Luận văn Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng và hoạt tính xúc tác của Perovskit mang trên vật liệu mao quản trung bình SBA-15

Ngày nay, vật liệu ứng dụng công nghệnano được nghiên cứu và phát triển rất nhanh do những tính chất lý thú của nó. Vật liệu mao quản nano là một trong những lĩnh vực thu hút sựquan tâm lớn của các nhà khoa học trên thếgiới và được ứng dụng rất lớn trong lĩnh vực xúc tác, hấp phụ. Zeolit ra đời sớm và đã được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, nhưng nó lại có hạn chếlà đường kính mao quản nhỏnên không có khảnăng xúc tác đối với hợp chất có kích thước phân tửlớn. Sựra đời của vật liệu mao quản trung bình (MQTB) trật tựvào năm 1992 do các nhà khoa học thuộc tập đoàn dầu mỏ Mobil tìm ra đã khắc phục được nhược điểm trên. Đến năm 1998 thì một họ vật liệu MQTB mới được ra đời, kí hiệu là SBA. Vật liệu này do có kênh mao quản trung bình trật tựkết hợp với hệvi mao quản nên mởra nhiều tính chất thú vịtrong hấp phụ, và do độbền nhiệt cũng nhưthủy nhiệt lớn hơn MCM nên vật liệu này ngày càng trởnên quan trọng. Nổi bật trong các vật liệu này là SBA-15 có dạng lục lăng P6mm với kênh mao quản 1 chiều. Tuy mới ra đời từnăm 1998 nhưng ởtrên thếgiới đã có khoảng 1000 bài viết vềSBA-15 được công bốtrên các tạp chí và trong nước cũng đã có khá nhiều bài viết về vật liệu này. Trong công trình này, chúng tôi không chỉtổng hợp vật liệu mà còn chỉ ra đặc trưng riêng biệt của SBA-15. Ngoài ra, chúng tôi còn nghiên cứu một số điều kiện ảnh hưởng đến cấu trúc vật liệu trong quá trình tổng hợp. Do bản thân vật liệu SBA không có hoạt tính xúc tác nên chúng tôi đã tiến hành biến tính loại vật liệu này bằng các perovskit LaMnO đểthu được xúc tác có hoạt tính oxi hóa khử. Bên cạnh việc nghiên cứu cấu trúc của vật liệu bằng các phương pháp vật lý hiện đại, chúng tôi đã khảo sát hoạt tính xúc tác của xúc tác điều chế được trong phản ứng chuyển hoá ancol benzylic ởpha khí.

pdf81 trang | Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 4460 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng và hoạt tính xúc tác của Perovskit mang trên vật liệu mao quản trung bình SBA-15, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGÔ TIẾN QUYẾT TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VÀ HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA PEROVSKIT MANG TRÊN VẬT LIỆU MAO QUẢN TRUNG BÌNH SBA-15 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGÔ TIẾN QUYẾT TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VÀ HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA PEROVSKIT MANG TRÊN VẬT LIỆU MAO QUẢN TRUNG BÌNH SBA-15 Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: GS. TSKH Ngô Thị Thuận HÀ NỘI – 2009 1 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn GS. TSKH. Ngô Thị Thuận đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn cũng như chỉ bảo em trong cuộc sống. Em cũng xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Trần Thị Như Mai đã tận tình hướng dẫn, bảo ban và cho em những lời khuyên quý báu. Xin cảm ơn các Thầy Cô trong bộ môn Hoá Hữu Cơ, các thầy cô và anh chị trong Khoa Hoá học trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt luận văn này. Chân thành cảm ơn em Phạm Đình Trọng và các bạn, các em trong phòng phòng thí nghiệm xúc tác Hữu cơ luôn động viên, giúp đỡ tận tình trong quá trình thực hiện luận văn này. Các anh, chị và các bạn cao học Hóa K18 đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2009 Học viên Ngô Tiến Quyết 2 MỤC LỤC Chương 1 - TỔNG QUAN ............................................................ 