tìm hiểu xúc tác axit bazo rắn

Mục lục I) Đặt vấn đề II) Khái niệm xúc tác axid – bazo rắn 1) Định nghĩa axid – bazo 2) Các chất rắn có hoạt tính xúc tác III) phân loại xúc tác 1) Theo chức năng chính 2) Tính dẫn điện và đặc tính chuyền điện tử IV) Các xúc tác axid – bazo phổ biến 1) Phân loại xúc tác axid – bazo 2) Xúc tác rắn dùng trong công nghiệp V) Cơ chế 1) Cơ chế chung 2) Cơ chế riêng 3) Tái sinh xúc tác 4) Sự phụ thuộc hằng số tốc độ k vào độ pH của môi trường VI) Nhôm oxit 1) Giới thiệu 2) Tính chất của γ Al2O3 3) Xúc tác nhôm oxit 4) Ứng dụng của γ Al2O3 5) Điều chế nhôm Mục lục I) Đặt vấn đề II) Khái niệm xúc tác axid – bazo rắn 1) Định nghĩa axid – bazo 2) Các chất rắn có hoạt tính xúc tác III) phân loại xúc tác 1) Theo chức năng chính 2) Tính dẫn điện và đặc tính chuyền điện tử IV) Các xúc tác axid – bazo phổ biến 1) Phân loại xúc tác axid – bazo 2) Xúc tác rắn dùng trong công nghiệp V) Cơ chế 1) Cơ chế chung 2) Cơ chế riêng 3) Tái sinh xúc tác 4) Sự phụ thuộc hằng số tốc độ k vào độ pH của môi trường VI) Nhôm oxit 1) Giới thiệu 2) Tính chất của γ Al2O3 3) Xúc tác nhôm oxit 4) Ứng dụng của γ Al2O3 5) Điều chế nhôm Mục lục I) Đặt vấn đề II) Khái niệm xúc tác axid – bazo rắn 1) Định nghĩa axid – bazo 2) Các chất rắn có hoạt tính xúc tác III) phân loại xúc tác 1) Theo chức năng chính 2) Tính dẫn điện và đặc tính chuyền điện tử IV) Các xúc tác axid – bazo phổ biến 1) Phân loại xúc tác axid – bazo 2) Xúc tác rắn dùng trong công nghiệp V) Cơ chế 1) Cơ chế chung 2) Cơ chế riêng 3) Tái sinh xúc tác 4) Sự phụ thuộc hằng số tốc độ k vào độ pH của môi trường VI) Nhôm oxit 1) Giới thiệu 2) Tính chất của γ Al2O3 3) Xúc tác nhôm oxit 4) Ứng dụng của γ Al2O3 5) Điều chế nhôm Mục lục I) Đặt vấn đề II) Khái niệm xúc tác axid – bazo rắn 1) Định nghĩa axid – bazo 2) Các chất rắn có hoạt tính xúc tác III) phân loại xúc tác 1) Theo chức năng chính 2) Tính dẫn điện và đặc tính chuyền điện tử IV) Các xúc tác axid – bazo phổ biến 1) Phân loại xúc tác axid – bazo 2) Xúc tác rắn dùng trong công nghiệp V) Cơ chế 1) Cơ chế chung 2) Cơ chế riêng 3) Tái sinh xúc tác 4) Sự phụ thuộc hằng số tốc độ k vào độ pH của môi trường VI) Nhôm oxit 1) Giới thiệu 2) Tính chất của γ Al2O3 3) Xúc tác nhôm oxit 4) Ứng dụng của γ Al2O3 5) Điều chế nhôm Mục lục I) Đặt vấn đề II) Khái niệm xúc tác axid – bazo rắn 1) Định nghĩa axid – bazo 2) Các chất rắn có hoạt tính xúc tác III) phân loại xúc tác 1) Theo chức năng chính 2) Tính dẫn điện và đặc tính chuyền điện tử IV) Các xúc tác axid – bazo phổ biến 1) Phân loại xúc tác axid – bazo 2) Xúc tác rắn dùng trong công nghiệp V) Cơ chế 1) Cơ chế chung 2) Cơ chế riêng 3) Tái sinh xúc tác 4) Sự phụ thuộc hằng số tốc độ k vào độ pH của môi trường VI) Nhôm oxit 1) Giới thiệu 2) Tính chất của γ Al2O3 3) Xúc tác nhôm oxit 4) Ứng dụng của γ Al2O3 5) Điều chế nhôm Mục lục I) Đặt vấn đề II) Khái niệm xúc tác axid – bazo rắn 1) Định nghĩa axid – bazo 2) Các chất rắn có hoạt tính xúc tác III) phân loại xúc tác 1) Theo chức năng chính 2) Tính dẫn điện và đặc tính chuyền điện tử IV) Các xúc tác axid – bazo phổ biến 1) Phân loại xúc tác axid – bazo 2) Xúc tác rắn dùng trong công nghiệp V) Cơ chế 1) Cơ chế chung 2) Cơ chế riêng 3) Tái sinh xúc tác 4) Sự phụ thuộc hằng số tốc độ k vào độ pH của môi trường VI) Nhôm oxit 1) Giới thiệu 2) Tính chất của γ Al2O3 3) Xúc tác nhôm oxit 4) Ứng dụng của γ Al2O3 5) Điều chế nhôm

