LI C
 hoàn thành lu nh vào s n lc ca riêng tôi
mà còn nh vào s ng dn, , ng viên ca thy, cô, các anh ch, các
b Do 
Lu tiên tôi xin chân thành cn thy PGS.TS Phan
Nam tng dn, truyt kin thc và h tr hoá
cht cho tôi trong quá trình làm lu
Tôi xin gi li cn anh Nguy n tình
ng d tôi trong sut quá trình tin hành làm lu
Tôi xin gi li ci các thy, cô trong khoa Công Ngh
Hoá - Thc Phm i Hc Lc Hng t nhng kin thc quý
báu cho tôi trong sut quá trình hi hc, nhng kin th giúp tôi
hoàn thành lu
Tôi xin gi li c    n các anh, ch và các bn trong
phòng thí nghim nghiên cu cu trúc vt lit tình tu kin và giúp
 tôi trong quá trình làm thí nghim.
Sau cùng, tôi xin gi li cnh
ng viên, c  da vng chc c v tinh thn và vt ch tôi yên tâm
hoàn thành lut thi gian qua.


Sinh viên
Nguyn Th Thu

MC LC
LI C

C NGHIM 26
2.1 Nghiên cu tng hp vt liu MOF-118 26
2.1.1 Dng c, hóa cht và thit b 26
2.1.1.1 Dng c 26
2.1.1.2 Hóa cht 26
2.1.1.3 Thit b 26
ng hp MOF-118 29
2.2 Kho sát hot tính xúc tác ca MOF-118 trong phn ng Paal-knorr 30
2.2.1 Dng c và hóa cht 30
2.2.2 Tính cht ca tác cht và sn phm 31
T QU VÀ BÀN LUN 36
3.1 Tng hp và phân tích cu trúc MOF-118 36
3.1.1 Tng hp MOF-118 36
3.1.2 Phân tích cu trúc MOF-118 36
3.1.2.1 Phân tích XRD 36
3.1.2.2 Ph FT-IR 37
3.1.2.3 Phân tích nhit trng 38
3.1.2.4 SEM, TEM, BET và AAS 39
3.2 Kho sát phn ng 40
3.2.1 Phn ng Paal-Knorr 40
3.2.3 Kho sát các yu t ng 40
3.2.3.1 ng ca nhi 40
3.2.2.2 ng ca t l mol tác ch chuyn hóa 43 3.2.2.3 ng ca t l mol xúc tác 45
3.2.2.4 ng ca dung môi 47
3.2.3 Kho sát tính d th ca xúc tác 49
3.2.4 Kho sát i xúc tác 50
KT LUN VÀ KIN NGH 53

