MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Tình trạng ô nhiễm môi trường ở cả ba dạng rắn, lỏng, khí ngày một gia
tăng trên phạm vi toàn cầu. Ô nhiễm không khí chủ yếu do các hoạt động
công nghiệp và giao thông vận tải.
Ở Việt Nam, một quốc gia đang phát triển, sự tiêu thụ nhiên liệu tăng
cao dẫn đến nguồn khí thải gây ô nhiễm càng lớn, do đó vấn đề ô nhiễm
không khí ngày càng trở nên trầm trọng [2].
Để giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường khí, trên thế giới và ở Việt
Nam, đã có nhiều công trình nghiên cứu, xử lí theo các phương pháp khác
nhau. Một trong số những phương pháp đó là thực hiện chuyển hóa các chất
độc hại thành các chất không độc hại hoặc ít độc hại hơn. Nhằm tăng hiệu
quả của các quá trình chuyển hóa, những chất xúc tác phù hợp đã được
nghiên cứu và sử dụng.
Chất xúc tác thường dùng trong những năm gần đây là các kim loại quý
và hợp chất của chúng [25, 30]. Sử dụng loại xúc tác này rất có hiệu quả trong
quá trình xử lí, tuy nhiên giá thành cao không lợi về mặt kinh tế.
Công nghệ nano ra đời đã tạo nên một cuộc cách mạng mới trong khoa
học cả về lí thuyết và ứng dụng. Nhiều vật liệu nano đã được nghiên cứu và
thay thế dần cho các xúc tác truyền thống.
Công nghệ nano (tiếng Anh là nanotechnology) là ngành công nghệ
liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết
bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô
nanomet.
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước
nanomet. Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái:

1


rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là


2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Trên cơ sở khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp như
nhiệt độ, pH, nồng độ pha tạp… Từ đó tìm điều kiện tối ưu để tổng hợp ra vật
liệu mong muốn. Dùng các phương pháp phân tích để nghiên cứu cấu trúc và
tính chất của vật liệu tổng hợp được.
Chọn một số vật liệu tiêu biểu để nghiên cứu hoạt tính xúc tác trong
phản ứng oxi hóa m-xilen.
3. Phương pháp nghiên cứu
Tổng hợp vật liệu được thực hiện theo phương pháp phản ứng nổ và
phương pháp thủy nhiệt.
Xác định đặc trưng cấu trúc của vật liệu sẽ sử dụng các phương pháp
hóa lí và vật lí như: phương pháp phân tích phổ hồng ngoại, nhiễu xạ tia X,
hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM), tán xạ năng
lượng tia X (EDX), xác định diện tích bề mặt (BET)
Nghiên cứu khả năng xúc tác được tiến hành trên hệ vi dòng kết nối với
hệ sắc kí khí.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu có ý nghĩa xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu
zircon YVO4 có hoạt tính xúc tác cao trong vấn đề xử lí các chất gây ô nhiễm
môi trường. Đồng thời đề tài cũng cho thấy phần nào mối quan hệ giữa cấu
trúc của vật liệu zircon và hoạt tính xúc tác của chúng trong phản ứng oxi hóa
các chất hữu cơ dễ bay hơi.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZIRCON CHỨA ĐẤT
HIẾM VÀ HOẠT TÍNH XÚC TÁC
1.1. Vị trí, cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố đất hiếm [8]


các electron ở 5s25p6 nên không có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất của đa
số các nguyên tố lantanoit. Như vậy, tính chất của các lantanoit được quyết
định chủ yếu bởi các electron 5d 16s2, trạng thái oxi hóa bền và đặc trưng của
chúng là +3. Tính chất của chúng giống nhiều các nguyên tố d trong nhóm
IIIB, đặc biệt giống với Y và La (hai nguyên tố có bán kính nguyên tử và bán
kính ion tương đương với các nguyên tố lantanoit). Tuy nhiên, các nguyên tố
đất hiếm vẫn có sự khác nhau về tính chất hóa học do cấu trúc lớp vỏ electron
và bán kính nguyên tử do cấu trúc lớp vỏ và bán kính nguyên tử, bán kính ion
không hoàn toàn giống nhau.
Bảng 1.2. Một số đặc điểm của nguyên tố đất hiếm
Năng lượng ion hóa,
STT NTĐH

