghiên cứu chế tạo α-MoO3 có hình thái khác với α-MoO3 thương mạivà có hoạt tính cao trong phản ứng oxy hóa chọn lọc ME thành FA. Bằng các công cụ phân tích hiện đại, xác định các đặc trưng lý-hóa vàcấu trúc của các mẫu xúc tác, trên cơ sở đó làm sáng tỏ mối quan hệgiữa cấu trúc, bản chất hóa học và hoạt tính các xúc tác MoO3 trongphản ứng oxy hóa chọn lọc ME thành FA. Nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp cho phản ứng oxy hóa chọnlọc ME thành FA trên các xúc tác MoO3.Luận án dài 113 trang có 5 bảng, 58 hình và đồ thị, không kể phụ lục(8 trang). Ngoài phần mở đầu (2 trang), kết luận (2 trang), kiến nghị (1trang), danh mục các công trình công bố (1 trang) và tài liệu tham khảo(18 trang, 167 tài liệu), luận án được chia thành 3 chương chính, gồm (1)Tổng quan (27 trang); (2) Phương pháp nghiên cứu (12 trang); và (3) Kếtquả và bàn luận (50 trang).CHƯƠNG 1. TỔNG QUANTrong sản xuất FA từ ME xúc tác Fe-Mo oxide có ưu điểm vượt trộiso với xúc tác bạc cả về nhiệt độ phản ứng lẫn hoạt độ và độ chọn lọc FA,tuy nhiên, vẫn bị mất dần hoạt tính và phải được thay thế sau 1 năm sửdụng. Chính vì vậy, việc tìm kiếm một loại xúc tác mới có tuổi thọ caohơn nhưng vẫn giữ được hoạt tính tương tự như xúc tác Fe-Mo oxide vẫnrất cần thiết. Tổng quan tài liệu cho thấy các nghiên cứu tìm kiếm xúc tácthay thế tập trung chủ yếu vào hệ xúc tác trên cơ sở vanadi và molybden,trong đó, molybden có nhiều ưu điểm hơn. MoO3 có nhiều cấu trúc khácnhau và được chia làm 4 pha chính: pha bền nhiệt có cấu trúc trực thoi MoO3, pha giả bền có cấu trúc đơn tà β- MoO3, pha giả bền ở áp suất caolà MoO3-II và pha giả bền có cấu trúc lục phương h-MoO3. β-MoO3 cóhoạt tính vượt trội so với -MoO3 trong phản ứng oxy hóa chọn lọc MEthành FA nhưng không thể thay thế xúc tác công nghiệp do quy trình chếtạo có hiệu suất thấp và quá phức tạp do việc tổng hợp β-MoO3 tinh khiếttừ trước đến nay đều phải qua quá trình trao đổi cation. Gần đây, mộtphương pháp tổng hợp pha giả bền MoO3 đơn giản và hiệu quả hơn đãđược công bố, tuy nhiên cấu trúc thực sự của pha giả bền này vẫn chưađược các tác giả khẳng định. Bên cạnh đó, ảnh hưởng của điều kiện chếtạo đến thành phần pha MoO3 và hoạt tính của pha giả bền mới này trongphản ứng trên cũng chưa được nghiên cứu. Do đó, việc tìm kiếm phươngpháp chế tạo MoO3 có cấu trúc hoặc hình thái phù hợp nhằm tăng hoạttính xúc tác đang được quan tâm.CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Chế tạo xúc tác MoO3Hóa chất sử dụng đều là dạng tinh khiết, gồm: H2MoO4 dạng bột (80% MoO3, Wako), HCl (37%, Merck) và HNO3 (68%, Merck).Quy trình chế tạo MoO3. Hòa tan 4 gam acid molybdic trong x mlHCl 37%. Sau đó, cho thêm y ml HNO3 68%, lắc đều rồi đem ủ ở nhiệt độT oC trong t phút và cô chân không trong khoảng thời gian 1 tiếng. Tiếptheo mẫu được nung ở nhiệt độ Tc oC với lưu lượng không khí 25 ml/phúttrong thời gian tc giờ để hình thành MoO3. Để khảo sát ảnh hưởng củathành phần nguyên liệu và quá trình ủ trong thí nghiệm sử dụng y = 12,24, 36, 48 ml HNO3 68%, x = 1, 2, 3, 4 ml HCl 37%; thời gian ủ thay đổi t= 0, 5, 15, 30 phút và 12, 24 giờ và nhiệt độ ủ T ở nhiệt độ phòng (RT), 70và 90 oC. Ảnh hưởng của tiền chất: acid molybdic thương mại và α-MoO3thu được sau quá trình phân hủy nhiệt ở 500 oC trong 4 giờ và ảnh hưởngcủa nhiệt độ nung Tc (320, 350, 400 và 500 oC) và thời gian nung (2, 3 và4 giờ) MoO3 đến các đặc trưng lý - hóa và hoạt tính xúc tác được khảo sát.2.2. Nghiên cứu đặc trưng lý-hóa của các xúc tácCác đặc trưng lý-hóa của MoO3 như diện tích bề mặt riêng (phươngpháp hấp phụ BET), trạng thái pha, cấu trúc, liên kết hóa học (phổ hồngngoại biến đổi-FTIR, phổ ...