TGA Thermal Gravimetric Analyzer
BET Brannaur-Emmett-Teller
TEM Transmission Electron Microscopy
SEM Scanning electron microscope
TGA Thermogravimetric analysis DANH M
 Phn -ethynylaniline, amine, aldehyde, xúc tác
IRMOF-3-SI-Au trong dioxane. 22
 2.1. Quy trình tng hp MOF-118 30
 2.1 Quy trình thc hin phn ng Paal-Knorr 34
 3.1 Phn ng tng hp MOF-118 36
Hình 1.2 Các thành phn ca MOF-5 5
Hình 1.3 Cu trúc các ligand 5
Hình 1.4 Cu ni Zn-O-C ca mi 6
Hình 1.5 Mt s SBUs ca các MOF-31, MOF-32, MOF-33 6
Hình 1.6 A) Các SBUs và góc liên kt B) Các cu ni h
c7
Hình 1.7 S kt ni hai bánh xe bng các liên kt ho góc thích hp
gia hai hình vuông. 8
Hình 1.8 Din tích b mt riêng ca MOFs 9
Hình 1.9 Mi zeolite 9
Hình 1.10 S minh ha hình thành MOF-5 10
Hình 1.11 Cu trúc IRMOF-3 11
Hình 1.12 Minh ha s hình thành MOF-199 12
Hình 1.13 Phân b ng dng MOFs 13
Hình 1.14 S phát trin ng d 13
Hình 1.15 Hp ph khí ca IRMOF-3 14
Hình 1.16 Các phân t khí có th khuc gi li trong
các l xp trong cu trúc ca nó 14
Hình 1.17 ng hp ph ng nhit H
2
trên các MOFs khác nhau 15
Hình 1.18 So sánh kh p ph CO
2
trên các loi MOFs khác nhau 16
Hình 1.19 Kh p ph khí methane ca mt s MOFs tiêu biu 17
Hình 1.20 Tng hp MOF cha base Schiff Au(III) 18
Hình 1.21 Phn ng m vòng epoxide ca Fe(BTC) 19
Hình 1.22 Phn ng cyanosilylation 19
ngun nguyên liu nói chung và ngun nguyên liu hóa thch nói riêng. Bên cnh
t cháy nguyên liu phc v i sng và sn xui ra bu khí
quyn mng ln nhng khí thc hi gây hiu ng nhà kính, nht là khí CO
2
.
 vii mt loi vt liu có kh ng dc
va có th ng dng trong công nghi: xúc tác, hp ph, bán dn, thit b cm
bin va góp phn ci bin v thiu h ng và v ô nhim môi
ng là cp bách và cn thit. Nhiu loi vt lic nghiên cu và
ng dng : zeolit, than hot tính Tuy nhiên, có mt vt liu có ting
dt trt li
 Tng quan tình hình nghiên cu:
, nhóm nghiên cu ct liu có
cu trúc xp và b mt riêng lt liu xây d b khung hu
-kim loi gi là vt liu MOFs (Metal Organic Frameworks MOFs).
Vt li             
i ng dng ni bt cc xúc tác, tách và d tr
khí So vi các vt lit liu MOFs có nhiu ti
   ng c   ng. Tuy vy, vt liu MOFs v  c
nghiên cu nhiu  c ta, là mt mi cho các nhà khoa
hc Vit Nam.
 ng và phm vi nghiên cu:
Do MOFs có nhiu ng dng trong nhic khác nhau cho nên vic
nghiên cu và tng hc quan tâm. Vì th, tác gi ch tài
u tng hp vt liu MOFs và kho sát hot tính xúc tác ca chúng
trong phn ng Paal-K
2

 M tài:
1. Tng hp MOF-118

hp t phc kim loi Coban, Niken, Zine vi acid 1,3,5-    
Hydrogen [31].
 nhóm nghiên cu ca i vt liu
có cu trúc xp và b mt riêng lt liu xây dng trên b khung h-
kim loi (Metal Organic Frameworks) gi tt là MOFs [23].

Hình 1.1 -117
4 MOFs là loi vt li mi có cu trúc xp m rng, có các l nh li
ti gi ong. Cn ca MOFs thuc loi vt liu tinh th, cu
to t nhng cation kim loi liên kt vi các phân t h (ligand)  hình thành
cu trúc có không gian ba chiu xp và có b mt riêng ln [40].
Vt liu MOFs là loi vt liu mi  Vi  
 c công b u ca PGS.TS. Phan
i bt tay vào nghiên cu loi vt li
nhip chí khoa hc quc t và tp chí khoa hc trong
 u tng hp MOF-5 và ng dng làm xúc tác cho phn ng
p chí Applied catalysis A có ch s IF > 3,5. Nghiên cu
tng hp MOF-5, MOF-199 và ng dng làm xúc tác cho phn ng acyl hóa và
c [2].
1.1.2 Nguyên liu tng hp MOFs
Vt liu MOFs gm nhng tâm ion kim loi liên kt vi các cu ni h
to nên b khung h - kim loi vng chng giàn giáo xây dng, bên
trong b khung là nhng l trng to nên mt h thng xp vi nh
ch  hoc phân t [37].
1.1.2.1 Các tâm ion kim loi
Các tâm ion kim long là các cation kim loi chuyn tip: Zn
2+

Các phân t hng là các diacid ha hai nhóm -COOH.
Ngoài ra còn có các nhóm ch: nitrile, sufate, amine, photphate [32].
i vi vt liu MOFs, cách b trí mi liên k cu trúc
trong sn phm MOFs quynh ch yn tính cht ca MOFs. Vì vy, vic la
ch c tng hp nên vt liu MOFs phc la chn mt
cách cn th các tính cht ca nh cc bo toàn và sn
phm MOFs phi có nhng tính ch [32].

Hình 1.3 d
6 1.1.3 Cu a MOFs
1.1.3.1  xây dng th cp (SBUs)
Theo mt cách riêng bit v mt hóa hc ca MOFs, các SBUs là nhng ion
kim loi kt hp vi nhiu liên kc vit tng quát là M-O-C
 metal, O là oxi, C là carbon). Nhng M-O-c to ra và s
dng công c  n hóa cu trúc phc chng
hp này nhu kin phn ng khác nhau s cho ra mt dng hình hc SBUs
khác nhau. D xây dng th cp (SBUs) mà có th d c cu
trúc hình hc ca các vt liu tng hp, t t k và tng hp các loi vt liu
xp mi có cu trúc và trng thái xp. Phc g
cn (SBUs), có th c mô t bi các cu trúc liên kt chung cho mt
s cu trúc [29].