Cấu hình electron
nguyên tử

0

2

6

2

Bán kính Bán

eV

nguyên

5,55

11,38
10,84
10,54
10,71
10,9

6

Sm

4f65s25p65d06s2

5,61

11,06

7

Eu

4f75s25p65d06s2

5,66

11,24

8



11,8

12
13
14
15

Er
Tm
Yb
Lu

4f125s25p65d06s2
4f135s25p65d06s2
4f145s25p65d06s2
4f145s25p65d16s2

5,81
6
6,24
5,31

11,92
12,05
12,17
18,89

I3


-2,42

1,802
9
25,12 2,042
21,7
1,082
1
21,92 1,782
23,1 1,773
23,0
1,776
1
22,87 1,757
23,88 1,746
24,95 1,94
21,28 1,747

0,964

-2,41

0,95

-2,4

0,938

-2,4


5


Sự biến đổi tuần tự tính chất của các nguyên tố đất hiếm là do “sự co
lantanoit” và cách sắp xếp điện tử vào các obitan 4f. Các tính chất biến đổi
tuần tự như: tính bazơ, pH bắt đầu kết tủa (giảm dần khi số thứ tự của nguyên
tử tăng), mức oxi hóa, từ tính, màu sắc và một số thông số vật lí: tỉ trọng,
nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi…
Về mặt hóa học, các nguyên tố đất hiếm hoạt động hóa học chỉ kém các
kim loại kiềm và kiềm thổ.
Các kim loại đất hiếm ở dạng khối rắn bền với không khí khô nhưng
trong không khí ẩm bị mờ dần đi. Ở nhiệt độ 200 oC-400oC, các kim loại đất
hiếm bốc cháy ngoài không khí tạo thành hỗn hợp oxit và nitrua.
Các nguyên tố đất hiếm tác dụng với các nguyên tố halogen ở nhiệt độ
thường và khi đun nóng, chúng tác dụng được với N 2, C, S, P, H2…Chúng tạo
được các hợp kim với đa số các kim loại: Al, Cu, Mg, Co, Fe…
Trong dãy điện thế, các nguyên tố đất hiếm đứng xa trước hidro với giá
trị thế điện cực chuẩn như ở bảng 1.2 nên chúng bị nước đặc biệt là nước
nóng oxi hóa. Chúng tác dụng mãnh liệt với các axit. Các nguyên tố đất hiếm
bền trong HF và H3PO4 do tạo thành màng muối không tan bọc bảo vệ. Các
nguyên tố đất hiếm không tan trong dung dịch kiềm…
1.2. Vật liệu oxit phức hợp zircon MVO4
Zircon là tên gọi chung của các vật liệu có cấu trúc tinh thể giống với
cấu trúc của vật liệu Zirconi silicat, có công thức hóa học là ZrSiO4.
Zircon được biết đến như những khoáng vật quý, được sử dụng trên các
đồ trang sức với nhiều màu sắc khác nhau, từ không màu tới màu vàng đỏ, da
cam và nâu, lục nâu, lục sang tới màu xanh da trời. Cùng với ánh kim cương
nó có tầm quan trọng đáng kể trong ngành trang sức.

6

với môi trường. Khi vật liệu này được pha tạp các ion đất hiếm thì nồng độ
pha tạp được tính theo tỉ lệ phần trăm số mol ion kim loại (đất hiếm) pha tạp
so với tổng số mol ion kim loại có trong dung dịch.
Ví dụ: vật liệu YVO4:Sm3+ (2%) trong thành phần có 2 ion kim loại
Y3+, Sm3+ với tổng số mol được coi là 100%, trong đó số mol Sm3+ 2% còn
98% là số mol của Y3+.
Từ vài năm gần đây, trên thế giới và trong nước, nhiều phòng thí
nghiệm đã tập trung nghiên cứu vật liệu YVO 4: RE3+ (RE=Eu3+, Er3+, Sm3+,
Dy3+…) có kích thước nano nhưng các vật liệu này có ứng dụng chủ yếu làm
chất phát quang. Ví dụ: vật liệu phát quang YVO 4: Eu3+ đã được sử dụng như
chất phát quang màu đỏ trong ti vi, ống tia catot đèn huỳnh quang [16;24;37].
1.4. Các phương pháp tổng hợp vật liệu
Vật liệu nano là các oxit phức hợp có thể được tổng hợp theo nhiều
phương pháp khác nhau. Người ta có thể căn cứ vào bản chất của phản ứng,
trạng thái của các pha khi tham gia phản ứng… để chia thành các nhóm
phương pháp tổng hợp vật liệu nano khác nhau.
Nhóm các phương pháp vật lí sử dụng các thiết bị vật lí hiện đại,
thường rất đắt tiền để tổng hợp vật liệu như: phun nung, ngưng tụ pha hơi,
bốc bay nhiệt độ cao, plasma…
Nhóm các phương pháp hóa học thường dùng các thiết bị vật tư dễ tìm,
ít tốn kém để tổng hợp như: thủy nhiệt, sol-gel, đồng kết tủa…

