Luận Văn Tổng hợp Cordierite bằng phương pháp hóa học

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 4
PHẦN I : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .5
I.CƠ SỞ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU .5
I.1.Ô nhiễm khí thải : tổng quan .5
I.1.1.Các thành phần gây ô nhiễm từ khí thải 5
I.1.2.Tình hình ô nhiễm không khí .6
I.2.Phương pháp xử lý ô nhiễm không khí 7
I.2.1.Xử lý NOx 8
I.2.2.Xử lý hydrocacbon .9
I.2.3.Xử lý CO 9
I.2.3.1.2.4. Xử lý đồng thời cả ba thành phần ô nhiễm 9
II.XÚC TÁC 3 CHỨC NĂNG XỬ LÝ KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ .11
III.CHẤT NỀN CORDIERITE 13
III.1.Giới thiệu về Cordierite 13
III.2.Một số phương pháp đã được nghiên cứu 13
III.3.Ứng dụng làm chất nền .14
IV.GIỚI THIỆU VỀ CHẤT MANG 15
IV.1Giới thiệu về ã- Al2O3 15
IV.1.1.Cấu trúc của ã- Al2O3 15
IV.1.2.Cấu tạo bề mặt của ã-Al2O3 18
IV.2.Ứng dụng của gamma oxyt nhôm 19
V.NGUYÊN LIỆU ĐỂ TỔNG HỢP CHẤT NỀN CORDIERITE .19
V.1.Giới thiệu về Nhôm oxyt và nguyên liệu để tổng hợp 19

V.1.1.Nhôm oxyt 20
V.1.2.Nhôm nitrat 22
V.2.Giới thiệu về Magiê oxyt và nguyên liệu để tổng hợp 24
V.2.1.Magiê oxyt .24
V.2.2.Magiê nitrat 26
V.3.Giới thiệu về Silic oxyt và nguyên liệu để tổng hợp .28
V.3.1.Silic oxyt .28
V.3.2.Giới thiệu về thủy tinh lỏng (TEOS) 31
V.4. GIỚI THIỆU VỀ CITRIC AXIT 32
V.4.1.Tính chất vật lý của axit citric .32
V.4.2.Tính chất hoá học của axit citric .34
V.4.3.Ứng dụng của citric axit 35
VI.CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC 35
VI.1.Phương pháp phản ứng ở trạng thái rắn 35
VI.1.1.Cơ chế phản ứng giữa các pha rắn 36
VI.1.2.Quá trình phát triển của tinh thể sản phẩm .36
VI.2.Phương pháp kết tủa . .37
VI.3.Phương pháp kết tinh thủy nhiệt .37
VI.4.Phương pháp phân hủy trực tiếp từ muối .37
VI.5.Phương pháp sol-gel .38
VI.5.1.Khái niệm về sol 38
VI.5.2.Khái niệm về gel .39
VI.5.3.Ưu nhược điểm của phương pháp sol – gel .39
VI.5.4.Các giai đoạn của quá trình sol-gel .39
PHẦN II: THỰC NGHIỆM 44
I.HÓA CHẤT SỬ DỤNG 44
I.1.Hóa chất .44
I.2.Thiết bị .44
II.QUY TRÌNH TỔNG HỢP CORDIERITE 44
II.1.Tiến hành theo phương pháp phản ứng pha rắn .44
II.1.1.Quá trình tổng hợp Al2O3 .44
II.1.2.Quá trình tổng hợp MgO 45
II.1.3.Quá trình tổng hợp SiO2 từ thủy tinh lỏng .46
II.2.Tổng hợp Cordierite bằng phương pháp hóa học (sol-gel ngay từ
đầu) 47
II.3.Tạo hình sản phẩm và đưa chất mang lên chất nền 48
III.CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA-LÝ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG XÚC
TÁC 49
III.1.Phương pháp phân tích nhiệt (Thermal Analysis _TA) 49
III.2.Phương pháp nhiễu xạ rơnghen (X-ray diffaction: XRD) 51
III.3.Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .52
III.4.Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ N2 xác định diện
tích bề mặt .52
PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. 54
I.KẾT QUẢ PHÂN TÍCH NHIỆT .54
I.1.Kết quả phân tích nhiệt mẫu Cordierite theo phương pháp phản ứng pha
rắn. 55
I.2.Kết quả phân tích nhiệt mẫu hỗn hợp theo phương pháp sol-gel .55
II.KẾT QUẢ PHÂN TÍCH RƠNGHEN
III.KẾT QUẢ ĐO DIỆN TÍCH BỀ MẶT
IV.KẾT QUẢ CHỤP SEM
KẾT LUẬN .
TÀI LIỆU THAM KHẢO .

MỞ ĐẦU
Ngày nay ô nhiễm môi trường ngày càng trở thành một vấn đề nhức nhối
với con người. Trong đó một phần không nhỏ nguyên nhân có nguồn gốc từ
khí thải động cơ. Các thành phần khí gây ô nhiễm như các oxyt nitơ, oxyt lưu
huỳnh, hydrocacbon dễ bay hơi, cacbon monoxyt, ngày càng gia tăng gây
ra các hiện tượng mưa axit, hiệu ứng nhà kính, lỗ hổng tầng ozon, đặc biệt là
những thay đổi về khí hậu. Do vậy vấn đề xử lý khí thải của các quá trình đốt
cháy nhiên liệu, đặc biệt là khí thải xe cơ giới đang thu hút được nhiều nghiên
cứu.
Đa số các nghiên cứu đều sử dụng các bộ chuyển hóa xúc tác với xúc tác
là kim loại quý như bạch kim, paladi, rhodi Xúc tác này thường gồm 3 lớp:
chất nền làm từ các loại gốm như Cordierite hoặc từ phoi kim loại, chất mang
phổ biến là ã- Al2O3 phủ bên ngoài lớp chất nền và cuối cùng là lớp xúc tác
kim loại. Xúc tác phải có khả năng xử lý đồng thời ba thành phần ô nhiễm
chính là CO, NOx và hydrocacbon dễ bay hơi.
Cordierite là loại vật liệu thuộc hệ 3 cấu tử MgO-Al2O3-SiO2. Thành phần
hóa học của Cordierite là 2 MgO.2Al2O3.5SiO2. Cordierite là loại vật liệu phổ
biến, có độ bền nhiệt và bền cơ cao nên được ứng dụng làm chất nền điều chế
xúc tác xử lý khí thải của các quá trình đốt cháy nhiên liệu. Các nghiên cứu
chủ yếu tổng hợp Cordierite đi từ nguồn nguyên liệu tự nhiên như cao lanh,
talc, alumosilicat tự nhiên chưa đạt được các thông số mong muốn. Đồ án
đặt vấn đề tổng hợp Cordierite theo một hướng đi mới nhằm tăng diện tích bề
mặt, tăng khả năng hoạt động trong khi giảm xuống tối thiểu lượng chất xúc
tác cần dùng vì giá thành rất đắt.