Khảo sát quá trình tổng hợp vật liệu xúc tác trên cơ sở MCM- 41

Khảo sát quá trình tổng hợp vật liệu xúc tác trên cơ sở MCM- 41

Cuối cùng tôi gửi lời cảm ơn đến các bộ môn, các trung tâm, bạn bè đồng nghiệp trong và ngoài khoa đã giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian hoàn thành luận văn.

Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2004

Phạm Anh Sơn

mục lục

mục lục i

Mở đầu 1

Chơng i tổng quan 3

1 tổng quan về vật liệu xốp 3

1.1 Vật liệu vi xốp 3

1.2 Vài nét về vật liệu xốp mao quản trung bình họ M41S 5

2 Hoá học chất hoạt động bề mặt [] 6

3 Phơng pháp tổng hợp MCM-41 8

3.1 Nguyên tắc chung 8

3.2 Các kiểu tổng hợp 9

4 cơ chế hình thành MCM-41 9

4.1 Cơ chế “Khuôn tinh thể lỏng” 10

4.2 Cơ chế biến đổi từ lớp mỏng thành pha lục lăng 12

4.3 Cơ chế hình thành MCM-41 từ polysilicat dạng lớp 12

5 Tổng hợp các vật liệu M41S biến tính 13

6 các phơng pháp nghiên cứu 14

6.1 Các phơng pháp phân tích nhiệt 14

6.2 Phơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [,] 15

6.3 Các phơng pháp hiển vi điện tử [,] 16

6.3.1 Hiển vi điện tử quét (SEM) 17

6.3.2 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 18

6.4 Hấp phụ – Giải hấp đẳng nhiệt [] 20

6.4.1 Phơng pháp tính diện tích bề mặt 20

6.4.2 Đờng cong phân bố kích thớc lỗ 22

7 Các lĩnh vực ứng dụng MCM-41 23

7.1 Xúc tác axit 23

7.2 Xúc tác oxy hoá – khử 25

7.3 Chất mang-Chất hấp phụ 25

7.4 ứng dụng trong sắc ký lỏng hiệu suất cao (HPLC) 26

i

7.5 Các lĩnh vực ứng dụng khác 26

Chơng II Thực nghiệm 27

1 Hoá chất – Dụng cụ 27

1.1 Hoá chất 27

1.2 Dụng cụ, thiết bị 27

2 tổng hợp MCM-41 27

2.1 Chuẩn bị các dung dịch phản ứng 27

2.1.1 Chuẩn bị dung dịch natrisilicat (dung dịch A) 27

2.1.2 Chuẩn bị dung dịch chất hoạt động bề mặt (dung dịch B) 28

2.2 Tiến hành tổng hợp 28

3 Tổng hợp trực tiếp MCM-41 chứa CeO 2 29

3.1 Chuẩn bị dung dịch Ce(SO 4 ) 2 29

3.2 Tổng hợp Ce-MCM-41 30

4 Các phơng pháp vật lý xác định đặc trng vật liệu 30

Chơng III Kết quả và thảo luận 32

1 Kết quả phân tích nhiệt 32

2 Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X 33

3 Kết quả phân tích hiển vi điện tử 35

3.1 Hiển vi điện tử quét (SEM) 35

3.2 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 36

4 Phân tích nguyên tố 38

5 Kết quả phân tích hấp phụ nitơ 39

6 Hoạt tính xúc tác oxy hoá khí hoá lỏng 43

Chơng IV Kết luận 46

chơng V Phụ lục 47

1 Phụ lục 1: Hiển vi điện tử quét 47

2 Phụ lục 2: Phổ tán xạ năng lợng 48

3 Phụ lục 3: Giản đồ phân tích nhiệt 49

4 Phụ lục 4: Giản đồ nhiễu xạ tia X 50

5 Phụ lục 5: Hấp phụ đẳng nhiệt nitơ 53

Tài liệu tham khảo 56

ii

iii

Mở đầu

Zeolit thuộc nhóm vật liệu vi xốp được phát hiện vào năm 1756 bởi Cronstedt, mộtnhà khoa học người Thụy Điển Thuật ngữ rây phân tử được McBain đề xuất năm 1932 khiông nhận thấy chabazit, một loại zeolit, có tính chất hấp phụ chọn lọc các phân tử nhỏ có

phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong côngnghiệp hoá dầu Tuy nhiên do hạn chế về kích thước lỗ xốp mà zeolit không đáp ứng đượcnhững đòi hỏi khi ứng dụng trên các phân tử có kích thước lớn Các nhà khoa học trên thếgiới đã tiến hành nhiều công trình nghiên cứu nhằm tăng kích thước lỗ xốp của zeolit, tuyvậy các vật liệu tìm được vẫn chưa hội đủ những tiêu chí mà họ mong muốn

Đầu những năm 1990, các nhà khoa học đã khám phá ra một loại vật liệu mới: vật liệuxốp mao quản trung bình, chúng có độ đồng đều và độ trật tự cao Loại vật liệu này có kích

kích thước lỗ lớn nên không bị hạn chế trong những ứng dụng xúc tỏc đối với những phần

tử có kích thước lớn Vật liệu xốp mao quản trung bình hứa hẹn một tiềm năng rất lớn trongcông nghệ xúc tác, tách chất, công nghiệp dược phẩm, trong lĩnh vực hoá học tinh khiết vàthân thiện với môi trường Tại thời điểm mới được phát hiện, những vật liệu xốp chỉ là cácsilicat hoặc các aluminosilicat, nhưng đến thời điểm gần đây có rất nhiều công trình nghiêncứu đã đưa các kim loại, oxit kim loại hoặc các phân tử lên trên khung mạng của vật liệu

người ta còn tổng hợp được một số lớn vật liệu xốp trên cơ sở các oxit kim loại chuyển tiếp,chính điều này đã mở rộng những ứng dụng của vật liệu xốp Những ứng dụng tiềm tàngcủa vật liệu xốp là trong các vật liệu thông minh: vật liệu cảm biến, tế bào năng lượng, điệncực nano, trong các thiết bị quang học, pin, tế bào nhiên liệu và các thiết bị điện sắc ký và

vô số những ứng dụng hữu ích khác

Khoa Hoá học trường Đại học Khoa học Tự nhiên là một trong những trung tâmnghiên cứu rất mạnh về vật liệu xốp, đặc biệt là vật liệu vi xốp, và ứng dụng chúng tronglĩnh vữc xúc tác, hoá dầu (tập trung chủ yếu ở hai bộ môn là Hoá hữu cơ và Hoá học dầumỏ) Những năm gần đây một số bộ môn đã chú ý đến một hướng nghiên cứu mới đó là vật

Bộ môn Hoá học Vô cơ cũng không nằm ngoài xu hướng đó Gần đây với sự ưu tiênphát triển cho hướng vật liệu mới, nhóm vật liệu của bộ môn cũng hết sức quan tâm đếnnhững tiềm năng phát triển của vật liệu xốp mao quản trung bình Đây có thể coi là mộttrong những hướng nghiên cứu mới và cũng là bước đầu để thâm nhập vào lĩnh vực vật liệutiên tiến.