8


Tuy nhiên cũng có thể chia các phương pháp tổng hợp vật liệu nano
theo bốn phương pháp phổ biến: phương pháp hóa ướt, phương pháp cơ học,
phương pháp bốc bay, phương pháp hình thành từ pha khí.
Phương pháp hóa ướt bao gồm các phương pháp chế tạo vật liệu dùng
trong hóa keo: thủy nhiệt, sol-gel, đồng kết tủa. Theo phương pháp này,

muối cacbonat, muối oxalat… khi thêm vào một dung dịch bazơ như NaOH
hoặc ammoniac, dung dịch muối cacbonat hoặc oxalat. Kết tủa được lọc rửa,
sấy khô và nung để nhận được bột oxit kim loại. Đây là phương pháp rất hữu
dụng để tổng hợp hỗn hợp các oxit bởi sự đồng kết tủa của các hidroxit,
cacbonat, oxalat… tương ứng trong một dung dịch.
Phản ứng tạo kết tủa phụ thuộc vào tích số tan, khả năng tạo phức giữa
các ion kim loại và ion tạo kết tủa, pH của dung dịch…, thêm vào đó tốc độ
kết tủa của các hợp chất này cũng ảnh hưởng đến tính đồng nhất của hệ. Tính
đồng nhất của vật liệu cần tổng hợp phụ thuộc vào tính đồng nhất của kết tủa
từ dung dịch. Như vậy muốn các ion kết tủa đồng thời thì chúng phải có tích
số hòa tan xấp xỉ nhau và tốc độ kết tủa gần giống nhau. Để các cation cùng
kết tủa phải thực hiện các biện pháp khắc nghiệt như: thay thế một phần nước
bằng dung môi hữu cơ, làm lạnh sâu để tách nước ra khỏi hệ… Thêm vào đó,
quá trình rửa kết tủa có thể kéo theo một cấu tử nào đó làm cho vật liệu thu
được khác với thành phần mong muốn.
Điểm không thuận lợi của phương pháp này là khó điều khiển kích
thước và sự phân bố kích thước hạt. Quá trình kết tủa nhanh thường dẫn đến
kích thước hạt lớn. Nếu không chế tốt các điều kiện, phương pháp đồng kết
tủa cho ta những hạt cỡ vài chục nanomet.

10


1.4.2. Phương pháp sol-gel
Sol-gel là phương pháp rất linh hoạt, có thể điều khiển quá trình tạo
gel, sấy, nung để tạo ra vật liệu có tính chất mong muốn, cho phép tổng hợp
các vật liệu là oxit phức hợp siêu mịn, có tính đồng nhất và độ tinh khiết hóa
học cao. Nhờ phương pháp sol-gel, ta có thể tổng hợp được các tinh thể có
kích thước cỡ nanomet, các pha thủy tinh, tạo được các dạng vật liệu khác
nhau ở dạng bột, khối, màng mỏng.

Sau quá trình thủy phân là quá trình ngưng tụ. Đây là quá trình phức
tạp xảy ra khi có liên kết M-OH, được thực hiện theo hai phản ứng sau:
- Loại nước: -M-OH + HO-M’ → -M-O-M’- + H2O
- Loại ancol: -M-OH + RO-M’ → -M-O-M’- + ROH
Quá trình ngưng tụ hình thành được các khung liên kết ba chiều của
kim loại và oxi, nó lớn dần tới kích thước của hạt keo, và đến một lúc nào đó
độ nhớt tăng lên đột ngột, toàn bộ hệ biến thành gel.