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA -VŨNG TÀU

KHOA HÓA VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Đề tài: Tìm hiểu xúc tác

acid-bazo rắn

Giảng viên hướng dẫn: ThS Diệp Khanh

Nhóm 7

Trang 2

Các thành viên nhóm:

o Trần Thị Hồng Sen

o Vũ Xuân Sinh

o Nguyễn Thái Sơn

o Phạm Văn Tài

o Phan Thanh Tài

o Trần Văn Tài

o Phạm Tâm

o Dương Minh Tạo

o Phan Ngọc Tạo

DH11H1 DH11H2 DH11H1 DH11H1 DH11H1 DH11H1 DH11H1 DH11H1 DH11H2

*Mục lục

I) Đặt vấn đề

II) Khái niệm xúc tác axid – bazo rắn

1) Định nghĩa axid – bazo

2) Các chất rắn có hoạt tính xúc tác

III) phân loại xúc tác

1) Theo chức năng chính

2) Tính dẫn điện và đặc tính chuyền điện tư

IV) Các xúc tác axid – bazo phổ biến

1) Phân loại xúc tác axid – bazo

2) Xúc tác rắn dùng trong công nghiệp

V) Cơ chế

1) Cơ chế chung

2) Cơ chế riêng

3) Tái sinh xúc tác

4) Sự phụ thuộc hằng số tốc độ k vào độ pH của môi trường

VI) Nhôm oxit

1) Giới thiệu

2) Tính chất của γ - Al 2 O 3

3) Xúc tác nhôm oxit

4) Ứng dụng của γ - Al2O3

5) Điều chế nhôm

Trang 2

Trang 3

I) Đặt vấn đề

Hầu hết các quá trình chuyển hóa hóa học trong công nghiệp đều có sư dụng xúc tác Trong đó một phần lớn là các xúc tác axit – bazo Ngày nay, các xúc tác axit – bazo rắn xó xu hướng thay thế các xúc tác axit – bazo chuyền thống do có các ưu điểm vượt trội như: dễ tách khỏi sản phẩm, dễ tái sinh, không ảnh hưởng cân bằng pha phản ứng …

Mục tiêu bài viết nhằm cung cấp cho người đọc cái nhìn đầy đủ nhất về xúc tác axit – bazo rắn bao gồm:

- Các chất xúc tác axit – bazo phổ biến

- Cơ chế phản ứng chung

- Cái nhìn đầy đủ về nhôm oxit

II) Khái niệm xúc tác axid – bazo rắn

1) Định nghĩa axit- bazo

Ion H+ và OH- có thể xúc tác cho nhiều phản ứng, đặc biệt cho các phản ứng thủy phân Vì thế xúc tác axid-bazo là một trong các dạng xúc tác phổ biến trong dung dịch