Trên cơ sở những tiền đề đó cộng với sự hấp dẫn mà vật liệu xốp mao quản trung bình

đã mang lại cho tôi trong quá trình tìm hiểu, đọc và nghiên cứu tôi đã chọn đề tài luận vănThạc sĩ sau:

“Khảo sát quá trình tổng hợp vật liệu xúc tác trên cơ sở MCM-41”

Trong khuôn khổ của một luận văn chúng tôi tiến hành một số nội dung nghiên cứusau đây:

hợp thuỷ nhiệt

toàn hydrocacbon

Chương i tổng quan

1 tổng quan về vật liệu xốp.

o Vật liệu vi xốp (Microporous materials) có đường kính lỗ dưới 20Å

o Vật liệu xốp mao quản trung bình (Mesoporous materials) có đường kính từ 20 đến500Å

o Vật liệu lỗ xốp lớn (Macroporous materials) có đường kính lỗ trên 500Å

1.1 Vật liệu vi xốp.

gallophotphat và các loại vật liệu khác có liên quan Trong những thập niên cuối thế kỷ XX,những loại vật liệu này, đặc biệt các zeolit, đã tạo được sự quan tâm lớn là do những khảnăng ứng dụng rộng rãi của chúng làm xúc tác trong lĩnh vực công nghiệp như tinh chế dầu,hoá dầu, tổng hợp hoá chất và tinh chế chất Ngoài ra chúng cũng có một vai trò quan trọngtrong việc chế tạo các chất hấp phụ

Tầm quan trọng to lớn của zeolit và các vật liệu liên quan trong lĩnh vực xúc tác có thể do

o Diện tích bề mặt và dung lượng hấp phụ lớn

o Có thể điều khiển dễ dàng tính hấp phụ bằng cách điều chỉnh tính ưa nước hoặc kị nướccủa vật liệu

o Có những kênh mở và lỗ trống rất thích hợp khi tương tác với các phân tử có kích thước

từ 5-12Å Thêm vào đó, điện trường trong các vi lỗ sẽ hoạt hoá nhiều chất phản ứng

o Với cấu trúc lỗ khác thường tạo cho vật liệu có khả năng nhận diện phân tử Do đó chúng

có thể chọn lọc theo hình dáng phân chất phản ứng, trạng thái chuyển tiếp và sản phẩm phảnứng Điều này có thể được sử dụng để điều khiển các quá trình để thu được các sản phẩmmong muốn tránh được các phản ứng

Ngoài những tính chất trên, khả năng ứng dụng còn phụ thuộc rất nhiều vào tính bềnnhiệt và bền thuỷ nhiệt của vật liệu Khả năng chịu nhiệt, chống chịu được sự tấn công củahơi nước và hoá chất là rất cần thiết đối với vật liệu được sử dụng làm xúc tác và các lĩnhvực khác Các zeolit là những vật liệu rất bền, chúng đáp ứng được các điều kiện nói trên,

tuy nhiờn loại vật liệu này lại cú một hạn chế rất lớn là: khụng cú hiệu quả đối với cỏc ứng

dụng trờn cỏc phõn tử cú kớch thước lớn hơn đường kớnh lỗ xốp của chỳng (kớch thước lỗ lớn nhất của cỏc zeolit khoảng 10-12Å) Do ú c n ph i tỡm ra cỏc phđú cần phải tỡm ra cỏc phương phỏp tổng hợp để ần phải tỡm ra cỏc phương phỏp tổng hợp để ải tỡm ra cỏc phương phỏp tổng hợp để ương phỏp tổng hợp đểng phỏp t ng h p ổng hợp để ợp để đú cần phải tỡm ra cỏc phương phỏp tổng hợp đểể

t ng kớch thư c l x p m v n khụng l m m t i nh ng u i m cú l i c a khung tinhốp mà vẫn khụng làm mất đi những ưu điểm cú lợi của khung tinh à vẫn khụng làm mất đi những ưu điểm cú lợi của khung tinh ẫn khụng làm mất đi những ưu điểm cú lợi của khung tinh à vẫn khụng làm mất đi những ưu điểm cú lợi của khung tinh ất đi những ưu điểm cú lợi của khung tinh đú cần phải tỡm ra cỏc phương phỏp tổng hợp để ững ưu điểm cú lợi của khung tinh ư đú cần phải tỡm ra cỏc phương phỏp tổng hợp để ể ợp để ủa khung tinh

Bảng 1 Một số ví dụ đại diện cho vật liệu vi xốp (kích thớc dới 20 Å)

Phân loại Vật liệu Kích thớcvòng Năm côngbố Thành phầnkhung Kích thớc lỗ(Å)

Lỗ xốp rất lớn

Cloverit JDF-20 VPI-5 UTD-1 AlPO4-8

20 20 18 14 14

1991 1993 1988 1996 1990

Lỗ xốp lớn AlPO4-5

ZSM-12

12 12

1991 1990

Al, P

Si, Al

7.3 5.5 x 5.9

Lỗ trung bình ZSM-48

ZSM-5

10 10

1978 1990

Si, Al

Si, Al

5.3 x 5.6 5.3 x 5.6 5.1 x 5.5

Cỏch dễ dàng nhất đú là tăng kớch thước chất tạo khuụn, và bằng cỏch này người ta hyvọng cú thể tăng kớch thước lỗ của vật liệu Đối với zeolit, kỹ thuật này tỏ ra khụng thànhcụng Cho đến đầu những năm 1980, cỏc nhà nghiờn cứu của Union Caribide đó khỏm phỏ ra

kỹ thuật cú thể ỏp dụng được cho những hệ mà trong khung cú chứa nhụm và photpho, đú là

siliconaluminophotphat (SAPOs) và cỏc aluminophotphat kim loại (MeAPOs) đó được tổnghợp thành cụng Tuy nhiờn đa số cỏc vật liệu này lại khụng cú tớnh bền nhiệt hoặc thuỷ nhiệt

