Báo Cáo Nghiên cứu Tổng hợp vật liệu Ti-SBA-15 từ thủy tinh lỏng Việt Nam và tính chất xúc tác trong phản ứn

Nghiên cứu Tổng hợp vật liệu Ti-SBA-15 từ thủy tinh
lỏng Việt Nam và tính chất xúc tác trong phản ứng
oxi hóa
-pinen


Summary
A new method to prepare mesoporous material Ti-SBA-15, which was expected to be a
commercial synthesis was presented. The obtained Ti-SBA-15 with hexagonal structure were
successfully prepared by using sodium silicate and nontoxic precursors, which are low cost
and available in Vietnam. These materials were characterized by different techniques such as
XRD, IR, BET, SEM, HRTEM, UV-VIS. It shown that Ti-SBA-15 have very uniform pore size
(3.5- 9.5 nm). These catalysts were tested in the oxidation reaction
-pinene with hydrogen
peroxide as oxidation agent. The results shown that Ti-SBA-15 had activity and stability
higher than Ti-MCM-41 under lower reaction temperature than other oxide catalysts. This
commercial preparation method is a great potential background to scale-up and apply
mesoporous material Ti-SBA-15 in fine chemistry and pharmaceutical chemistry.

I - Mở đầu
Vật liệu silica chứa titan (Ti-MCM-41, Ti-
SBA-15 .) đ đ ợc biết nh một loại xúc tác rất
tốt cho các phản ứng oxi hóa các anken với tác
nhân H2O2 trong pha lỏng ở điều kiện mềm [1,
2, 5]. Vấn đề đánh giá hoạt tính của Ti-SBA-15
trong phản ứng oxi hóa
-pinen, một hợp chất
có trong dầu thông Việt Nam nhằm điều chế các
sản phẩm
-pinen oxit vG các hợp chất chứa oxi
khác phục vụ cho ngGnh d ợc phẩm, ngGnh
polyme rất có ý nghĩa trong khoa học vG thực
tiễn Việt Nam. Tuy nhiên, việc tổng hợp SBA-
15 nói chung vG Ti-SBA-15 nói riêng từ nguồn
silic ankoxit nh TEOS, TMOS . lGm giá thGnh
của vật liệu tăng cao. Vì vậy vấn đề tìm ra một
quy trình tổng hợp Ti-SBA-15 từ sodium silicat
nhằm lGm giảm giá thGnh vật liệu lG rất cần
thiết.
Trong công trình nGy chúng tôi trình bGy một
ph ơng pháp tổng hợp vật liệu mao quản trung
bình SBA-15 chứa Ti đi từ nguồn thuỷ tinh lỏng
Việt Nam. Đây lG một ph ơng pháp tổng hợp vật
liệu Ti-SBA-15 theo định h ớng công nghệ vG
th ơng mại hóa sản phẩm, lần đầu tiên thực hiện
tại Việt Nam. Vật liệu xúc tác Ti-SBA-15 đ đ ợc
đánh giá hoạt tính vG kiểm tra độ bền thuỷ nhiệt
thông qua phản ứng oxi hóa
-pinen (từ dầu thông
Việt Nam) cho kết quả rất khả quan lGm cơ sở
khoa học trong nghiên cứu chuyển qui mô vG ứng
dụng công nghiệp.
II - Thực nghiệm
1. Tổng hợp vật liệu
Hóa chất sử dụng: thuỷ tinh lỏng Việt Nam,
dung dịch H2SO4 98%, chất hoạt động bề mặt
P123 (Pluronic) EO20P::19Ù16::O20, tetra-n-butyl
octhotitanat (TBOT) C16H36O4Ti, isopropanol,
n ớc cất. Qui trình tổng hợp: Chất hoạt động bề mặt
đ ợc hoG tan với n ớc cất vG khuấy ở 40o
C đến
khi tan hoGn toGn tạo dung dịch trong suốt.
Thuỷ tinh lỏng vG TBOT đ ợc đ a vGo hỗn hợp
trên ở nhiệt độ phòng vG khuấy thêm ít nhất 2 h
nữa. Thêm axit H2SO4 vG khuấy mạnh. Kết tủa
trắng tạo thGnh tiếp tục đ ợc khuấy ở nhiệt độ
phòng trong khoảng 12 h vG đ ợc lGm giG ở
80o
C trong vòng 24 h. Sau đó hỗn hợp đ ợc lọc
lấy pha rắn, rửa bằng n ớc cất, sấy khô ở 80o
C,
nung ở 550o
C trong 6 giờ. Các mẫu vật liệu Ti-
SBA-15 đ ợc tổng hợp với sự thay đổi tỉ lệ Si/Ti
đ ợc đ a ra ở bảng 1. Các mẫu Ti-MCM-41, Ti-
HMS (để so sánh) đ ợc tổng hợp theo ph ơng
pháp ở tGi liệu [2].
bằng các ph ơng pháp: phổ nhiễu xạ Rơnghen
(XRD), phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR), ph ơng
pháp đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ Nitơ
(BET), hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao
(HRTEM), hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hấp
thụ electron (UV-VIS), phổ tán xạ Raman. Kết
quả đ ợc trình bGy trên các hình 1, 2, 3, 4 vG 5
vG bảng 2.
Phản ứng oxi hóa
-pinen với xúc tác tổng
hợp đ ợc thực hiện ở 55o
C, theo tỉ lệ mol của
-
pinen : dung môi cloroform : H2O2 t ơng ứng lG
1: 3,6 : 1,2. Sản phẩm phản ứng đ ợc phân tích
trên máy GC-MS (HP5890 Series II, cột
HP5989B MS) tại Viện Hóa học, Viện Khoa học