Báo Cáo Ảnh hưởng của phương pháp tổng hợp đến tính chất cấu trúc của nhôm oxit. Tiềm năng ứng dụng làm chất

Ảnh hưởng của phơng pháp tổng hợp đến tính chất
cấu trúc của nhôm oxit. Tiềm năng ứng dụng làm chất
mang của nhôm oxit mao quản trung bình có trật tự


Summary
In the present work, the synthesis methods of alumina as a support for catalytic applications
have been carried out by us. We show that the synthetic way to alumina is the starting point that
determines the micro- and macrostructure of the oxide and, consequently, allows control of the
support characteristics. Usually, conventional aluminas with surface areas of 50 - 300 m2
/g are
manufactured by precipitation method. Transition aluminas (, , , , ) that were prepared by
heat treatment of different aluminium oxide-hydroxide precursors (e.g. boehmite,
pseudoboehmite, bayerite, nordstrandite) usually exhibit surface areas lower than 350 - 400 m2
/g
and their main disadvantage is in their broad pore size distribution. Recently, well-ordered
mesoporous aluminas with surface areas exceeding 350 m2
/g and having narrow pore size
distribution were synthesized in our laboratory. This support exhibited significantly higher
capacity for dispersion of active species than the conventional alumina and they have a certain
potential in catalytic applications.

I - Mở đầu
Nhôm oxit l loại vật liệu có ứng dụng rất
rộng r i trong nhiều quá trình công nghệ ở qui
mô công nghiệp nh' lm chất xúc tác, chất
mang xúc tác hoặc chất hấp phụ trong công
nghiệp ôtô v lọc dầu [1 - 4]. Nhôm oxit có các
đặc tính nh' tính axit, bề mặt riêng lớn, bền cơ,
bền nhiệt. Thông th'ờng, các nhôm oxit với
diện tích bề mặt từ 50 - 300 m2
/g đ'ợc sản xuất
bằng ph'ơng pháp kết tủa [5]. Các nhôm oxit
chuyển tiếp (, , , , ) có diện tích bề mặt
riêng từ 100 - 400 m2
/g đ'ợc điều chế bằng cách
xử lý nhiệt các tiền chất oxit-hydroxit nhôm (ví
dụ, boehmite, pseudoboehmite, bayerite,
nordstrandite), thu đ'ợc bằng ph'ơng pháp sol-
gel. Ph'ơng pháp sol-gel có ứng dụng rất rộng
r i trong lĩnh vực xúc tác. Hiện nay, phần lớn
nhôm oxit hoạt tính công nghiệp trên thế giới
đ'ợc điều chế bằng ph'ơng pháp sol-gel. Tuy
nhiên, nh'ợc điểm chính của nhôm oxit điều
chế bằng ph'ơng pháp ny l chúng có kích
th'ớc mao quản không đồng đều [6, 7]. Gần
đây, ng'ời ta đ tổng hợp đ'ợc các nhôm oxit
mao quản trung bình có trật tự bằng ph'ơng
pháp sol-gel có sử dụng chất tạo cấu trúc [8 -
15]. Các nhôm oxit ny có diện tích bề mặt
riêng từ 300 - 500 m2
/g v có sự phân bố kích
th'ớc mao quản trong khoảng hẹp. Các nghiên
cứu liên quan đến ph'ơng pháp tổng hợp cũng
nh' tính chất của loại vật liệu ny đ chỉ ra rằng
đây l một loại vật liệu rây phân tử đáng quan
tâm không chỉ trên quan điểm khoa học vật liệu
m cả trên khả năng áp dụng của chúng, chẳng
hạn lm chất mang trong xúc tác dị thể.
Wieland v cộng sự [16] đ sử dụng vật liệu ny
lm chất mang xúc tác cho phản ứng alkyl hóa
toluen với metanol. Các tác giả nhận thấy xúc
tác Cs-B/Al2O3 không có hoạt tính trong phản
ứng alkyl hóa toluen nh'ng metanol thì bị phân
huỷ thnh CO. Các tác giả giải thích rằng sự
c'ỡng bức vật lý gây ra bởi các mao quản trung
bình cùng với sự kề cận kém thuận lợi của các
tâm axit-bazơ trong môi tr'ờng rây phân tử đ
không 'u tiên phản ứng alkyl hóa toluen.
Nhôm oxit với mao quản trung bình có trật
tự đ'ợc biến tính bằng Cu đ đ'ợc sử dụng lm
tự do hơn thể hiện sự t'ơng tác yếu hơn với chất
mang [17].
Mục đích của bi báo ny l nghiên cứu một
cách hệ thống các ph'ơng pháp tổng hợp nhôm
oxit khác nhau bao gồm ph'ơng pháp kết tủa,
ph'ơng pháp sol-gel v ph'ơng pháp sol-gel có
sử dụng chất tạo cấu trúc. Chúng tôi đ thấy
rằng con đ'ờng tổng hợp nhôm oxit l điểm
khởi đầu m từ đó xác định cấu trúc micro v
macro của oxit v nhờ thế cho phép kiểm soát
đ'ợc các đặc tính của chất mang. Ngoi ra,
chúng tôi đ sơ bộ đánh giá tiềm năng ứng dụng
lm chất mang của nhôm oxit mao quản trung
bình có trật tự trong phản ứng Water-Gas-Shift.