MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Ô nhiễm môi trường hiện nay không còn là vấn đề mới, nhưng lúc nào
cũng nóng và được quan tâm. Tình trạng ô nhiễm môi trường diễn ra trên khắp
thế giới, ở mọi nơi, mọi lúc và ngày càng gia tăng ở các trạng thái: ô nhiễm rắn, ô
nhiễm lỏng và khí.
Hiện nay, Việt Nam là một trong những quốc gia có không khí bị ô nhiễm,
đặc biệt tại thủ đô Hà Nội nồng độ khí CO, NO x, VOC, benzen, hơi xăng dầu
trung bình ngày ở một số nút giao thông lớn đã vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,2 1,5 lần [3]. Các nhà khoa học cùng nghiên cứu nhiều phương pháp để giảm thiểu
sự ô nhiễm không khí, đặc biệt hướng dùng các chất xúc tác nhắm nâng cao hiệu
suất chuyển hóa các khí độc hại thành các chất ít độc hại hơn được nghiên cứu và
ứng dụng rộng rãi. Chất xúc tác thường dùng trước đây là các kim loại quý và
hợp chất của chúng, tuy chất xúc tác này có hiệu quả khá cao trong quá trình xử lí
nhưng giá thành rất cao không lợi về mặt kinh tế. Ngay từ khi mới ra đời vật liệu
nano được thử nghiệm làm chất xúc tác đã cho kết quả bất ngờ.
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: rắn, lỏng và khí.
Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó
mới đến vật liệu lỏng và khí.
Về mặt xúc tác, vật liệu zircon kiểu MVO 4 đã và đang là tâm điểm của sự
chú ý đối với nhiều nhà khoa học trong nước và trên thế giới.
Trong thành phần zircon MVO4 (với M là nguyên tố hóa trị 3 như: Sc, Y,
Ce, Pr, Nd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu…), khi thay thế nguyên tố M có bản chất
khác nhau sẽ cho những vật liệu có hoạt tính xúc tác khác nhau. Người ta đã thay
thế một phần các kim loại khác vào vị trí M tạo nên cấu trúc zircon kiểu M 1-x1


AxVO4 ( A là nguyên tố đất hiếm) hoặc M1-xA1,5xVO4 (A là các nguyên tố hóa trị


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), tán xạ năng lượng tia X , xác định diện tích bề mặt riêng (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
NdVO4: M2+ (M=Ca, Co, Zn) 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
1.1. Tầm quan trọng của việc xử lí khí thải
Trong thế kỉ XXI, nhân loại đang phải đối mặt với nhiều vấn đề lớn đặc
biệt là ô nhiễm môi trường. Trong đó ô nhiễm không khí đang ngày càng gia tăng
là vấn đề đáng lo ngại nhất hiện nay.
Trong những năm gần đây, ở các khu đô thị Việt Nam thì nguyên nhân ô
nhiễm chính là do các hoạt động giao thông vận tải. Sự gia tăng mạnh các
phương tiện giao thông cơ giới, đặc biệt là lượng xe máy và xe ô tô đã làm tăng
đáng kể về nhu cầu tiêu thụ xăng dầu, vì vậy tình trang ô nhiễm môi trường
không khí càng trở nên trầm trọng.
Theo thống kê năm 2009 của cục Đăng Kiểm Việt Nam và Vụ Khoa học
Công nghệ và Môi trường, Bộ Giao thông vận tải, số lượng phương tiện giao
thông hằng năm tăng đáng kể. Đô thị càng phát triển thì số lượng phương tiện

5


Hình 1.3. Nồng độ BTX trung bình 1 giờ của các khu vực thuộc thành phố Hà
Nội (quan trắc trong thời gian 12/1/2007-5/2/2007)
Mặt khác, chất ô nhiễm xylen còn có thể bị phát thải từ các nhà máy do nó
được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất và pha chế sơn, tổng hợp nhựa
PET (polyetylen terephtalat), sản xuất axit isophtalic, sản xuất mực in, keo dán….
Nếu không có những biện pháp hạn chế sự gia tăng này một cách kịp thời,
những thế hệ tương lai sẽ phải đương đầu với một môi trường sống rất khắc
nghiệt.
Bảo vệ môi trường không chỉ là yêu cầu của từng quốc gia, từng khu vực
mà đó là nhiệm vụ của toàn nhân loại. Tùy theo điều kiện của mỗi quốc gia, luật
lệ cũng như tiêu chuẩn về ô nhiễm môi trường được áp dụng ở những thời điểm
và với mức độ khắt khe khác nhau. Ô nhiễm môi trường do động cơ phát ra được
các nhà khoa học quan tâm từ đầu thế kỉ XX và bắt đầu thành luật ở một số nước
vào những năm 50. Ở nước ta, luật bảo vệ môi trường có hiệu lực từ ngày
10/1/1994 và Chính phủ đã ban nghị định số 175/CP ngày 18-10-1994 để hướng
dẫn việc thi hành Luật Bảo vệ môi trường.