Sự cải tiến cú ý nghĩa nhất trong lĩnh vực điều chế cỏc vật liệu tinh thể với lỗ lớn cú lẽ

UTD-1 là hệ thống lỗ xốp một chiều gồm cỏc lỗ dạng elip cú kớch thước 7.5 x 10Å UTD-1

nú đủ lớn để sử dụng làm xỳc tỏc trong cỏc quỏ trỡnh cracking parafin Tuy nhiờn, điểm hạnchế chớnh của nú lại ở chất tạo khuụn, đú là cỏc phức chất cơ kim khổng lồ của coban, khiloại bỏ chất tạo khuụn thỡ một lượng lớn Coban vẫn nằm lại trờn bề mặt của lỗ xốp Điều nàyhạn chế những ứng dụng thực tế của loại zeolit này

Tóm lại, có thể nói rằng mặc dù đã có những tiến bộ đáng chú ý trong việc nghiên cứunhằm tăng kích thước lỗ của rây phân tử, nhưng những vật liệu này vẫn tỏ ra chưa thích hợp

để đáp ứng nhu cầu cho các quá trình xúc tác ở thời điểm đó (Chẳng hạn để thực hiện cácquá trình cracking hoặc hydrocracking các phân tử dầu phân đoạn chân không thì yêu cầuphải có những xúc tác có kích thước lỗ và hốc trống lớn hơn) Để giải quyết vấn đề nàyngười ta tiến hành một số phương pháp: Tổng hợp các zeolit với kích thước meso; Tổng hợpcác vật liệu cấu trúc lớp chống

1.2 Vài nét về vật liệu xốp mao quản trung bình họ M41S.

Có thể nói rằng một trong những khám phá lý thú nhất trong lĩnh vực tổng hợp vật liệutrong khoảng mười năm trở lại đây là sự thành công trong quá trình tổng hợp rây phân tửsilicat và amluminosilicat có lỗ xốp trung bình với cơ chế “Khuôn tinh thể lỏng” Ngày nayviệc nghiên cứu các vật liệu xốp mao quản phát triển mẽ cả về việc xác định cơ chế hìnhthành, nghiên cứu cấu trúc, tổng hợp các vật liệu biến tính… và nó tỏ ra là loại vật liệu có

Năm 1992, các nhà nghiên cứu của Mobil Reseach and Development Corporation đã

công bố tổng hợp được nhóm vật liệu xốp kích thước lỗ trung bình (mesoporous materials)

(đường kính trong khoảng 15-100Å) và có diện tích bề mặt lớn

Hình 1 Mô phỏng cấu trúc các vật liệu xốp MCM-41 (a) MCM-41, SBA-15 (b) và

MCM-50 (c)

Các thành viên chính của họ vật liệu M41S là MCM-48 với cấu trúc ba chiều, đơn vịcấu trúc dạng lập phương sắp xếp đều đặn; MCM-41 cấu trúc một chiều, sắp xếp kiểu lụclăng sắp đều đặn; MCM-50 có cấu trúc lớp mỏng không bền Những vật liệu này có mộtđiểm khác biệt cơ bản với zeolit, đó là thành lỗ xốp lại có cấu trúc vô định hình

2 Hoá học chất hoạt động bề mặt [ xiii ].

Các phản ứng tạo gel đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực tổng hợp các zeolit.

Do đó không có gì ngạc nhiên khi có nhiều cố gắng tìm mối quan hệ giữa hoá học sol-gel với

cơ chế tổng hợp MCM-41

Trong một hệ hai cấu tử đơn giản nước – chất hoạt động bề mặt, các phân tử chất hoạtđộng bề mặt biểu hiện là một hợp phần có hoạt tính cao với cấu trúc thay đổi khi nồng độtăng

Hình 2 Trạng thái tập hợp của các phân tử chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào nồng độ.

ở nồng độ thấp, chúng tồn tại dưới dạng các đơn phân tử Khi tăng nồng độ, các phân

tử chất hoạt động bề mặt tập hợp lại với nhau hình thành các mixen làm giảm entropi của hệ(tăng mức độ trật tự) Nồng độ mà tại đó bắt đầu hình thành các mixen được gọi là nồng độmixen tới hạn, nếu tiếp tục tăng nồng độ sẽ xuất hiện pha lục lăng sắp xếp chặt khít, bướctiếp theo sẽ dẫn tới kết tụ các mixen liền nhau để hình thành pha lớp mỏng Trong một sốtrường hợp có sự xuất hiện của pha lập phương trước khi hình thành pha lớp mỏng Việchình thành mỗi pha không những phụ thuộc vào nồng độ chất hoạt động bề mặt mà còn phụthuộc vào bản chất của nó (chiều dài của mạch alkyl kỵ nước, nhóm ưa nước, đối ion) và cácthống số môi trường (nhiệt độ, pH, điện tích ion, và các yếu tố khác) Nhìn chung CMC giảmkhi tăng chiều dài mạch alkyl, hoá trị của đối ion, nồng độ ion trong dung dịch Nói cách

CMC là 0.83mM; từ CMC đến 11% xuất hiện các mixen hình cầu; từ 11 đến 20.5% hìnhthành các mixen hình que linh động; pha tinh thể lỏng lục được hình thành ở nồng độ 26 đến65%; nếu tiếp tục tăng nồng độ sẽ dẫn đến hình thành các pha lập phương, pha lớp mỏng và

65% Trên cơ sở của sự tập hợp các phần tử chất hoạt động bề mặt đó, người ta sử dụngchúng như tác nhân định hướng cấu trúc trong quá trình tổng hợp vật liệu mao quản trungbình

3 Phương pháp tổng hợp MCM-41.

3.1 Nguyên tắc chung.

Có bốn thành phần chính cần cho quá trình tổng hợp M41S là: chất hoạt động bề mặtđược sử dụng là yếu tố tạo khuôn (structure-directing surfactants), một nguồn silic, dung môi

và chất tạo môi trường cho dung dịch tổng hợp (là một axit hoặc bazơ)