Theo thuyết axit- bazo của Bronsted: Axit là chất cho proton, bazo là các chất nhận proton Giữa axit và bazo trong dung dịch luân có một cân bằng:

B + HA  BH- + A-

Ở đây: BH+ là axit liên hợp của bazo B

A- Là bazo liên hợp của HA

Theo thuyết axit- bazo của Lewis: axit là chất nhận cặp e, và bazơ là chất cho cặp e

2) Các chất rắn có hoạt tính xúc tác

Một chất rắn được xem là có tính chất bazơ khi bề mặt của nó thể hiện tính chất bazơ trong quan hệ tương tác với chất phản ứng, tức là có khả năng nhận proton từ chất phản ứng hay nhường cặp electron cho chất phản ứng, nhờ đó chuyển hoá chất phản ứng thành dạng hoạt động mang điện tích âm, tức là cacbanion Như vậy, một chất rắn có hoạt tính xúc tác chuyển chất phản ứng thành cacbanion được gọi là chất xúc tác bazơ rắn Khác với xúc tác bazơ đồng thể ở chỗ tác dụng này chỉ xảy ra trên bề mặt phân chia giữa pha rắn và các pha khác

Những chất rắn có tính chất như vậy là các oxit kim loại kiềm thổ CaO, MgO, BaO; các oxit đất hiếm ThO2, ZrO2; oxit kim loại chuyển tiếp TiO2, ZnO; kim loại kiềm mang trên chất mang Na/SiO2, Na/Al2O3; các khoáng sét như hyđrotanxit, KF mang trên Al2O3 (KF/Al2O3) Các cation kim loại kiềm bù trừ điện tích dương của mạng lưới zeolit cũng mang đến cho zeolit hoạt tính bazơ, tỉ lệ điện tích so với bán kinh của cation càng nhỏ, thì độ

Trang 4

bazơ của zeolit càng lớn, tức hoạt tính bazơ của zeolit càng cao [31] Tương tự như đối với zeolit, khi nhôm phối trí bốn trong MCM-41 được bù trừ bằng Na+ hay Cs+, thì vật liệu này cũng trở nên có hoạt tính xúc tác bazơ Trong trường hợp này, với kích thước lỗ lớn, có thể thực hiện phản ứng của những phân tư to hơn

Tác dụng của xúc tác bazơ rắn (SB) chuyển hoá chất phản ứng (HR) thành dạng mang điện tích âm có thể hình dung như sau:

SB + HR  SB-H+ + R-

Tác dụng này khác với xúc tác axit rắn (SAH) ở chỗ xúc tác axit rắn nhường proton cho chất phẳn ứng và chuyển hoá chất phản ứng thành dạng hoạt động mang điện tích dương hay cacbocation

SA-H + R  SA - + + H-R.

III) Phân loại xúc tác

1) Theo chức năng chính

Hydro hóa

Hydro phân

Oxi hóa

Ni, Pd, Pt (Cu)

Ag, Pt

Oxi hóa lựa chọn Dehydro hóa

Molibdat kim loại Xúc tác đa kim loại

Fe 2 O 3 , ZnO,

Cr 2 O 3 /Al 2 O 3

Hydrat hóa

Polymer hóa

Cracking

Chuyển vị hydro

Bất cân đối hóa

Nhựa trao đổi có

tính axit

H 3 PO 4 trên chất mang

SiO 2 - Al 2 O 3 Zeolit H

Đồng phân hóa Hydro phân

Pt trên chất mang axit

Pd/zeolit

2) Tính dẫn diện và đặc tính chuyển điện tư

Chất dẫn điện Bán dẫn Chất cách điện

Khỏang dẫn

điện, Ω -1 cm -1

Vận chuyển

điện tư

10 6 - 10 4

Trao đổi điện tư kim loại/chất bị hấp phụ

10 3 - 10 -9 , tăng khi tăng nhiệt độ.

