ÔN TẬP CUỐI KÌ MÔN KĨ THUẬT XÚC TÁC CÓ ĐÁP ÁN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆPTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Câu 1 2.5 điểm Cho xúc tác phản ứng CO2 2.5Ce5Co10Ni/γ- Al2O3 a Anh/chị hãy lựa chọn và tính toán các tiền ch

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Câu 1 (2.5 điểm)

Cho xúc tác phản ứng CO2

2.5Ce5Co10Ni/γ- Al2O3

a) Anh/chị hãy lựa chọn và tính

toán các tiền chất để tổng hợp 2

gam xúc tác trên

b) Anh/chị hãy phân tích chức

năng từng thành phần trong xúc

tác trên

a) Chọn các tiền chất:

Các kim loại Ce, Co và Ni đi từ các muối tan tốt trong nước như như Ce(NO3)3 Co(CH3COO)2, Ni(NO3)2…

Al2O3 có thể chọn mua hoặc tổng hợp từ Al(NO3)3 rồi kết tủa với pH cao rồi đem nung

Tính toán:

Thành phần phần trăm trong xúc tác:

Ce (2.5%), Co (5%), Ni (10%) và Al2O3 (82.5%) Suy ra thành phần trong 2g xúc tác:

Ce (0.05g), Co (0.1g), Ni (0.2g) và Al2O3 (1.65g) Suy ra số mol tương ứng từ công thức n = m/M

Ce (0.00036 mol), Co (0.0017 mol), Ni (0.0034 mol),

Al2O3 có thể chọn hoặc tính ra số mol để tổng hợp từ Al(NO3)3

Tính tiền chất: sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố thì số mol của các tiền chất như Ce(NO3)3 Co(CH3COO)2, Ni(NO3)2 (nếu chọn các tiền chất này, nếu chọn tiền chất khác thì cẩn thận hệ số tỉ lệ) bằng với số mol kim loại trong xúc tác

Nên ta có

m (Ce(NO3)3) = 0.00036 x 326 = 0.11736 g

m (Co(CH3COO)2) = 0.0017 x 177 = 0.3008 g

m (Ni(NO3)2) = 0.2 x 182.6 = 0.6208 g

Al2O3 nếu chọn thì không cần tính tiền chất, lấy bằng 1.65g b) Chức năng các thành phần:

Ni: đóng vai trò tâm hoạt động chính trong phản ứng dry

0.5đ

ĐÁP ÁN ĐỀ THI CUỐI KỲ HK1 2017-2018

Môn thi: Kỹ Thuật Xúc Tác Lớp/Lớp học phần:

DHHO10A_HC1/210443101, DHHO10B_HD/210443102, DHHO10D_VC/210443104, DHHO10ATT/250443101 Ngày thi: 13/12/2017 Thời gian làm bài: 75 phút

(Không kể thời gian phát đề)

Trang 2

reforming Co: đóng vai trò chất đồng xúc tác trên tâm kim loại Ce: vừa đóng vai trò đồng xúc tác vừa có chức năng như một chất bỗ trợ nhằm giảm sự tạo thành cock trên xúc tác

Al2O3: đóng vai trò chất mang phân tán tâm hoạt động dựa vào cấu trúc xốp, diện tích bề mặt riêng lớn

1đ

Câu 2 (2.5 điểm)

Cho các xúc tác phản ứng CO2

reforming methane:

NiMgO/γ-Al2O3

Anh chị hãy lựa chọn phương

pháp điều chế xúc tác phù hợp để

tổng hợp xúc tác trên và diễn giải

từng bước bằng sơ đồ khối (có

đầy đủ các bước, điều kiện quá

trình)

Đây là câu hỏi mở, sinh viên cần:

- Xác định các tiền chất tan tốt trong nước Ni(NO3)2 và Mg(NO3)2, còn Al2O3 có thể chọn mua thương mại, không cần tổng hợp

- Chọn quy trình tổng hợp: Tùy theo kiến thức sinh viên, quan trọng quy trình phải thể hiện đầy đủ các bước và điều kiện cần thiết

Ví dụ: có thể chọn tẩm đồng thời muối đã hòa tan trong nước của Ni và Mg lên Al2O3, quy trình như sau:

2.5đ

Câu 3 (2.5 điểm)

Cho kết quả SEM của các mẫu

xúc tác sau: (hình 1 trong đề thi)