Là những người đi tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu M41S [11,12], các nhànghiên cứu của Mobil đã sử dụng chất hoạt động bề mặt là các alkyltrimetyl ammonihalohenua làm chất tạo khuôn; Sử dụng kết hợp natrisilicat, tetraethoxysilicat (TEOS) hoặc

hydroxit để tạo môi trường bazơ cho hỗn hợp phản ứng Trong trường hợp tổng hợp vật liệualuminosilicat, thì cần bổ sung vào hỗn hợp phản ứng một nguồn nhôm Hỗn hợp phản ứng

khuôn, kết quả thu được vật liệu có cấu trúc xốp

Các nhà nghiên cứu của Mobil đã tìm ra một mối tương quan đó là: nồng độ tương đối

cũng chỉ ra rằng đường kính lỗ của MCM-41 tăng lên khi tăng chiều dài mạch alkyl của chấthoạt động bề mặt Hơn nữa, nếu thêm mesitylen vào hệ phản ứng, chất này sẽ hoà tan vàotrong các mixen làm cho thể tích của mixen tăng lên hơn nữa và đường kính của lỗ xốp vậtliệu đôi khi có thể đạt tới 120Å, mặc dù như vậy có hơi bất thường một chút vì kích thước lỗxốp của MCM-41 thường từ 15 đến 100Å

Trong những công trình sau đó, người ta đã đề xuất nhiều biến thể của phương pháp

cấu trúc vật liệu Anderson và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc thêm đồng dungmôi vào hỗn hợp phản ứng, họ thu được những vật liệu không có tính trật tự khi hàm lượngđồng dung môi tăng lên

3.2 Các kiểu tổng hợp.

Huo và cộng sự đề xuất bốn con đường phản ứng khác nhau có thể giải thích bằng

o Kiểu (S+I-) Trong trường hợp này chất hoạt động bề mặt cation (S+) được sử dụng để

…)

gian để hình thành cấu trúc

4 cơ chế hình thành MCM-41.

Nói chung việc tổng hợp các MCM-41 thường diễn ra trong môi trường kiềm Tương

tự việc tổng hợp các zeolit, các chất hoạt động bề mặt được sử dụng như tác nhân tạo khuôn

để hình thành tổ hợp có tính trật tự cao Hữu cơ - Vô cơ Sau khi nung loại bỏ chất hoạt động

thống và các rây phân tử đều sử dụng khuôn là các ion hoặc các đơn phân tử hữu cơ, chẳnghạn với ZSM-5 được chỉ ra ở hình 3 [13]

S i O

O

S i O

Hình 3 Mô hình cơ chế hình thành ZSM-5 trên khuôn đơn phân tử TPA.

Sự kết tinh hình thành pha tinh thể ZSM-5 do ngưng tụ các phần tử silicat quanhcation tetrapropylamoni Nét đặc trưng nổi bật của việc tổng hợp MCM-41 là sử dụng các tậphợp phân tử chất hoạt động bề mặt có mạch alkyl dài hơn 6 nguyên tử các bon (hầu hết cáctrường hợp là nhiều hơn 10 nguyên tử cacbon) làm chất tạo khuôn Cách thức này trái ngược

với phương pháp truyền thống sử dụng các đơn phân tử hữu cơ hoặc các ion làm chất tạokhuôn để tổng hợp các zeolit Phần tiếp theo sẽ trình bày một số cơ chế hình thành MCM-41.

4.1 Cơ chế “Khuôn tinh thể lỏng”.

Khi nghiên cứu sự hình thành cấu trúc nhóm vật liệu mao quản trung bình M41S, cácnhà nghiên cứu của hãng Mobil nhận thấy có sự tương đồng rất đáng chú ý giữa cấu trúc vậtliệu M41S và pha tinh thể lỏng Trên thực tế kích thước lỗ của vật liệu có thể điều chỉnhđược trong khoảng từ 15 đến 100Å bằng cách thay đổi chiều dài mạch của chất hoạt động bềmặt hoặc bằng cách thêm vào hỗn hợp phản ứng các tác nhân hữu cơ hoà tan (nó chui vàobên trong và làm tăng kích thước các mixen) Chính các lý do trên đã đưa đến việc đề xuất cơ

mô hình được đề xuất như sau:

mặt trong dung dịch Như vậy đối với mô hình này, bước tổng hợp đầu tiên là quá trình tạo

ra các mixen và tập hợp các mixen này thành các tổ hợp có dạng lục lăng Bước tiếp theo làkết hợp các phần tử silicat lên bề mặt của khuôn và tiến hành ngưng tụ, polime hoá để hìnhthành pha mong muốn

Si OH O O O

Si OH O

O

-Si OH O O O

Si OH O

O

-Si OH O O O

Si OH O

Si O O

O

-Si O O O

Si O

O

-Si OH O O

Si OH

O

Si O O O O

Si O O

O

-Si O O O

Si O

O

-Si OH O O

Si OH

O+ + +

-Si O O O O

Si O O

O

-Si O O O

Si O

O

-Si OH O O

Si OH

O+ + +

-Si O O O O

Si O O

O

-Si O O O

Si O

O

-Si OH O O

Si O O

O

-Si O O O

Si O

O

-Si OH O O

Si OH

O

-Si O O O

Si O O

O

-Si O O O

Si O

O

-Si OH O

Si OH

O

Hình 5 Mô hình cơ chế hình thành MCM-41 (cách thức thứ hai).

Davies và các đồng nghiệp đã khảo sát in-situ quá trình tổng hợp MCM-41 bằng

đầu chứa các mixen hình que, các mixen độc lập này sẽ tương tác với các phần tử silicat đểhình thành hai hoặc ba đơn lớp silicat quanh bề mặt ngoài của nó Tiếp theo đó các mixen đãkết vỏ sẽ tương tác với nhau, trước hết là sự sắp xếp ngẫu nhiên, và sau một thời gian già hoá

để ngưng tụ các tiểu phân silicat thu được vật liệu xốp mao quản trung bình có cấu trúc lụclăng đều đặn Sự ổn định của vật liệu thu được phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ tổng hợp.Chẳng hạn nếu thời gian tổng hợp ngắn thì vật liệu thu được không bền do vẫn còn một sốlớn các phần tử silicat chưa ngưng tụ được với nhau, cấu trúc thu được không có độ trật tựcao Ngược lại nếu thời gian tổng hợp tăng lên (hoặc nhiệt độ tăng) thì một lượng lớn cácnhóm silanol sẽ ngưng tụ với nhau và kết quả sẽ thu được vật liệu bền hơn

4.2 Cơ chế biến đổi từ lớp mỏng thành pha lục lăng.

Hình 6 Sự hình thành MCM-41 bằng cách chuyển từ pha lớp mỏng.