Chuyển điện tư ở

nhiệt độ cao.

10 -9 - 10 -20

Oxit hợp thức (Al 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , Trang 4

Trang 5

Thí dụ Các kim loại, phần

lớn kim loại chuyển tiếp và hợp kim

Á kim (Si, Ge,…);

oxit và sulfur bất hợp thức (ZnO,

Cu 2 O, NiO, ZnS,

Ni 2 S 3 ,…)

MgO, SiO 2 /MgO; SiO 2 /Al 2 O 3 ,….), muối, axit rắn.

- Dưới góc độ chuyển điện tư giữa tác chất và xúc tác, các tác chất được chia thành các nhóm sau:

Hình 2.1 Chuyển điện tư giữa xúc tác và tác chất

+ Phản ứng nhận: chất bị hấp phụ đóng vai trò là chất nhận e; + Phản ứng cho: tác chất sẵn sàng nhả e (khư ); phản ứng trong đó H2 hoặc CO được linh động hóa

- Các oxit rắn nhóm ba (Na2O, MgO, Al2O3, SiO2 và P2O3) là những chất cách điện;

+ chuyển đổi từ tính chất bazơ qua lưỡng tính và thành axit

+ Đặc tính xúc tác không thể được giải thích bằng tính chất điện tư, mà là khái niệm axit/bazơ

- Các xúc tác cách điện: Al2O3, aluminosilicat, SiO2/MgO, silicagel, phosphat (AlPO4) và sét xư lý hóa học

Có tâm axit trên bề mặt

- Nhóm aluminosilicat tinh thể (zeolit) có hoạt độ và độ chọn lọc cao

IV) Các xúc tác axit- bazo phổ biến

1) Phân loại xúc tác axit/bazơ

Xúc tác axit rắn Xúc tác bazơ rắn

1 Các oxit:Al 2 O 3 , SiO 2 và TeO 2 1 Oxit, hydroxit và amid

Phân

tư tác chất

e

-Phản ứng cho

e

-Phản ứng nhận

Trang 6

2 Hỗn hợp oxit: Al 2 O 3 /SiO 2 , MgO/SiO 2 ,

ZrO 2 /SiO 2 , axit dị đa

3 Axit vô cơ (H 3 PO 4 , H 2 SO 4 ) trên chất mang

rắn.

4 Chất trao đổi cation

5 Muối axit vô cơ chứa O; phosphat kim loại

nặng, sulphat, vonfram.

6 Muối kim loại hóa trị ba (AlCl 3 ) trên chất

mang xốp.

7 Zeolit (dạng H)

8 Siêu axit: ZrO 2 hoặc TiO 2 được xử lý bằng

H 2 SO 4

của các kim loại kiềm và kiềm thổ (và mang trên chất mang).

2 Chất trao đổi anion

3.Muối kim loại kiềm và kiềm thổ của axit yếu (carbonat, carbide, nitrid, silicat…)

4 Siêu bazơ: MgO cấy Na

3) Xúc tác rắn dùng trong công nghiệp

Các chất xúc tác bazo rắn đã được nghiên cứu từ 30 năm trước ngày nay nhiều xúc tác bằng bazo rắn đã được hiện hực hóa trông công nghiệp HC Tầm quan trọng là khả năng tái sư dụng và nó sẻ ngày càng phát triển.

2/ các phản ứng được xúc tác bằng bazo rắn có giá tri thương mại

2.1/ tổng hợp metylisobutyl xeton

Metylisobutyl xeton (MIBX) và sản phẩm hydro hóa của nó, metylisobutyl

cacbinol (MIBC) là những chất được sản xuất lớn trong công nghiệp hóa dầu Sản lượng thế giới là 250000 tấn/ năm.

- ứng dựng làm dung môi cho nitrocellulose, polyvinyl axetat, nhựa acrylic, sơn alkyd, chất chiết, tác nhân tuyển nổi, dầu phanh….