- Xúc tác 6Ni/γ-Al2O3 có độ phân tán tương đối đồng đều, kích thước các hạt trên bề mặt có dạng hình cầu khoảng 20-50 nm

- Xúc tác 3Co3Ni/γ-Al2O3 có độ phân tán các hạt trên bề

1đ

Trang 3

a) 6Ni/γ-Al2O3,

b) 3Co3Ni/γ-Al2O3,

c) 3Mg3Co3Ni/γ-Al2O3

Anh/chị hãy phân tích và so sánh

hình thái bề mặt của các xúc tác

dựa vào kết quả SEM đã cho

mặt cũng tương đối đều, sự có mặt của Co làm cho kích thước các hạt to hơn và có hình dạng tinh thể lập phương

- Xúc tác 3Mg3Co3Ni/γ-Al2O3: không cho thấy rõ hình dạng và phân bố của các hạt qua kết quả SEM Sự có mặt của cả Mg và Co làm cho sự liên kết của các kim loại với chất mang dường như tốt hơn, kích thước hạt có vẽ nhỏ hơn rất nhiều để có thể có nhận xét cụ thể hơn cần có những kết quả phân tích khác như XRD và TEM

1đ

0.5đ

Câu 4 (2.5 điểm)

Cho kết quả XRD của các xúc tác

cho phản ứng CO2 reforming

methane (hình 2 trong đề thi)

a) Anh/chị hãy phân tích các đặc

điểm thành phần pha của các xúc

tác dựa vào kết quả đã cho ở hình

2

b) Anh/chị hãy tính toán kích

thước tinh thể của Ni tại plane

(200) của các xúc tác NiAl,

NiAuAl, NiPtAl, NiAuPtAl trên

kết quả XRD đã cho dựa vào

phương trình sherrer

Cho pương trình sherrer: d=

kλ/bcosθ, bước sóng của tia X:

0.15418 nm

a) Phổ XRD cho thấy đặc tính pha của các xúc tác tương ứng với các góc 2 theta khác nhau (lấy số tương đối, không cần chính xác)

- Của đơn xúc tác:

Ni tại 2 theta bằng (44, 52, và 77)

Au tại 2 theta bằng (38, 44, 68, và 68)

Pt tại 2 theta băng (39, 46 và 67)

- Của xúc tác hỗn hợp:

Trong hỗn hợp các peak của các kim loại có hiện tượng gây nhiễu lẫn nhau

Các peak đặc trung có hiện tượng xe dịch khỏi vị trí cơ bản Cường độ các peak cũng có sự thay đổi tăng hoặc giảm đáng kể

(phần chi tiết hơn không đòi hỏi sinh viên phải phân tích được)

b) Tính toán kích thước tinh thể dựa vào phương trình sherrer đã cho: với k = 1; λ = 0.15418 nm Cần xác định b

và θ để có thể tính được kích thước tinh thể (tính tương đối không cần chính xác, quan trọng là cách làm)

Tinh thể Ni cần tính tại plane (200) dựa trên phổ XRD có thể thấy tại 2 theta (θ)= 52 o, như vậy theta (θ) = 26 o

Để tính b cần xác định ∆2θ (chiều rộng chân peak), rồi xem b bằng mấy phần của ∆2θ, sau đó chuyển sang radian

NiAl: ∆2θ = 53 – 49 = 4 o, tại chiều cao ½ peak thì b =

∆2θ/3 Suy ra b = 4/3 o, đổi ra radian: b = (4/3) x π/180 = 0.0233

=> d = kλ/bcosθ = 1 x 0.15418/(0.0233 x cos(26)) = 7.36 nm

NiAuAl: ∆2θ = 53 – 49 = 4 o, tại chiều cao ½ peak thì b =

∆2θ/2

0.5đ

0.25đ

Trang 4

Suy ra b = 2 o, đổi ra radian: b = 2 x π/180 = 0.0349

NiPtAl: ∆2θ = 54 – 49 = 5 o, tại chiều cao ½ peak thì b =

∆2θ/3 Suy ra b = 5/3 o, đổi ra radian: b = (5/3) x π/180 = 0.0291

NiAuPtAl: ∆2θ = 54 – 49 = 5 o, tại chiều cao ½ peak thì b

= ∆2θ/4 Suy ra b = 5/4 o, đổi ra radian: b = (5/4) x π/180 = 0.0218

0.25đ

Định dạng
Số trang	4
Dung lượng	110,41 KB