Trong cách thức này, các phần tử vô cơ và hữu cơ tương tác với nhau không nhất thiếtphải trên cơ sở khuôn tinh thể lỏng Khi thêm vào trong hệ phản ứng các phần tử vô cơ sẽdân tới sự phá vỡ các mixen, sự tương tác giữa các tiểu phân vô cơ với các phân tử chất hoạtđộng bề mặt sẽ hình thành một pha mới được có dạng lớp mỏng

5 Tổng hợp các vật liệu M41S biến tính.

Trong hầu hết các ứng dụng, các vật liệu xốp mao quản trung bình mà thành phần chỉchứa silicdioxit thì nó không đủ tính axit cho các hoạt động xúc tác Tuy nhiên, hoạt tính xúctác được nâng lên bằng cách biến tính khung silicdioxit bằng các nguyên tố khác (thường làcác kim loại hoặc oxit kim loại) Có thể có nhiều cách khác nhau để đạt được mục đích này,phương pháp đầu tiên là có thể thêm trực tiếp một tiền chất của nguyên tố khác vào dungdịch phản ứng ban đầu ở đây, nguyên tố biến tính sẽ được kết hợp vào cấu trúc của vật liệu

Cách thứ hai có thể thực hiện quá trình biến tính sau khi vật liệu mong muốn đã đượctổng hợp Landmesser và các cộng sự đã khảo sát nhóm hydroxyl của MCM-41 và MCM-48

trung tâm có ái lực lớn, chúng là nơi liên kết của các tiền chất nguyên tố khác lên bề mặt vậtliệu, kết qủa là hình thành một đơn lớp các trung tâm hoạt động

Phương thức thứ ba là lắng kết các kim loại hoặc oxit kim loại lên trên cấu trúc vậtliệu bằng phương pháp tẩm lên bề mặt vật liệu nguyên tố kim loại (hoặc oxit kim loại) ởdạng mới sinh (từ sự phân huỷ một hợp chất nào đó của kim loại, chẳng hạn như phức chất

của nó) Quá trình tổng hợp vật liệu xốp có mang nhóm chức cũng đã được dẫn ra trongnhiều tài liệu khác nhau.

Hầu hết các nghiên cứu biến tính vật liệu M41S đều thực hiện với nhôm Những vậtliệu này có tính axit, và tính chất các trung tâm axit của Al-MCM-41 đã được mô tả trong

thành của cấu trúc, trong khi đó các bát diện nhôm được xem như là phần khung bổ sung củavật liệu

Sự tham gia của các kim loại chuyển tiếp vào cấu trúc thành của vật liệu là yếu tốquan trọng trong quá trình điều chế các xúc tác oxy hoá khử trên vật liệu xốp Do sự thànhcông của zeolit chứa titan trong xúc tác oxy hoá chọn lọc, nên các vật liệu xốp được biến tínhbởi titan cũng được hết sức đáng chú ý trong các quá trình tương tự nhưng đối với các phân

6 các phương pháp nghiên cứu.

6.1 Các phương pháp phân tích nhiệt

Phân tích nhiệt phương pháp thường được sử dụng để nghiên cứu vật liệu xốp: chobiêt những thông tin về sự biến đổi của mẫu trong quá trình nung, xác định độ bền nhiệt củavật liệu, xác định số tâm axit trên bề mặt mẫu…

Trên giản đồ nhiệt người ta thường quan tâm đến hai đường cong quan trọng là DTA

và TG Đường DTA cho biết sự xuất hiện của các hiệu ứng nhiệt còn đường TG cho biết sựbiến đổi trọng lượng mẫu trong quá trình gia nhiệt Mỗi quá trình hoá học hoặc vật lý thườngkèm theo hiệu ứng nhiệt tương ứng (toả nhiệt hoặc thu nhiệt) và được nhận biết trên đườngDTA Các quá trình này có thể kèm theo sự thay đổi khối lượng của mẫu (thăng hoa, bayhơi…) hoặc không kèm theo sự thay đổi khối lượng (chuyển pha, phá vỡ mạng tinh thể…)

và chỉ quá trình làm thay đổi trọng lượng mẫu mới được ghi lại trên đường TG

Khi kết hợp các dữ liệu thu được từ hai đường TG và DTA ta có thể dự đoán nhữnggiai đoạn xảy ra trong quá trình nung mẫu, xác định độ bền nhiệt của vật liệu

Đối với các vật liệu xốp phươngpháp phân tích nhiệt không chỉ được sử dụng để khảosát những biến đổi xảy ra trong quá trình nung mà còn được sử dụng như một trongnhững

phương pháp quan trong để xác định số tâm axit có trên bề mặt vật liệu, từ đó có thể giúpđiều chỉnh được độ axit của vật liệu phù hợp cho những mục đích xác định.

6.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [ xxxvii , xxxviii ].

Phương pháp nhiễu xạ tia X cung cấp trực tiếp những thông tin về cấu trúc lỗ xốp củavật liệu Xét hai mặt phẳng song song I và II có khoảng cách d Chiếu chùm tia Rơngen tạovới các mặt phẳng trên một góc ố Để các tia phản xạ có thể giao thoa thì hiệu quang trìnhcủa hai tia 11’ và 22’ phải bằng số nguyên lần bước sóng :

các lỗ xốp

Từ giản đồ nhiễu xạ tia X ta có thể thu được một số thông tin quan trọng như: mức độtrật tự của các lỗ xốp, giá trị của khoảng cách giữa các mặt phẳng song song (cùng chỉ sốMiller) từ đó suy ra giá trị khoảng cách giữa hai tâm mao quản liền nhau Dựa vào giá trịkhoảng cách giữa hai tâm mao quản liền kề kết hợp với dữ liệu đường kính mao quản thuđược từ phương pháp hấp phụ nitơ ta có thể tính được độ dày của thành mao quản

6.3 Các phương pháp hiển vi điện tử [ xxxix , xl ].

Hiển vi điện tử là phương pháp sử dụng chùm tia electron năng lượng cao để khảo sátnhững vật thể rất nhỏ Kết quả thu được qua những khảo sát này phản ánh về mặt hình tháihọc, diện mạo học và tinh thể học của vật liệu mà chúng ta cần xác định Phương diện hìnhthái bao gồm hình dạng và kích thước của hạt cấu trúc nên vật liệu Diện mạo là các đặctrưng bề mặt của một vật liệu bao gồm kết cấu bề mặt hoặc độ cứng của vật liệu Phươngdiện tinh thể học mô tả cách sắp xếp của các nguyên tử trong vật thể như thế nào Chúng có

thể sắp xếp có trật tự trong mạng tạo nên trạng thái tinh thể hoặc sắp xếp ngẫu nhiên hìnhthành dạng vô định hình Cách sắp xếp của các nguyên tử một cách có trật tự sẽ ảnh hưởngđến các tính chất như độ dẫn, tính chất điện và độ bền của vật liệu.