Hình 1.4 -O-

Hình 1.5 -31, MOF-32, MOF-33
7


hình 1.7 D) vòng xon 90
o
C to cu trúc 3 chiu, hình 1.7 E) các liên kt hình hc
i xng có th to ra lp gp [42].

8
Hình 1.7  
hình vuông.
1.1.3.2  xp cao
V m cu trúc thì MOFs có c dng phân t còn
các vt liu truyn thng khác không có c dng phân t. Vì th
MOFs có din tích b mt và th tích l xp cao [4].
Tng hp vt liu có din tích b mt ln là mt v thách thc ln ca
các nhà nghiên cu, din tích b mt cao nht ca cu trúc mt trt t cacbon là
2030m
2
/g, cu trúc trt t ca zeolite Y là 904m
2
/gc bit vi khung h -
kim loi din tích b mt lên ti 3000m
2
/g, MOF-t 4500m
2
/g, MOF-t
8000m
2
/g [1].

hp tinh th s xut hin [30].
ng dùng là: DMF, H
2
O, THF, DEF, Ethanol, hay hn hp
các dung môi, nhi thích h tng hp là t 70 -150
o
C và thi gian thích hp
là t 6 gi n 6 ngày [12].
Tng hp bt luyn cho phép kim soát kích
c, hình da vt liu. Ví d ng hp MOF-5 và IRMOF-3 
MOF-5: H
2
BDC (41g), Zn(NO
3
)
2
.6H
2
O (193g) hòa tan trong 5650 g DMF.
Dung dc gia nhit trong b du 130
o
C trong 4 gi, kt qu có tinh th màu
trng sut hin [30].

Hình 1.10 -5
IRMOF-c tng hp t 2-Aminobenzene-1,4-dicarboxylic acid (0,74g;
4,1mmol) vi Zn(NO
3
)
2

(BTC)
2
  n hp phn ng gm H
3
BTC
(2mmol), Cu(NO
3
)
2
. 3H
2
O (3,65mmol) hòa tan trong 24ml hn hp H
2
O: C
2
H
5
OH
(1:1), khuy khot bng vi sóng trong 10 phút. Sau phn
ng hn hc làm lnh xung nhi phòng, ra vi hn hp H
2
O, C
2
H
5
OH
nhiu l 100
o
C [25].
Bên cng h tng hp vt liu

vc:
13
Hình 1.13 
1. Tích tr khí 2. Hp ph/tách khí chn lc 3.Xúc tác 4.T tính
5. Phát quang n t c tính khác
1.1.5.1 Hp ph khí
S hp ph khí chn lc xy ra khi các cht khác nhau có ái lc khác nhau
lên b mt ca cht hp ph, s tách khí da vào s chn lc hp ph, các công
ngh tách khí bao gm dt nhi  thp, công ngh màng, công
ngh hp ph, k t phát minh tng hp zeolite thp niên 1940 i lên các cht
hp ph khác nhau và phát trin các quy trình tách khí da trên s hp ph [21].

Hình 1.14 
14
Hình 1.15 -3

Hình 1.16 
nó
1.1.5.2  khí
S dng vt li  khí H
2
dùng làm nhiên liu cho các loi
 khí CO
2

toàn cu.
Nhóm tác gi u kh p ph CO
2
ca các
loi MOFs khác nhau ti nhi phòng. Kt qu cho thy MOF-177 có th cha
33,5 mmol/g CO
2
ti nhi phòng và áp sut chp nhc. Ti áp sut 35 bar
mt thùng MOF-177 có th cha gp 9 lng CO
2
thùng không cha cht hp
ph [24]. Hình 1.18 
2

 Tích tr khí methane
ng chung ca các quc gia là s dng ngun nguyên liu
xanh, sch, thân thin vng và có kh c. Methane là thành
phn chính ca khí thiên nhiên (chim 2/3) c cho là ngun nguyên liu s
 c các yêu cu trênng khí methane

Trích đoạn Dụng cụ, hóa chất và thiết bị Khảo sát tính dị thể của xúc tác

---