11 1.1. Giới thiệu về vật liệu nano mao quản..................................................... 1 1.1.1. Vật liệu zeolit.................................................................................... 1 1.1.2. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB) trật tự................................. 2 1.2. Vật liệu SBA-15 .................................................................................... 4 1.2.1. Khái quát .......................................................................................... 4 1.2.2. Sự hình thành SBA............................................................................ 6 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng của vật liệu.............................7 1.2.4. Một số tính chất của SBA so với MCM...........................................9 1.3. Perovskit .............................................................................................. 21 1.3.1 Giới thiệu về perovskit .................................................................... 21 1.3.2. Cấu trúc lý tưởng của perovskit ..................................................... 22 1.3.3 Tính chất của perovskit ................................................................... 24 1.3.4. Các phương pháp hóa học điều chế perovskit ............................. 255 1.3.5. Các ứng dụng của perovskit trong lĩnh vực xúc tác ...................... 29 Chương 2 - THỰC NGHIỆM....................................................... 32 2.1. Tổng hợp vật liệu và thử hoạt tính xúc tác ........................................... 32 2.1.1. Hóa chất và thiết bị ........................................................................ 32 2.1.2. Quy trình tổng hợp mẫu xúc tác..................................................... 32 2.1.3. Phản ứng đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu biến tính .......... 33 2.1.4. Đánh giá sản phẩm ...................................................................... 366 2.2. Các phương pháp vật lý đặc trưng cho vật liệu.................................... 26 2.2.1. Phương pháp phân tích nhiệt (TA)................................................. 26 2.2.2. Phổ hồng ngoại ( IR)...................................................................... 27 2.2.3. Đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 .................................................. 27 2.2.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ............................................... 28 3 2.2.5. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .......................................... 29 2.2.6. Hiển vi điện tử quét (SEM)............................................................. 40 Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................. 42 3.1. Vật liệu SBA-15 ................................................................................... 42 3.1.1. Sự biến đổi của SBA-15 sau khi nung ............................................ 42 3.1.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X........................................................... 37 3.1.3. Phương pháp SEM ......................................................................... 39 3.1.4. Phương pháp TEM ......................................................................... 39 3.1.5. Phương pháp đẳng nhiệt giải-hấp phụ N2 ở 77K........................... 51 3.2. Vật liệu perovskit LaMnO3................................................................... 53 3.3. Vật liệu perovskit LaMnO3 mang trên vật liệu MQTB SBA-15.......... 55 3.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X........................................................... 45 3.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) ................ 48 3.3.