Các phương pháp hiển vi điện tử được phát triển để thay thế các phương pháp hiển viquang học bị hạn chế bởi độ phóng đại, chỉ đạt được 500 – 1000 lần với độ phân giải 0.2micromet Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là phương pháp hiển vi điện tử đầu tiên đượcphát triển với thiết kế đầu tiên mô phỏng phương pháp hiển vi quang học truyền qua (nhữngnăm đầu 1930) Phương pháp này sử dụng một chùm electron thay thế chùm sáng chiếuxuyên qua mẫu vật và thu được những thông tin về cấu trúc và thành phần của nó giống nhưcách sử dụng hiển vi quang học

Các bước để thu được một ảnh hiển vi điện tử gồm:

o Một dòng electron hình thành từ một nguồn electron được tăng tốc hướng về phía mẫuđược tích điện dương

o Chùm electron được điều khiển và hội tụ nhờ những khe hở và các thấu kính hội tụ từtính hình thành một chùm tia nhỏ, đơn sắc

o Chùm electron được hội tụ vào mẫu nhờ sử một dụng thấu kính hội tụ từ tính

o Do xảy ra những tương tác xảy ra bên trong của mẫu nên chùm tia chiếu vào sẽ bị ảnhhưởng đồng thời xảy ra các bức xạ thứ cấp

o Những tương tác và ảnh hưởng trên được ghi lại, khuyếch đại và chuyển thành hình ảnhhoặc được phân tích để thu được những thông tín có giá trị khác

6.3.1 Hiển vi điện tử quét (SEM).

Hình 9 Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử quét.

Phương pháp hiển vi điện tử quét được phát triển lần đầu tiên vào năm 1942 và thiết

bị có giá trị thương mại được giới thiệu vào năm 1965 Phương pháp này được phát triểnmuộn hơn so với TEM là do những khó khăn về mặt điện tử trong việc quét dòng electron.Nhưng phương pháp SEM tỏ ra phổ biến hơn so với TEM do SEM có thể thu được nhữngbức ảnh có chất lượng ba chiều cao , có sự rõ nét hơn và không đòi hỏi phức tạp trong khâuchuẩn bị mẫu, tuy nhiên phương pháp TEM lại cho hình ảnh với độ phóng đại lớn hơn.Phương pháp SEM đặc biệt hữu dụng bởi vì nó cho độ phóng đại có thể thay đổi từ 10 đến100.000 lần với hình ảnh rõ nét, hiển thị ba chiều phù hợp cho việc phân tích hình dạng vàcấu trúc bề mặt

Hình 9 là sơ đồ đơn giản của thiết bị SEM, chùm electron từ ống phóng được đi quamột vật kính và được lọc thành một dòng hẹp Vật kính chứa một số cuộn dây (cuộn láielectron) được cung cấp với điện thế thay đổi, cuộn dây tạo nên một trường điện từ tác độnglên chùm electron, từ đó chùm electron sẽ quét lên bề mặt mẫu tạo thành trường quét Tínhiệu của cuộn lái cũng được chuyển đến ống catôt để điều khiển quá trình quét ảnh trên mànhình đồng bộ với quá trình quét chùm electron trên bề mặt mẫu Khi chùm electron đập vào

bề mặt mẫu tạo thành một tập hợp các hạt thứ cấp đi tới detector, tại đây nó được chuyểnthành tín hiệu điện và được khuyếch đại Tín hiệu điện được gửi tới ống tia catôt và đượcquét lên màn hình tạo nên ảnh Độ nét của ảnh được xác định bởi số hạt thứ cấp đập vào ốngtia catôt, số hạt này lại phụ thuộc vào góc bắn ra của electron khỏi bề mặt mẫu, tức là phụ

thuộc vào mức độ lồi lõm bề mặt Vì thế ảnh thu được sẽ phản ánh diện mạo bề mặt của vậtliệu.

6.3.2 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM).

Mặc dù phát triển trước nhưng đến bây giờ TEM mới tỏ ra có ưu thế hơn SEM tronglĩnh vực vật liệu mới Nó có thể dễ dàng đạt được độ phóng đại 400.000 lần với nhiều vậtliệu, và với các nguyên tử nó có thể đạt được độ phóng đại tới 15 triệu lần Cấu trúc của thiết

bị TEM khá giống với một máy chiếu (projector), một chùm sáng được phóng qua xuyênphim (slide) và kết quả thu được sẽ phản ánh những chủ đề được thể hiện trên đó, hình ảnh

sẽ được phóng to và hiển thị lên màn chiếu Các bước của ghi ảnh TEM cũng tương tự: chiếumột chùm electron qua một mẫu vật, tín hiệu thu được sẽ được phóng to và chuyển lên mànhuỳnh quang cho người sử dụng quan sát Mẫu vật liệu chuẩn bị cho TEM phải mỏng để chophép electron có thể xuyên qua giống như tia sáng có thể xuyên qua vật thể trong hiển viquang học, do đó việc chuẩn bị mẫu sẽ quyết định tới chất lượng của ảnh TEM

Hình 10 Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua.

kính hội tụ điện từ

o ảnh được truyền từ thấu kính đến bộ phận phóng đại.

cho phép người dùng quan sát được ảnh Phần tối của ảnh đại diện cho vùng mẫu đã cản trở,chỉ cho một số ít electron xuyên qua (vùng mẫu dày hoặc có mật độ cao) Phần sáng của ảnhđại diện cho những vùng mẫu không cản trở, cho nhiều electron truyền qua (vùng này mỏnghoặc có mật độ thấp)

Tuy có độ phóng đại và độ phân giải cao hình ảnh của TEM không thể hiện được tínhlập thể của vật liệu Nhiều trường hợp người ta sử dụng kết hợp phương pháp SEM và TEM

để khai thác những ưu điểm của hai phương pháp này

Trong các phương pháp hiển vi điện tử, khi các electron va chạm với hạt nhân nguyên

tử của mẫu sẽ xảy ra hàng loạt các hiệu ứng khác nhau và dựa trên những hiệu ứng này người

ta có thể kết hợp hiển vi điện tử với các phương pháp phân tích định tính cũng như địnhlượng

Hình 11 Sơ đồ cho thấy sự phong phú về thông tin thu được từ tương tác giữa chùm điện tử với

mẫu trong nghiên cứu hiển vi điện tử.

