Tài liệu Giáo trình kỹ thuật xúc tác

GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT XÚC TÁC
MỞ ĐẦU


Từ rất lâu, ngành hóa học đã quan tâm nghiên cứu đến hiện tượng làm thay đổi vận tốc


phản ứng khi có mặt một lượng rất bé của một chất nào đấy. Có lẽ hiện tượng này xuất phát từ


những điều hết sức tình cờ.


Vào khoảng đầu thế kỷ XVIII, nhà bác học Nga M. A. Ilinski đã nghiên cứu đểđiều chế


axit sulfurnic thơm (là sản phẩm trung gian để tổng hợp phẩm nhuộm) từ hợp chất hữu cơ
antraquinon o
C H (CO) C H . Theo tính toán của ông, antraquinon khi được đun nóng ở 100 C
6 4 2 6 4


với axit sulfuric H SO sẽ tạo thành axit sulfurnic có cấu tạo xác định. Ông đã tiến hành nhiều
2 4


thí nghiệm nhưng vẫn không thành công. Một hôm, ông đang tiến hành thí nghiệm thì nhiệt kế


bị vỡ, một giọt thủy ngân rơi vào bình cầu. Và chẳng khác gì phép lạ, trong bình cầu tạo thành


chất axit sulfurnic. Điều này có nghĩa rằng giọt thủy ngân đã hướng quá trình đi theo chiều


mong muốn. Thật khó nói câu chuyện này có đáng tin hay không nhưng có một điều rõ là, một


lượng nhỏ tạp chất – thủy ngân – có tác động rõ rệt đến phản ứng, có nghĩa là Hg đã xúc tác cho


phản ứng.


Cũng đầu thế kỷ XVIII, nhà bác học Anh Đêvi đã thực hiện một thí nghiệm làm các nhà


bác học nhiều nước phải chú ý. Ông thổi hỗn hợp CH4 với không khí vào một dây Pt nung nóng,


thì thấy dây Pt bị nóng đỏ lên trong hỗn hợp đó và tiếp tục nóng đỏ trong thời gian dài. Nhiều


lần ông lấy sợi dây ra để nguội trong không khí rồi lại đưa vào hỗn hợp khí, sợi dây Pt lại nóng


đỏ lên và phát sáng. Dây Pd cũng cho hiện tượng tương tự, còn Cu, Ag, Fe . thì không có. Thì


ra Pt và Pd đã gia tốc cho phản ứng oxy hóa metan bằng oxy của không khí, có nghĩa chúng là


chất xúc tác. CH bịđốt cháy biến thành CO và H O, giải phóng một lượng nhiệt lớn làm nhiệt
4 2 2


độ kim loại tăng lên và kim loại phát sáng.


Gần 300 năm trôi qua kể từ khi phát minh phản ứng đốt cháy CH4 trên Pt, cho đến bây


giờ chất xúc tác đó vẫn chưa mất giá trị của nó. Trong chiến tranh thế giới I và II các nhà bác


học Nga đã ứng dụng phản ứng này bằng cách cho đầy sợi amiăng tẩm Pt vào vỏđạn dạng lưới


và giữ vỏđạn bên trên một bình nhỏ chứa xăng. Hơi xăng khi xâm nhập vào Pt sẽ bị oxy hóa


dần dần thành khí CO và H O. Quá trình hóa học này tỏa ra rất nhiều nhiệt làm cho sợi amiăng
2 2


nóng lên và bức xạ nhiệt. Nhờ thiết bị như vậy đã cứu các chiến sĩ Xô viết khỏi bị rét cóng trong


những ngày đông ác nghiệt của cuộc chiến tranh Vệ quốc.


1