11


Phản ứng phân hủy gel cho sản phẩm có độ đồng nhất cao, độ tinh
khiết hóa học lớn, bề mặt riêng lớn. Người ta có thể khống chế được kích
thước và hình dạng hạt, có thể tạo thành các dạng bột, sợi, màng mỏng, khối.
Tuy nhiên, giá thành của các alkoxit cao cũng như việc đòi hỏi phải khá công
phu trong quá trình tìm điều kiện tối ưu để khống chế công nghệ đã hạn chế
việc sử dụng phương pháp này.
Hiện nay, phương pháp sol-gel là kĩ thuật sử dụng rộng rãi và tỏ ra có
ưu việt để tạo ra các vật liệu khối, màng mỏng có cấu trúc nano, bột với độ
mịn cao hoặc dạng sợi có cấu trúc đa tinh thể hay vô định hình mà các
phương pháp khác khó thực hiện được.
1.4.3. Phương pháp phản ứng nổ
Cơ sở của phương pháp phản ứng nổ là nhờ phản ứng oxi hóa - khử
giữa tác nhân oxi hóa, thường là nhóm nitrat (-NO 3) chứa trong muối nitrat
của kim loại, với các tác nhân khử là nhiên liệu hữu cơ có chứa nhóm amino
(-NH2). Bột nano oxit kim loại có thể nhận được sau khi sự bốc cháy xảy ra
trong lò nung (muffle) hay trên một tấm nóng (hot template) ở nhiệt độ
thường dưới 500oC. Các tiền chất được sử dụng trong phương pháp phản ứng
nổ là các muối nitrat của kim loại có trong thành phần của vật liệu, các tác
nhân khử thường dùng là ure, glyxin, cacbohydrazide hay oxalyldihydrazide


13


Hình 1.3. Ảnh SEM của vật liệu YVO4:0,02Dy3+ được tổng hợp bằng phương
pháp phản ứng nổ ở 500oC (a), ở 900oC (b), ở 1100oC (c)
Trong thí nghiệm, họ đã đi từ những hóa chất ban đầu: Y(NO 3)3.4H2O,
Dy(NO3)3.5H2O, NH4VO3 và ure (H2NCONH2). Dy được pha tạp trong
vanadate với công thức là (Y1-xDyx)VO4, trong đó 0,005
phương pháp thủy nhiệt: K.Riwotzki và M.Haase [35], họ đã tổng hợp YVO 4:
Ln (Ln = Eu, Sm, Dy) như sau: pha dung dịch Y(NO3)3 và Eu(NO3)3 vào
nước. Cho Na3VO4 vào khuấy, khuấy trong 20 phút và giữ cho pH = 4,8 thu
được huyền phù. Đun hỗn hợp trên vào nồi hấp ở 200 oC trong 1 giờ sau đó
làm lạnh về nhiệt độ phòng. Đem li tâm loại phần dung dịch ở trên sau đó hòa
vào nước. Thêm vào đó dung dịch HNO 3 để loại Y(OH)3 dư trong quá trình
thủy nhiệt rồi khuấy trong 1 giờ. Dung dung dịch NaOH để duy trì pH = 12,5
và khuấy, giữ pH ở giá trị này tránh cho V 2O5 không hòa tan trở lại thành
natri vanadat. Đem li tâm 3000 vòng/phút ta được các tinh thể nano. Các tinh
thể nano YVO4: Ln3+ đã thu được có kích thước khoảng 10 - 30 nm và khá
đồng đều.
Một nhóm các nhà khoa học khác là Yajuan Sun và cộng sự [44] đã
tổng hợp thành công vật liệu YVO4: Er3+ bằng phương pháp thủy nhiệt như
sau: pha dung dịch Y(NO3)3 và dung dịch Er(NO3)3 với dung dịch Natri citrate
rồi khuấy mạnh, kết tủa màu trắng của lantanit citrate được hình thành. Cho
tiếp dung dịch Na3VO4 rồi nhỏ từ từ từng giọt vào hỗn hợp trên cho đến khi
kết tủa tan hoàn toàn. Sau khi khuấy trong 1 giờ lấy 60 ml dung dịch có pH =
8 đưa vào nồi hấp ở 200oC trong 24 giờ. Làm nguội ở nhiệt độ phòng rồi các
tinh thể nano kết tủa YVO4: Er3+ được tách ra bởi quá trình li tâm. Kết quả

16


cho thấy: kích thước của các hạt được tính theo công thức Scherrer vào
khoảng 9 đến 40 nm. Hình thái học của các hạt trước và sau khi dùng phương
pháp thủy nhiệt được chỉ ra ở hình 1.4, hình ảnh TEM chỉ ra rằng các hạt ban
đầu có đường kính khoảng 7 nm.