Phương pháp phân tích thành phần nguyên tố sẽ được thảo luận kĩ hơn trong chươngIII

6.4 Hấp phụ – Giải hấp đẳng nhiệt [ xli ].

6.4.1 Phương pháp tính diện tích bề mặt.

Phương pháp BET (Brunauer-Emmett-Teller) là phương pháp được sử dụng rộng rãinhất để xác định diện tích bề mặt của vật liệu thông qua phương trình BET:

1

1

P

P C V

C C V P

P

Trong đó:

ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng nhiệt độ

Còn C là hằng số liên quan đến năng lượng hấp phụ đối với lớp bị hấp phụ đầu tiênhay liên quan đến cường độ tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ

V m



 1

(4)

hấp phụ được tính như sau:

) / ( 10 22414

22414 là thể tích một mol phân tử của chất bị hấp phụ (cm3)

Nitơ là một trong những chất bị hấp phụ được sử dụng rộng rãi nhất để xác định diện

bề mặt riêng được tính theo công thức sau:

) / ( 10

NA M

W

M là khối lượng mol phân tử của chất bị hấp phụ

Phương pháp BET một điểm.

Thông thường việc xác định diện tích bề mặt được đơn giản hoá bằng cách chỉ sửdụng một điểm trên đường hấp phụ đẳng nhiệt ở vùng tuyến tính của đồ thị BET Chẳng hạn

với chất bị hấp phụ nitơ có hằng số C đủ lớn để có thể chấp nhận hệ số tự do i = 0 Khi đó

Bằng cách tính lượng nitơ đã bị hấp phụ V ở một giá trị áp suất tương đối nào đó (tốt

(7) Và diện tích bề mặt riêng được rút ra từ (5) và (7):

) / ( 10 1 22414

2 20 0

g m P

P NA

6.4.2 Đường cong phân bố kích thước lỗ.

Sự phân bố thể tích lỗ xốp đối với kích thước lỗ được gọi là sự phân bố kích thước lỗ.Người ta xây dựng đường cong phân bố thể tích xốp để đánh giá mức độ phân tán của hệ,nếu đường cong phân bố hẹp thì hệ có kích thước lỗ rất đồng đều, trong trường hợp ngược lạithì kích thước lỗ xốp phân tán trong khoảng rộng Đường cong phân bố thể tích xốp đượcxác định khi giả thiết các mao quản đều có dạng hình trụ, khi đó bán kính mao quản đượctính theo phương trình Kelvin:

P RT

V

K

0 0

lg

15 4 ln

2

(10)Trong đó:

Vm: Thể tích mol của nitơ lỏng (34,7 cm3.mol-1).

Trong phương pháp BJH (Barrett-Joyner-Halenda), người ta tính giá trị của t theo áp

thuộc đường kính D) thể hiện sự phân bố thể tích xốp theo bán kính (hoặc đường kính tươngđương)

7 Các lĩnh vực ứng dụng MCM-41.

7.1 Xúc tác axit.

Lĩnh vực đầu tiên ứng dụng vật liệu M41S có thể nghĩ ngay đến đó là xúc tác crackingcác phân tử lớn Corma đã so sánh Al-MCM-41, aluminosilicat vô định hình và zeolit USY(zeolit Y) làm xúc tác cracking n-hexan, thì USY có hoạt tính gấp 140 lần Al-MCM-41 [4].Điều này có thể giải thích vì số trung tâm axit Bronsted ở trong zeolit nhiều hơn so với Al-MCM-41 Tuy nhiên Al-MCM-41 lại có hoạt tính cao hơn nhiều so với aluminosilicat vôđịnh hình và tương đương với zeolit USY trong quá trình cracking các phân tử dầu phânđoạn nặng Độ chọn lọc của Al-MCM-41 trong cracking phân đoạn nặng thu được nhiềunhiên liệu lỏng hơn, ít khí và cốc hơn so với aluminoslilicat vô định hình Với zeolit USY,thì cracking thu được chủ yếu là diesel, ít xăng và nhiều cốc hơn Do đó dễ dàng thấy đượcđối với các phân tử lớn thì dùng xúc tác Al-MCM-41 là có lợi hơn cả

Sau khi cracking, xúc tác phải được tái sinh và loại xúc tác mới có một giới hạn đángquan tâm Đối với các quá trình ứng dụng, độ bền nhiệt của xúc tác là hết sức quan trọng.Trong xúc tác tầng sôi, xúc tác phải qua một quá trình tái sinh để loại cốc Quá trình này

Al-MCM-41 không bền Độ bền tăng lên khi giảm hàm lượng Al, nhưng khi đó hoạt tính xúc tác cũng

Khuynh hướng tương tự đối với MCM-48 Do vậy, độ bền thuỷ nhiệt của MCM-41 và Al-MCM-48 cần phải được cải thiện trước khi có thể áp dụng rộng trong quátrình xúc tác chẳng hạn như cracking phân đoạn dầu chân không Có vài phương pháp có thể

Al-sử dụng để nâng cao độ bền nhiệt của xúc tác, một trong những cách đó là tăng độ dày thànhcủa vật liệu xốp, cách khác là đưa tinh thể vào thành lỗ (hoặc cố gắng chuyển thành lỗ dạng

vô định hình sang tinh thể), bằng cách đó có thể tăng được độ bền của vật liệu xốp lên tương

Tuy nhiên quá trình tinh luyện lại không yêu cầu loại xúc tác phải có tính bền nhiệt và

có độ axit cao như xúc tác cho quá trình cracking Chẳng hạn quá trình hydrocracking, táchkim loại, hydro đồng phân hoá và olefin oligome hoá Do vậy loại vật liệu xốp mao quảntrung bình rất phù hợp cho các quá trình này

Xúc tác hai chức năng Pt/Al-MCM-41 tỏ ra có hiệu quả cao cho phản ứng đồng phânhoá parafin thành isoparafin Đầu tiên phản ứng xảy ra trên các tâm kim loại Pt, quá trìnhnày parafin bị tách hydro tạo thành olefin Các phân tử olefin này có hoạt tính cao và tâmaxit trung bình Al-MCM-41 cho phép quá trình đồng phân hoá tạo ra isoolefin Isoolefin lạiđược hydro hoá ở tâm kim loại tạo thành isoparafin Do sự phân tán của Pt trên bề mặt củaAl-MCM-41 tốt hơn trên aluminosilicat vô định hình nên quá trình cracking xảy ra ít hơn,sản phẩm thu được tốt hơn