- Tổng hợp MIBX bằng phản ứng ngưng tụ axeton=> diaxeton(I) ( xúc tác bazo rắn bari hydroxit, nhựa anionit) Tiếp theo đehyđrat hóa (I) =>

mesityl oxit=> MIBX và MIBC ( hydro hóa).

2.2/ ngưng tụ butyraldehit

n-butyraldehit được ngưng tụ trên xúc tác bazo rắn, như hydrotanxit, thành 2-etyl-3-hydroxy-hexanal, rồi đehydrat hóa thành 2-etyl-2-hexenal và hydro hóa thành 2-etyl-hexanol-1 phản ứng ngưng tụ được tiến hành trên xúc tác bazo rắn Na/SiO2, còn phản ứng hydro hóa trên xúc tác CuO/ZnO.

ứng dụng: sản xuất este làm chất hóa dẻo cho PVC, chất trung gian để sản xuất sơn acrylic, dầu diesel, phụ gia dầu bôi trơn.

2.3/ tổng hợp pseudoionon từ geranial

Geranial được ngưng tụ với axeton bằng xúc tác rắn thu được sản phẩm

hydroxy xeton, tiếp theo dehydrat hóa tách nước thu sản phẩm.

Xúc tác bazo rắn là: KF/Al2O3 hay hydrotanxit

2.4/ tổng hợp citronitril

2.5/ tỏng hợp axit xinamic và coumanrin

- úng dụng trong cong nghiệp các hương liệu

Trang 6

Trang 7

Nguyên liệu benzaldehit và dietyl molonat xúc tác bằng bazo rắn hydrotanxit.

2.6 tỏng hợp chalcon và flavanon

- chalcon và flavanon có hoạt tính sinh học, khả năng chống ung thư, chống co

thắt…

- tiến hành ngưng tụ claisen-schmidt giữa 2-hydroxyaxetophoenon và

benzaldehit thu trans-2-hydroxychalcon, sau đó đóng vòng thành flavanon.

Tất cả các giai đoạn xúc tác bằng zeolit CsNaX, magie oxit, hydrotanxit.

2.7 tổng hợp monoete từ dầu thực vật

Xúc tác bazo rắn MgO,MCM-41-Cs, hydrotanxit

2.8 sản xuất biodiesel

Xúc tác Na/NaOH/g-Al2O3

Nếu dùng hổn hợp xúc tác có cả Zn ,Al thì nhiệt độ là > 260oc

2.9 tổng hợp polyglycerol

Xúc tác Cs-X, Cs-MFl.

V) Cơ chế

1) Cơ chế chung

 Xúc tác bazơ rắn: các hợp chất kim loại kiềm và kiềm thổ

- Trên bề mặt oxit kim loại kiềm thổ, nước bị phân ly dị phân nhanh

⇒ tạo các nhóm OH che phủ bề mặt

O

H

M2+ O

2-O

H

M2+

-O

-(2.1)

- Cặp ion trên bề mặt MgO có thể dị phân tiếp axit Bronsted HX

Mg2+ O2- + Mg2+ O

2-X- H+

(2.2)

H OR

(2.3)

 Hoạt hóa ở T cao (dehydroxylat) ⇒ tăng lực bazơ của MgO ⇒ bazơ

mạnh ⇒deproton hóa axit Bronsted yếu (pKa = 36) và propen (pKa =

35)

Trang 8

 Oxit Magiê là “dung môi” tốt cho ion kim loại chuyển tiếp 3d ⇒Co2+ và Ni2+ phân tán tốt trên MgO⇒hydro hóa CO⇒ xúc tác Co/MgO và Ni/MgO cho hiệu suất C2 và C3 cao hơn so với khi Al2O3

là chất mang

 Oxit kim loại kiềm thổ là các xúc tác tốt cho dehydrohalogen hóa alkyl halogenua ở 100- 250oC SrO > CaO > MgO > Al2O3