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .................... 49 3.3.4. Phương pháp đẳng nhiệt giải-hấp phụ N2 ..................................... 62 3.4. Hoạt tính xúc tác của xLaMnO3/ SBA-15 ............................................ 62 KẾT LUẬN .................................................................................... 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................... 61 PHỤ LỤC ........................................................................................ 68 4 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Các thông số đặc trưng của vật liệu SBA-15 Bảng 3.2. Thông số nhiễu xạ tia X góc hẹp của SBA-15 và LaMnO3/SBA-15 Bảng 3.3. Các đặc trưng vật lý của vật liệu SBA-15 và LaMnO3/SBA-15 Bảng 3.4. Kết quả phân tích sản phẩm của phản ứng chuyển hóa ancol benzylic 5 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Mô hình mao quản sắp xếp theo dạng lục lăng. Hình 1.2. Sự kết nối các kênh mao quản sơ cấp qua mao quản thứ cấp của SBA-15. Hình 1.3. Pha mixen dạng lập phương tâm khối của F127. Hình 1.4. Tương tác giữa chất HĐBM và silica oligome qua cầu ion halogenua. Hình 1.5. Mixen của P123 trong nước. Hình 1.6. Sự đề hyđrat hóa chuỗi PEO và tăng thể tích phần lõi khi tăng nhiệt độ. Hình 1.7. Sự tăng độ dày thành mao quản khi tăng hàm lượng TEOS (Dp: Diameter pore: đường kính mao quản, W: wall thickness: độ dày thành mao quản). Hình 1.8. Sự co chuỗi PEO khi tăng hàm lượng D-glucozơ. Hình 1.9. Mô hình tổng hợp cacbon nano từ SBA-15 và MCM-41. Hình 1.10. Cấu trúc lý tưởng (lập phương) của perovskit. Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị nghiên cứu phản ứng oxi hoá ancol benzylic thành benzanđehit ở pha khí. Hình 2.2. Nhiễu xạ tia X. Hình 3.1. Giản đồ phân tích nhiệt của SBA-15. Hình 3.2. Phổ IR của mẫu SBA-15 trước khi nung. Hình 3.3. Phổ IR của mẫu SBA-15 sau khi nung. Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của SBA-15 trước và sau khi nung. Hình 3.5. Sự ngưng tụ nhóm silanol ở nhiệt độ cao. Hình 3.6. Cầu silioxan và các dạng tồn tại nhóm silanol. 6 Hình 3.7. Giản đồ nhiễu xạ tia X của SBA-15. Hình 3.8. Ảnh SEM của SBA-15. Hình 3.9. Ảnh TEM của SBA-15 khi nhìn song song (a) và vuông góc (b) với trục MQ. Hình 3.10. Mô hình thu được ảnh TEM theo các hướng khác nhau của SBA- 15. Hình 3.11. Đường cong hấp phụ-giải hấp đẳng nhiệt N2 của SBA-15. Hình 3.12. Sự phân bố kích thước lỗ theo BJH của SBA-15. Hình 3.13. Mô tả các thông số cấu trúc của SBA-15. Hình 3.14. Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu perovskit LaMnO3. Hình 3.15. Phổ hồng ngoại FTIR của LaMnO3. Hình 3.16. Ảnh TEM của perovskit LaMnO3. Hình 3.17. Giản đồ XRD góc nhỏ (2θ =0-5o) của mẫu LaMnO3/SBA-15. Hình 3.18. Giản đồ XRD góc lớn (2θ =20-70o) của xLaMnO3/SBA-15, trong đó x=10(a), 20(b), 30(c), 40(d), 50(e). Hình 3.19. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) của mẫu LaMnO3/SBA- 15. Hình 3.20. Ảnh TEM của SBA-15 (a) và xLaMnO3/SBA-15 với x=10(b), 20(c), 30(d), 40(e), 50(g). Hình 3.21. Dạng tồn tại LaMnO3/SBA-15. Hình 3.22a. Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt N2 (bên trái) và sự phân bố kích thước mao quản theo BJH (bên phải) của SBA-15. Hình 3.22b. Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt N2 (bên trái) và sự phân bố kích thước mao quản theo BJH (bên phải) của 10LaMnO3/SBA-15. 7 Hình 3.22c. Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt N2 (bên trái) và sự phân bố kích thước mao quản theo BJH (bên phải) của 30LaMnO3/SBA-15 Hình 3.22d. Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt N2 (bên trái) và sự phân bố kích thước mao quản theo BJH (bên phải) của 50LaMnO3/SBA-15 Hình 3.23. Sơ đồ chuyển hóa ancol benzylic ở pha khí trong điều kiện không có oxi. Hình 3.24. Mô hình cơ chế đề xuất của phản ứng chuyển hóa BzOH trên LaMnO3/SBA-15 . 8 CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT F-AAS: Flame Atomic Absorption Spectrophotometry: Quang phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa ETA-AAS: Electro-Thermal Atomization Atomic Absorption Spectrophotometry: Quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa TA: Thermal Analysis: Phân tích nhiệt TGA: Thermogravimetry analysis: Phân tích trọng lượng nhiệt DTGA: Differential thermogravimetry analysis: Phân tích trọng lượng nhiệt vi sai DTA: Differential thermal analysis: Phân tích nhiệt vi sai DSC: Differential scanning calorimetry: Quét nhiệt lượng vi phân a: Thông số mạng tế bào cơ sở h,k,l: chỉ số Miller dhkl: Mặt phản xạ W: wall thickness: độ dày thành mao quản D: Diameter: Đường kính mao quản Vt: Volume total: Tổng thể tích lỗ S: Diện tích bề mặt BET: Brunauer- Emmett-Teller BJH: Barret-Joyner-Halenda TEM: Transmission electron microscopy: Hiển vi điện tử truyền qua SEM: Scanning electron microscopy: Hiển vi điện tử quét TEOS: Tetraetyl orthosilicat XRD: X-Ray Diffraction: Nhiễu xạ tia X Pluronic P123: (PEO)20(PPO)70(PEO)20 Pluronic F127: (PEO)106(PPO)70(PEO)106 PEO: Polyetylen oxit 9 PPO: Poly isopropylen oxit IUPAC: International Union of Pure and Applied Chemistry STP: Standard temperature and pressure conditions: Điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn. SBA-n: Santa Barbara số n KIT-x: Korean Institute of Technology số x MCM-x: Mobil Composition of Matter số x UV-Vis: Ultra Violet- Visible spectroscopy IR: Infrared Spectroscopy FTIR: Fourier transfer infrared spectroscopy 10 MỞ ĐẦU Ngày nay, vật liệu ứng dụng công nghệ nano được nghiên cứu và phát triển rất nhanh do những tính chất lý thú của nó. Vật liệu mao quản nano là một trong những lĩnh vực thu hút sự quan tâm lớn của các nhà khoa học trên thế giới và được ứng dụng rất lớn trong lĩnh vực xúc tác, hấp phụ. Zeolit ra đời sớm và đã được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, nhưng nó lại có hạn chế là đường kính mao quản nhỏ nên không có khả năng xúc tác đối với hợp chất có kích thước phân tử lớn. Sự ra đời của vật liệu mao quản trung bình (MQTB) trật tự vào năm 1992 do các nhà khoa học thuộc tập đoàn dầu mỏ Mobil tìm ra đã khắc phục được nhược điểm trên. Đến năm 1998 thì một họ vật liệu MQTB mới được ra đời, kí hiệu là SBA. Vật liệu này do có kênh mao quản trung bình trật tự kết hợp với hệ vi mao quản nên mở ra nhiều tính chất thú vị trong hấp phụ, và do độ bền nhiệt cũng như thủy nhiệt lớn hơn MCM nên vật liệu này ngày càng trở nên quan trọng. Nổi bật trong các vật liệu này là SBA-15 có dạng lục lăng P6mm với kênh mao quản 1 chiều. Tuy mới ra đời từ năm 1998 nhưng ở trên thế giới đã có khoảng 1000 bài viết về SBA-15 được công bố trên các tạp chí và trong nước cũng đã có khá nhiều bài viết về vật liệu này... Trong công trình này, chúng tôi không chỉ tổng hợp vật liệu mà còn chỉ ra đặc trưng riêng biệt của SBA-15. Ngoài ra, chúng tôi còn nghiên cứu một số điều kiện ảnh hưởng đến cấu trúc vật liệu trong quá trình tổng hợp. Do bản thân vật liệu SBA không có hoạt tính xúc tác nên chúng tôi đã tiến hành biến tính loại vật liệu này bằng các perovskit LaMnO3 để thu được xúc tác có hoạt tính oxi hóa khử. Bên cạnh việc nghiên cứu cấu trúc của vật liệu bằng các phương pháp vật lý hiện đại, chúng tôi đã khảo sát hoạt tính xúc tác của xúc tác điều chế được trong phản ứng chuyển hoá ancol benzylic ở pha khí. 11 Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về vật liệu nano mao quản 1.1.1. Vật liệu zeolit