Hình 1.4. Hình ảnh TEM của các hạt tinh thể nano YVO4: Er3+ tổng hợp được bằng
phương pháp thủy nhiệt, các hạt có kích thước to hơn và tách ra riêng biệt

với ion kim loại chuyển tiếp, ví dụ:
Co2+ + O2- → Co3+O2-

(1.1)

Khi có mặt một tâm Co3+O- bên cạnh thì sẽ xảy ra phản ứng:
Co3+O- + Co3+O2- → Co3+O2-Co3+ + O2 (k)

(1.2)

Do vậy phản ứng 1.2 được xem là phản ứng đặc trưng cho pic khử của
α-oxi.

18


Pic β-oxi được xem là đại diện cho oxi liên quan đến các tâm B trong
cấu trúc ABO3 của perovskit. Các tác giả này cũng đề nghị rằng sự xuất hiện
của pic β-oxi là do sự khử hấp phụ của oxi mạng lưới bề mặt xảy ra theo
phương trình, ví dụ với hệ LaCoO2,5:
Co3+ (bm)O2-Co3+(bm) → Co2+(bm)VoCo2+(bm) + 1/2O2(k)

(1.3)

Trong đó: Vo là kí hiệu lỗ trống oxi; (bm): bề mặt.
Phương trình (1.3) xảy ra dẫn đến sẽ có sự chuyển dịch oxi từ bên trong
thể tích của vật liệu ra phía ngoài bề mặt.
Co3+(tt)O2-Co3+(tt)+Co2+(bm)VoCo2+(bm)→Co2+(tt)VoCo2+(tt)+Co3+(bm)O2-Co3+(bm)(1.4)

Trong đó: (tt) là kí hiệu thể tích bên trong vật liệu.

Các chất phản ứng A, B tiếp cận với các tâm xúc tác và bị hấp phụ hóa
học trên các tâm đó. Hấp phụ hóa học là điều kiện tiên quyết cho phản ứng
xúc tác dị thể. Sự hấp phụ hóa học phải đảm bảo đủ hoạt hóa phân tử tham gia
A

B

phản ứng. Sau đó các tiểu phân hấp phụ ⊥ và ⊥ sẽ tương tác với nhau (phản
C

ứng bề mặt) để tạo ra sản phẩm C ở trạng thái hấp phụ bề mặt ⊥. Cuối cùng
C được khử hấp phụ thành sản phẩm ở pha khí và hoàn nguyên các tâm hoạt
động xúc tác.
Trên cơ chế này, người ta đề nghị cơ chế hình thức (formalism) cho
phản ứng xúc tác dị thể.
a) Cơ chế Langmuir-Hinshelwood:
Đây là trường hợp A và B cùng hấp phụ hóa học trên một loại tâm xúc
tác. Do đó tốc độ phản ứng được biểu diễn theo biểu thức: r = k.θA.θB, trong
đó r là tốc độ phản ứng, k là hằng số tốc độ, θA và θB lần lượt là độ hấp phụ
của A, B trên bề mặt chất xúc tác rắn tuân theo phương trình Langmuir:
bA .PA

bB .PB

θA = 1 + b .P + b .P và θB = 1 + b .P + b .P
A A
B B
A A
B B
k .bA .PA .bB .PB

Như vậy trường hợp này, phản ứng có bậc 1 đối với B, bậc (-1) đối với
A và bậc chung của phản ứng bằng 0.
b) Cơ chế Rideal-Eley:
Khi một trong hai chất bị hấp phụ hóa học trên tâm xúc tác, chất còn lại ở
pha khí tác dụng trực tiếp với tiểu phân hấp phụ bề mặt để tạo ra sản phẩm C.
Chẳng hạn A bị hấp phụ, B ở trạng thái khí, khi đó biểu thức tốc độ sẽ
là: r = k.θA. Ρ B

m

Trong đó: θ A =

(1.5)
bA .PA
k .bA .PA .PBm
. Vì vậy: r =
1 + bA PA
1 + bA .PA

(1.6)

Nếu A là chất phụ mạnh, tức là bA.PA >> 1, khi đó (1.6) có dạng r = k. PBm (1.7)
Phản ứng là bậc 0 với A, bậc m với B. Bằng thực nghiệm có thể xác định
được bậc m của phản ứng.
c) Cơ chế Marc-Van Krevelen:
Khi phản ứng oxi hóa được xúc tác bới các oxit dễ bị khử, chất xúc tác
nhường oxi mạng lưới của mình cho phản ứng oxi hóa. Sau đó nó lại được
hoàn nguyên bằng oxi không khí. Với trường hợp này, tốc độ phản ứng được
biểu diễn bằng phương trình: r = k.θi


