Luận Văn Vật liệu vi mao quản

Vật liệu vi mao quản
Có thể nói rằng các vật liệu vi mao quản hơn 40 năm qua đã đóng một vai trò cực kì quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghệ hấp phụ và xúc tác [6]. Tuy nhiên do đường kính mao quản và các hốc rỗng của zeolit bị hạn chế trong phạm vi 4Å-12Å, chỉ thích hợp với các chuyển hoá những phân tử nhỏ (parafin trung bình, hydrocacbon một vòng thơm ) không thể đáp ứng cho quá trình gồm nhiều phân tử lớn (hidrocacbon phân nhánh, đa vòng thơm ). Cũng có nhiều công trình nghiên cứu được thực hiện. Người ta đã sử dụng các chất tạo cấu trúc hữu cơ có kích thước tương đối lớn như là các chất làm đầy lỗ trống. Quá trình tổng hợp được thực hiện theo phương pháp sol-gel. Phương pháp này tỏ ra không hiệu quả đối với việc tổng hợp các cấu trúc như zeolit nhưng có đường kính mao quản lớn hơn 10Å. Tuy nhiên nó lại khá thành công khi sử dụng các nguyên tố như Al, P, Ga trong vai trò là các nguyên tố tạo mạng (framework elements). Nhưng các zeolit lỗ rộng nhất cũng như các vật liệu tương tự zeolit đã biết cũng bộc lộ một số hạn chế. Điều này đã gợi ý cho việc tổng hợp các vật liệu chứa lỗ trung bình nằm trong các tinh thể zeolit. Xong diện tích bề mặt hay thể tích các lỗ trung bình còn thấp và hệ thống lỗ mesopore không đồng đều, các phản ứng diễn ra trong các vật liệu này khó có thể kiểm soát được [2].
Trong những năm 1991-1992, một phát minh mang tính cách mạng của hãng Mobil là tổng hợp ra vật liệu mao quản trung bình M41S với các kênh rộng từ 15Å-100Å, bề mặt riêng lớn lên tới 1400 m2/g và rất đồng đều, có khả năng tạo các nhóm chức bề mặt khác nhau đã mở ra một triển vọng mới trong việc tổng hợp xúc tác cho các quá trình lọc và hoá dầu [2,6,13]. MCM-41 là thành viên quan trọng nhất của họ M41S và được nghiên cứu sâu hơn cả. [15,20]
Vật liệu chứa Titan oxit vốn được biết đến như một xúc tác tuyệt vời. Việc đưa Titan lên mao quản trung bình, đặc biệt là đưa Titan vào trong khung cấu trúc hexagonal tạo ra các loại xúc tác biến tính của MCM-41 đã thúc đẩy phản ứng oxi hoá, oxi hoá khử, epoxi hoá trong chuyển hoá các hidrocacbon có trong dầu năng và các phân tử hữu cơ có kích thước cồng kềnh [17, 21].
Epoxit hay còn gọi là oxirane là ete vòng 3 thành viên ( three- membered ring). Vòng trong những phân tử này có sức căng lớn làm cho chúng hoạt động hơn những ete khác. Phản ứng epoxi hóa là phản ứng quan trọng trong hóa hữu cơ vì epoxit là chất trung gian có thể chuyển đổi thành nhiều sản phẩm khác nhau. Thêm vào đó, sự hình thành epoxit rất hấp dẫn trong tổng hợp bất đối xứng vì nó có thể dẫn tới hai Cacbon Chiral chỉ cần một bước [22].
Trên cơ sở những nhận định sơ bộ đó, trong bản luận văn này sẽ trình bày những nghiên cứu về tổng hợp và đặc trưng Ti-MCM-41 đồng thời đặc trưng xúc tác thông qua phản ứng epoxi hóa dầu thực vật.