Tính bazơ của các oxit cũng giảm theo thứ tự này

 Phản ứng của benzandehyd⇒ tạo sản phẩm Tischchenko benzyl

benzoat:

C H

O

BaO

C O

O

Họat độ: BaO >>SrO>> CaO > MgO

Xúc tác bazơ họat tính cao nhất là kim loại kiềm mang trên nhôm oxit

 Rất ít phản ứng xúc tác bazơ được thực hiện trong công nghiệp Các thí dụ:

- Ngưng tụ aceton thành diaceton alcohol với các xúc tác mang Ba(OH)2 hoặc ca(OH)2;

- Bất cân đối hóa metylcyclopenten thành metylcyclopentadien và metylcyclopentan trên natri;

- Dimer hóa propen thành 2-metylpenten trên xúc tác mang kim loại kiềm;

- Alkyl hóa mạch nhánh của toluen trên Na/Al2O3;

- Polymer hóa butadien với xúc tác Na

2) Cơ chế riêng

Cơ chế đề nghị phản ứng phân sư dung xúc tác KOH/ γ - Al2 O 3

Cơ chế ba giai đoạn của phản ứng metanol phân sư dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 được đề nghị như sau (Hình 3.9) Dưới tác dụng của các tâm bazơ hoạt động Al–O–K, metanol dễ dàng bị mất H+ để tạo thành ion metoxit CH3O-là tác nhân của phản ứng trao đổi este (3.3.1) Sau đó CH 3O- tấn công vào nhóm cacbonyl của TG tạo thành hợp chất trung gian có cacbon tứ diện không bền dễ dàng chuyển thành este của axit béo và anion của DG (3.3.2) Cuối cùng giai đoạn hoàn nguyên xúc tác và tạo

Trang 8

Trang 9

thành DG (3.3.3) Xúc tác lại tiếp tục thực hiện phản ứng theo cơ chế lần lượt với DG để tạo thành MG và cuối cùng là glyxerin

Hình 3.9: cơ chế đề nghị của phản ứng tổng hợp biodiesel xúc tác KOH/ γ

-Al 2 O 3

3) Tái sinh xúc tác

Sau một thời gian hoạt động, các xúc tác sẽ mất dần hoạt tính do các nguyên nhân ( tâm hoạt động bị che hay bị mất, các chất gây ngộ độc xúc tác tạo thành dạng hấp phụ mạnh trên bề mặt bao vây tâm hoạt động…) Thực nghiệm cho thấy đa phần các xúc tác dạng rắn đều dễ dàng được tái sinh theo các phương pháp:

- Phương pháp đốt

- Phương pháp xư lý bề mặt

- Phương pháp xư lý bằng hóa chất

4) Ảnh hưởng của pH môi trường đến hằng số tốc độ k

Tốc độ của phản ứng xúc tác axít-bazơ phụ thuộc rất lớn vào pH của môi trường Vì vậy mà một phản ứng xúc tác axit-bazo thường có ba phản

ứng xảy ra song song:

- Phản ứng do xúc tác axit

- Phản ứng do xúc tác bazơ

Trang 10

- Phản ứng do va chạm giữa các phân tư phản ứng

Do vậy vận tốc chung của phản ứng sẽ bằng tổng vận tốc của ba phản

ứng trên

Trong phản ứng đồng thể xúc tác axit-bazơ thường có các trường hợp sau:

a-a’: không xúc tác

chiếm ưu thế

g-g’: phản ứng bazo

chiếm ưu thế

b-b’: phản ứng axit

chiếm ưu thế

c-c’:

- GD1 phản ứng

bazo chiếm ưu thế

- GD2 phản ứng axit

chiếm ưu thế

VI) Chất tiêu biểu: Nhôm oxit

1) Giới thiệu

Nhôm oxit là một hợp chất hóa học của nhôm và oxy với công thức hóa học Al2O3 Nó còn được biết đến với tên gọi alumina trong cộng đồng các ngành khai khoáng, gốm sứ và khoa học vật liệu