H2O
2

(1.9)

(CxHy là các hidrocacbon, xúc tác: vật liệu perovskit)
Xúc tác perovskit chứa kim loại chuyển tiếp cho các phản ứng oxi hóa
hidrocacbon đã được quan tâm đặc biệt trong những năm gần đây. Một trong
những công trình nghiên cứu tương đối sớm là của Libby và Pedersen vào
năm 1970 [41]. Các tác giả đã chỉ ra rằng tính hấp phụ và khử hấp phụ oxi bề
mặt cũng như oxi mạng lưới của perovkit có liên quan chặt chẽ đến hoạt tính
xúc tác trong phản ứng oxi hóa các hidrocacbon.
Theo một số công trình khác, khi cation A là La và B là Mn trong cấu
trúc perovskit ABO3 sẽ cho vật liệu có khả năng xúc tác tốt cho các phản ứng
oxi hóa hidrocacbon [26], [40]. Nếu thay thế một phần La bằng Sr và B là Mn
hoặc Co, sản phẩm thu được cũng có khả năng xúc tác tốt [4], [21]. Mỗi một
loại perovskit lại xúc tác tốt cho một phản ứng khác nhau. Ví dụ perovskit
dạng La1-xSrxMnO3 và La1-xSrxCoO3 có hoạt tính cao đối với phản ứng oxi hóa
parafin [17], [19], [20], [21]. Nhiều perovskit khác lại có hoạt tính xúc tác cao
cho phản ứng oxi hóa olefin [28]], các hợp chất vòng thơm [12], [26]. Một số
khác có hoạt tính xúc tác cho phản ứng oxi hóa không hoàn toàn hidrocacbon
[19].
Tác giả Lê Hải Đăng [1] cũng đã tiến hành tổng hợp và nghiên cứu
hoạt tính xúc tác của vật liệu perovskit trong phản ứng oxi hóa m-xylen. Ở
phần nghiên cứu hoạt tính xúc tác của vật liệu perovskit dạng La 0,9Ce0,1MnO3
(M1) và La0,9Ce0,1CoO3 (M2) thấy rằng ở một nhiệt độ nhất định là 250oC sau

22



vật liệu vanadat đất hiếm lớn hơn khi dùng vanadat magie. Chứng tỏ hoạt tính
xúc tác của vật liệu vanadat đất hiếm tốt hơn vanadat magie.

23


Sự thay đổi các nguyên tố đất hiếm trong cấu trúc REVO 4 cũng cho
thấy khả năng xúc tác của vật liệu này là khác nhau. Đặc biệt khả năng xúc
tác của YVO4 là tốt hơn cả.

Hình 1.5. Kết quả thử hoạt tính xúc tác của vật liệu REVO4 trong phản
ứng oxi hóa hidrosunfua
Nguyên nhân ở đây được giải thích là do diện tích bề mặt của YVO 4
(34,9 m2/g) lớn hơn so với chất xúc tác vanadat đất hiếm khác (trong khi đó
diện tích bề mặt của V2O5 là 4,4 và Y2O3 là 5,1m2/g) còn các vanadat magie
chỉ từ 2,15 đến 8,44 m2/g)
Một nhóm tác giả khác là Shuhei Ogo, Ayumu Onda, Kazumichi
Yanagisawa [38] cũng đã nghiên cứu về khả năng xúc tác của vật liệu vanadat
hydroxyapaties dạng M10(VO4)6(OH)2 và phosphate hydroxyapaties dạng
M10(PO4)6(OH)2 trong đó M là Ca, Sr, Pb trong phản ứng chuyển đổi
hidrocacbon là 2-propan. Kết quả nhận thấy, nhìn chung khả năng xúc tác của
vật liệu M10(VO4)6(OH)2 tốt hơn so với vật liệu M10(PO4)6(OH)2.

24


Như vậy, vật liệu vanadat là một trong những vật liệu có triển vọng khi
nghiên cứu về hoạt tính xúc tác. Việc tổng hợp và nghiên cứu tính chất của
vật liệu vanadat dạng YVO4 pha tạp các ion đất hiếm là một vấn đề rất hấp
dẫn về khoa học và có tính thực tiễn cao.