Zeolit là vật liệu rắn rất quen thuộc với lĩnh vực xúc tác hấp phụ. Nó là các nhôm silicat (Al-Si) tinh thể hydrat chứa các mao quản đồng nhất. Đến nay, người ta đã chế tạo được hàng trăm loại zeolit có hình thể hình học, cấu trúc và thành phần hóa học khác nhau, song trong đó chỉ có vài chục zeolit có ứng dụng trong công nghiệp như zeolit A, X chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực trao đổi ion, làm khan khí (và không khí); zeolit Y, ZSM-5 trong cracking dầu mỏ, isome chọn lọc hình học của công nghiệp lọc hóa dầu, mordenite trong isome hóa parafin nhẹ (C5-C6),…[48]. Hạn chế lớn nhất của zeolit (Al-Si) là kích thước mao quản của vật liệu nhỏ hơn 1nm. Người ta cho rằng có lẽ xuất phát từ đơn vị cấu trúc thứ cấp SBU (second building unit) nhỏ nhất của hệ Al-Si (vòng 4 cạnh) nên không thể tạo ra được các vòng cửa sổ mao quản rộng hơn. Do đó người ta phải đi tìm những vật liệu mới có thành phần hóa học khác với Al-Si. Tuy nhiên, dựa vào các kết quả nghiên cứu về vật liệu nano mao quản hiện nay thì zeolit vẫn là hệ xúc tác quan trọng cho nhiều chuyển hóa hóa học. Những hướng nghiên cứu nhiều triển vọng của hệ zeolit đang và sẽ được thực hiện là: + Nghiên cứu chế tạo các zeolit có mao quản siêu rộng, có kích thước mao quản cỡ 20Å với thành phần hóa học khác nhau như Zr-Si, Zn-Si, Li- Si,… + Nghiên cứu chế tạo nano zeolit: Những tinh thể zeolit có kích thước nanomet sẽ có nhiều tính chất hóa lý bề mặt, hấp phụ, xúc tác,… khác biệt so với zeolit được chế tạo theo các phương pháp thông thường hiện nay (với kích thước tinh thể vài micromet). 12 + Chế tạo vật liệu mao quản trung bình trật tự và không trật tự dựa trên nguyên liệu zeolit theo cách thích hợp. 1.1.2. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB) trật tự a. Giới thiệu chung Hai vật liệu tiền thân của các vật liệu MQTB: + Aluminophosphat: Như đã biết, zeolit có mao quản rộng nhất là X và Y (với dạng cấu trúc faujasite) ứng với vòng oxi cực đại là R-12(O). Do đó, người ta phải tìm cách tổng hợp zeolit dạng aluminophosphat (Al-P). Thật vậy, năm 1988 lần đầu tiên vật liệu có tên gọi VPI-5 với vòng oxi đạt đến 18, R-18(O), đường kính mao quản 12Å đã được tổng hợp [14]. Sau đó năm 1992 tổng hợp thêm AlPO4 dạng JDF-20 với vòng 20 oxy, R-20 (O) [18]. Tuy nhiên, do tính bền nhiệt và thủy nhiệt không cao nên cho đến nay các vật liệu Al-P vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. + Sét pillar: Đây là vật liệu sét tự nhiên có cấu trúc tinh thể dạng lớp. Khoảng cách giữa các lớp là 9-10Å, song do tính biến dạng của sét cao nên người ta có thể chèn giữa các lớp (bằng kĩ thuật trao đổi ion) các kim loại vừa có tính chất xúc tác, vừa bền và có kích thước đủ lớn để nới rộng khoảng cách giữa các lớp. Ví dụ như, từ sét bentonit, người ta chế tạo các Me-pillar dạng Me-montmorillonit với khoảng cách giữa các lớp 15-20Å, (Me: Al, Zr, Ca, Cr, Ti, Fe,..). Vật liệu này có thời gian đã là hi vọng của nhiều nhà xúc tác, song do độ bền nhiệt và hoạt tính xúc tác vẫn thấp so với zeolit và đặc biệt không dễ dàng tạo ra vật liệu nano mao quản đồng nhất như mong đợi nên sét pillar vẫn chưa trở thành các vật liệu xúc tác thương mại quan trọng. Đặc điểm quan trọng nhất của vật liệu MQTB trật tự (ordered mesoporous materials) là chúng có mao quản đồng nhất, kích thước mao quản rộng, diện tích bề mặt riêng lớn. Do đó, vật liệu sẽ chứa nhiều tâm hoạt động ở trên bề mặt nên dễ dàng tiếp cận với tác nhân phản ứng. Tuy nhiên, vật liệu 13 MQTB không phải là vật liệu tinh thể. Xét về mối quan hệ xa thì các mặt mạng, sự sắp xếp các mao quản,… được phân bố theo quy luật tuần hoàn như trong mạng tinh thể, nhưng nhìn ở góc độ gần thì các phần