Trong các dạng thù hình thì α - Al2O3và γ - Al2O3 là 2 dạng thù hình được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi nhất Đặc biệt là γ - Al2O3 là chất xúc tác được

ứng dụng nhiều trong ngành lọc hóa dầu Nên chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về xúc

tác γ - Al2O3

2) Tính chất của γ - Al2O3

a) Cấu trúc

Nhôm oxit được xây dựng từ các đơn lớp, và các lớp rất xếp chặt với

nhau,cùng

phân bố vào nhau, lớp thứ 2 phân bố vào các lõm sâu lớp thứ 1 và lớp thứ 3 phân bố ở các hố sâu lớp thứ 1, trở thành một hình tứ diện có cấu trúc bền

Trang 10

Trang 11

b) Tính chất bề mặt

Tính chất này liên quan trực tiếp đến tính chất xúc tác và hấp phụ của chúng

γAl2O3 hoạt tính, ngoài Al2O3 tinh khiết thường chứa từ 1 ÷ 5% nước Phụ thuộc vào điều kiện chế tạo, trong γ-Al2O3 có thể chứa oxit kim loại kiềm, oxit sắt, ion

sunfat Các tạp chất này có ảnh hưởng đến tính chất xúc tác của γ-Al2O3 Ví dụ như sự có mặt của SO4 2- và một số anion khác làm tăng độ axit của γ-Al2O3

Phụ thuộc vào nhiệt độ, γ-Al2O3 tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ thường,

γ-Al2O3 hấp phụ nước ở dạng phân tư H2O không phân ly Ở áp suất hơi nước cao,

thấy quá trình hấp phụ vật lý một lượng nước lớn, nhưng lượng nước này dễ tách ra khi nung mẫu ở nhiệt độ 1200C Ở nhiệt độ thấp trên bề mặt γ-Al2O3 tồn tại nước ở dạng không phân ly và khi nung ở nhiệt độ cao sẽ tạo nên nhóm hidroxyl bề mặt Còn ở điều kiện nhiệt độ rất cao trong áp suất chân không thì trong cấu trúc vẫn còn có nước

Trên bề mặt nhôm oxit tồn tại cả hai loại tâm: tâm Bronsted và Lewis Tâm

Bronsted và Lewis là các trung tâm xúc tác hoạt tính trên bề mặt nhôm oxit c) Tính axit

Phụ thuộc vào mức độ dehidrat hóa, trên bề mặt γ-Al2O3có thể tồn tại hai loại tâm axit: tâm axit Bronsted và tâm axit Lewis Tâm axit Bronsted hình thành do sự tồn tại của các nhóm OH- khi vẫn còn một lượng nước chưa bị tách ra hết khỏi oxit nhôm Tâm Lewis hình thành trong quá trình dehidrat hóa Đó là khi hai nhóm OH- ở cạnh nhau tác dụng để lại một nguyên tư nhôm thiếu điện tư và nó thể hiện như một tâm Lewis

Nhìn chung, nhôm oxit hidrat hóa không biểu hiện tính axit mạnh Nhóm OH-

liên kết với ion nhôm trong tứ diện có khả năng biểu thị tính axit lớn hơn Độ axit

của nhóm OH- trên bề mặt tăng mạnh khi cạnh đó có ion Cl- Điều này được giải

thích do sự chuyển dịch điện tư từ nhóm OH- sang nhóm Cl-

Các tâm axit Bronsted và Lewis được xem là các tâm hoạt tính có vai trò lớn

trong nhiều phản ứng xúc tác γ-Al2O3 đóng vai trò xúc tác cho phản ứng isome hóa, ví dụ như chuyển dịch nối đôi trong buten Trong khi đó, do tính axit yếu nên chúng hầu như không có hoạt tính trong đồng phân hóa mạch Để tăng hoạt tính xúc tác của nhôm oxit trong các phản ứng đồng phân hóa

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	447 KB