7.2 Xúc tác oxy hoá – khử.

Xúc tác oxy hoá chọn lọc parafin, olefin và alcol thu được thành công lớn với xúc táctitansilicat Do đó để có thể tiến hành được với những phân tử lớn thì phải cố gắng mở rộngkích thước lỗ đối với loại xúc tác này Trước kia phải sử dụng xúc tác Ti--zeolit, thì đến

hoặc hydropeoxit hữu cơ làm tác nhân oxy hoá Phản ứng oxy hoá các chất khác cũng đãđược tiến hành với hiệu quả cao

Một xúc tác axit-oxy hoá hai chức năng được điều chế thành công cho phép xúc táccho phản ứng hai bước trên cùng một vật liệu Đó là Ti-Al-MCM-41 chứa trung tâm oxy hoá

hydropeoxit trong phản ứng oxy hoá nhiều bước linalool

(CH 3 ) 2 C=CH(CH 2 ) 2 CCH 3 OHCH=CH 2 thành furanol vòng và pyran hydroxy ete Độ chọnlọc đạt được 100% ở tỷ lệ 0.89 Đây là quá trình ưu việt hơn phương pháp thông thường khiphải tiến hành từng bước

Sự thành công của titan trên cấu trúc vật liệu xốp meso đã tạo đà thuận lợi cho việcđưa các kim loại chuyển tiếp khác lên cấu trúc vật liệu xốp Tuy nhiên vấn đề chủ yếu củaxúc tác kim loại chuyển tiếp trên nền chất mang là vật liệu xốp ở chỗ: hoạt tính và độ chọnlọc giảm mạnh khi ta tăng hàm lượng các kim loại này Một trở ngại khác là sự thay đổi trạngthái oxy hoá của kim loại trong quá trình nung và tái sinh

7.3 Chất mang-Chất hấp phụ.

rất hấp dẫn để làm chất nền cho các chất có hoạt tính hoá học khác Cấu trúc xốp meso được

vậy khi kết hợp một oxit, một kim loại có hoạt tính xúc tác cao với một khung có diện tích bềmặt lớn có thể làm các chất xúc tác ở trạng thái phân tán cao nên có thể phát huy tối đa tácdụng của chúng Ngoài ra do có diện tích bề mặt lớn mà các vật liệu xốp cũng được sử dụng

để chế tạo các chất hấp phụ

7.4 ứng dụng trong sắc ký lỏng hiệu suất cao (HPLC).

có cả tính axit và bazơ nên thích hợp cho việc sắc ký phân tách các hợp chất axit, trung hoà

và hợp chất bazơ Các vật liệu xốp họ M41S được gắn với (R)-naphtylethylamin và được sửdụng như là chất mang trong sắc ký lỏng hiệu năng cao bất đối xứng

7.5 Các lĩnh vực ứng dụng khác.

Ngoài ra các vật liệu xốp còn rất nhiều những ứng dụng thú vị như: Sử dụng vật liệuxốp để điều khiển chọn lọc hình học trong qúa trình polime hoá styren, metylmetacrylat vàvinyl axetat; dùng các vật liệu xốp trong chế tạo vật liệu cảm biến, tế bào năng lượng, điệncực nano, trong các thiết bị quang học, pin, tế bào nhiên liệu… trong một số công trìnhnghiên cứu gần đây người ta đã thông báo sử dụng ưu điểm về lỗ xốp của vật liệu mao quảntrung bình để tổng hợp các phần tử nano nằm trong những lỗ xốp này, đây cũng là thông tinthú vị và nó sẽ mở ra một hướng nghiên cứu mới thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhàkhoa học

Chương II Thực nghiệm

8 Hoá chất - Dụng cụ.

8.1 Hoá chất.

o Chất hoạt động bề mặt làm tác nhân tạo khuôn:

8.2 Dụng cụ, thiết bị.

o Bình tam giác cỡ 250 ml, sinh hàn hồi lưu

o Khuấy từ gia nhiệt, cốc đun cách dầu, nhiệt kế

9 tổng hợp MCM-41.

9.1 Chuẩn bị các dung dịch phản ứng.

9.1.1 Chuẩn bị dung dịch natrisilicat (dung dịch A)

giác 250 ml

o Tiếp tục thêm vào bình tam giác 30 ml nước cất

Hỗn hợp thu được có tỷ lệ như sau:

5 79

1 10 2

5 79

o Cân 5 gam chất hoạt động bề mặt cetyltrimetylamonibromua (CTAB) đưavào bình tam giác 250ml (đây là tác nhân tạo khuôn cho quá trình hình thành cấu trúcxốp của vật liệu).

o Thêm vào bình tam giác 15 gam nước cất

Sau đó làm lạnh về nhiệt độ phòng

9.2 Tiến hành tổng hợp.

Sau khi đã chuẩn bị xong các dung dịch natrisilicat và dung dịch chất hoạt động

bề mặt, chúng tôi tiến hành tổng hợp theo các bước sau:

1 Bước 1: Khuấy mạnh dung dịch B trên khuấy từ, thêm từ từ từng giọt dungdịch A vào dung dịch B, hỗn hợp nhanh chóng chuyển sang màu trắng và đặc quánhlại ở giai đoạn sau khi hỗn hợp trở nên linh động hơn có thể tăng tốc độ nhỏ giọt dungdịch A Sau khi thêm hết dung dịch A (khoảng 2 giờ) tiếp tục khuấy hỗn hợp ở nhiệt

độ phòng thêm 1 giờ nữa

2 Bước 2: Đặt bình tam giác chứa hỗn hợp phản ứng vào cốc cách dầu, tiến

3 Bước 3: Sau 24 giờ, lấy bình tam giác ra để nguội về nhiệt độ phòng

hỗn hợp phản ứng về10.5

trong 24 giờ kèm theo khuấy mạnh hỗn hợp

Lặp lại các bước từ 3 đến 5 thêm hai lần nữa.

6 Bước 6: Để nguội hỗn hợp phản ứng về nhiệt độ phòng, sản phẩm kết tinhmàu trắng lắng xuống đáy bình Tiến hành ly tâm loại bỏ dung dịch và rửa sản phẩmbằng nước cất, quá trình ly tâm và rửa lặp lại khoảng 8-10 lần (hoặc đến khi pH củanước rửa có môi trường trung tính)