tử (ion, nguyên tử, nhóm nguyên tử,…) lại liên kết với nhau một cách vô định hình. Như vậy có thể xem vật liệu MQTB là “giả tinh thể”. Một câu hỏi đặt ra là tại sao các vật liệu MQTB được tổng hợp không ở dạng tinh thể? Các nhà khoa học cho rằng độ tinh thể của vật liệu luôn luôn có mối quan hệ với mật độ mạng (số nguyên tử trong một nm3: Framework Density, FD). Năm 1989, Brunner và Meier nhận thấy rằng các cấu trúc tinh thể chứa nguyên tử T (nguyên tử trong cấu trúc tứ diện-tetrangonal) đều phải tuân theo một quy tắc nghiêm ngặt giữa FD và kích thước vòng T (vòng O) cực tiểu (MINR: Minimum ring). Thực vậy, các oxit tinh thể với cấu trúc MINR= 4 và ứng với khoảng trống cực đại trong vật liệu (void fraction)~0,5. Các vật liệu MQTB vi phạm quy luật đó nghĩa là khoảng trống >0,5 và FD nhỏ nên vật liệu MQTB trật tự không thể là vật liệu tinh thể. Muốn trở thành vật liệu tinh thể người ta tìm cách gia tăng FD của mạng và làm giảm bớt độ rỗng, nghĩa là mạng của nó phải được cấu tạo đặc hơn, có khả năng tạo ra các SBU dạng vòng 3(T) hoặc 3(O) [4]. b. Giới thiệu một số vật liệu mao quản trung bình trật tự - Vật liệu với cấu trúc lục lăng (MCM-41) Năm 1992, các nhà nghiên cứu của công ty dầu mỏ Mobil lần đầu tiên đã sử dụng chất tạo cấu trúc tinh thể lỏng để tổng hợp một họ rây phân tử mới MQTB. MCM-41 là một trong những loại vật liệu được nghiên cứu nhiều nhất. Chúng là vật liệu mao quản hình trụ có đường kính từ 1.5-8nm. Nhóm không gian của MCM-41 là P6mm, thành mao quản là vô định hình và tương đối mỏng (0.6-1.2 nm). Sự phân bố kích thước lỗ là rất hẹp chỉ ra sự trật tự cao của cấu trúc. Do mao quản chỉ bao gồm MQTB mà không có vi mao 14 quản bên trong thành nên dẫn đến sự khuếch tán một chiều qua kênh mao quản. Chúng có diện tích bề mặt riêng lớn đến khoảng 1000-1200 m2/g. Hạn chế quan trọng nhất của vật liệu này là độ bền thủy nhiệt chưa cao do thành khá mỏng và vô định hình [28]. - Vật liệu với cấu trúc lập phương + KIT-5: là silica MQTB với tính chất tương tự như SBA-16. MQTB là trật tự với dạng cấu trúc lập phương tâm mặt Fm3m. Giống như SBA-16, KIT-5 có thể được tổng hợp trong hệ bậc 3 gồm nước, butanol và chất hoạt động bề mặt F127. Khác với SBA-16, trong trường hợp này mỗi MQTB trong KIT-5 chỉ được liên kết thống kê với một MQTB khác và sắp xếp theo kiểu cấu trúc tâm mặt. + MCM-48 và KIT-6: là 2 vật liệu đều có cấu trúc 3-D thuộc nhóm không gian Ia3d. Đặc trưng nhất về cấu trúc của loại vật liệu này là kiến trúc theo kiểu vòng xoáy. MCM-48 được tổng hợp theo cách tương tự như MCM- 41 dưới điều kiện kiềm với chất hoạt động bề mặt genimi. Độ dày thành mao quản của MCM-48 là khoảng 0.8-1 nm. Kích thước mao quản cũng tương tự như MCM-41. KIT-6 có thể được tổng hợp sử dụng pha meso bậc 3 là H2O, BuOH và P123. Độ dày thành mao quản và chiều mao quản tương tự như SBA-15 [22]. 1.2. Vật liệu SBA - 15 1.2.1. Khái quát Năm 1998, Zhao và các cộng sự đã điều chế ra họ vật liệu mới, được kí hiệu là SBA-n, có cấu trúc lục lăng 2-D và 3-D (SBA-2, 3, 12, 15) hoặc lập phương (SBA-1, 6, 16), trong đó nổi bật nhất là SBA-15 [52]. Vật liệu SBA-15 được tổng hợp khi sử dụng chất tạo cấu trúc (template) hay tác nhân định hướng cấu trúc ( SDA: struture-directing agent) 15 là các chất hoạt động bề mặt copolime 3 khối Pluronic (P123: m = 20, n=70; F127: m=106, n=70): SBA-15 là MQTB ở dạng lục lăng cùng nhóm không gian P6mm với MCM-41 nhưng được tổng hợp trong môi trường axit (khác với MCM-41 trong môi trường kiềm) và sử dụng chất hoạt động bề mặt không ion. Tuy nhiên, do tính chất của chất hoạt động bề mặt loại Pluronic, vật liệu SBA-15 so với vật liệu MCM-41 có sự khác nhau quan trọng về mao quả
Luận văn liên quan