6


Tóm lại, ô nhiễm môi trường ngày càng trở thành một vấn đề nhức nhối
đối với con người, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm đó có nguồn gốc
từ khí thải động cơ đốt trong.
Ở Việt Nam và trên thế giới, ngày càng có nhiều phương pháp đưa ra nhằm
xử lí khí thải động cơ đốt trong. Bộ lọc xúc tác là một trong những phương pháp
có thể giải quyết triệt để các khí thải độc hại. Và trong số các chất dùng cho bộ
lọc xúc tác của các oxit phức hợp dạng vật liệu nano chiếm được nhiều quan tâm

69 70 71 39
Tm Yb Lu Y

Trong dãy lantanoit, các electron lần lượt được điền vào các obitan 4f của
lớp ngoài thứ ba, còn lớp ngoài cùng đã có 2 electron (6s 2) và lớp ngoài thứ hai
7


thường đã có 8 electron (5s25p6). Sự khác nhau về cấu trúc lớp vỏ chỉ diễn ra ở
lớp ngoài thứ 3 nên các nguyên tố lantanoit có tính chất đặc biệt giống nhau
(bảng 1.2). Khi bị kích thích, thường chỉ một trong số các electron ở obitan 4f
chuyển sang obitan 5d, các electron còn lại bị che chắn mạnh bởi 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 5d16s2, 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 vở 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
Cấu hình
Năng lượng ion
STT NTĐH electron nguyên
hóa, eV
tử
I1
I2
I3
1

Dy
4f105s25p65d06s2 5,87 11,66 23,1
11
Ho
4f115s25p65d06s2 5,94 11,8 23,01
12
Er
4f125s25p65d06s2 5,81 11,92 22,87
23,8
13
Tm
4f135s25p65d06s2 6
12,05
8
14
Yb
4f145s25p65d06s2 6,24 12,17 24,95
15
Lu
4f145s25p65d16s2 5,31 18,89 21,28
8

Bán
Bán
kính
kính
nguyên
ion
1,877 1,061


0,881

-2,46
-2,43
-2,42
-2,41
-2,4
-2,4
-2,39
-2,36
-2,32
-2,3

1,746

0,899

-2,28

1,94
1,747

0,858
0,848

-2,27
-2,25


Nhìn vào bảng trên, ta thấy cấu hình electron nguyên tử chung của các



Cả 3 nguyên tố trên trong hợp chất muối nitrat ở trạng thái hóa trị 2 khi
tham gia phản ứng tạo hợp chất dạng NdMVO 4 thì bền với axit và bazơ, không bị
oxi hóa bởi các tác nhân axit và bazơ.
Bảng 1.3. Một số đặc điểm các nguyên tố Ca, Co, Zn

1
2
3

NTĐ

Cấu hình electron

H

nguyên tử

Ca
Co
Zn

1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s23p63d74s2
1s22s22p63s23p63d104s2

Năng lượng ion

Bán

0,78
0,83

-0,28
V
-0,28
-0,76

I1

I2

I3

6,11 17,0 33,50
7,86 17,08 35,50
9,39 17,96 39,72

1.3. 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.
Tên gọi zircon được bắt nguồn từ các biệt ngữ, theo tiếng Ả rập có nghĩa là
màu đỏ son và theo tiếng I ran là màu vàng. Cho đến nay Zircon được biết đến
với nhiều tên khác nhau như “Zargoon” hoặc “Cerkonier”
Vật liệu zircon kiểu MVO4 (gọi là orthovanadates) trong đó M là nguyên tố
hóa trị 3 gần đây đã nổi lên là một vật liệu quang học cho các ứng dụng laser ở

Hiện nay, tổng hợp và nghiên cứu vật liệu NdVO 4: M2+ (M= Ca, Co, Zn,
Ni, Cu....) là một hướng nghiên cứu mới đầy triển vọng. Khi vật liệu được pha
tạp với kim loại hóa trị II thì nồng độ pha tạp được tính theo tỉ lệ phần trăm số
2/3 số mol ion kim loại (hóa trị II) pha tạp so tổng số mol ion kim loại Nd 3+ và
2/3 số mol in kim loại pha tạp. Tổng hợp vật liệu có mạng nền là NdVO 4, thành
phần pha tạp là kim loại hóa trị II để ứng dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường
không khí vẫn đang là một hướng nghiên cứu mới mà các nhà khoa học đang
hướng tới.
11


1.5. 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…
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, các
dung dịch chứa ion khác nhau được trộn với nhau theo một tỉ lệ nhất định,
dưới tác động của nhiệt độ, áp suất mà các vật liệu nano được kết tủa từ dung
dịch.
Phương pháp cơ học bao gồm các phương pháp tán, nghiền, hợp kim cơ

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.
13


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 khống chế tốt các điều kiện, phương pháp đồng kết tủa có thể tạo
thành những hạt cỡ vài chục nanomet.
1.5.2. 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.
Phương pháp sol-gel xitrat lần đầu tiên được Pechini sử dụng năm 1967,
đặc biệt khi gốm siêu dẫn được phát hiện năm 1987 thì phương pháp này càng
được phát triển. Phương pháp này dựa trên cơ sở tạo phức giữa ion kim loại và
phối tử hữu cơ. Quá trình tạo gel mô tả theo sơ đồ sau:
Dung dịch

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.
Nimai Pathak và Santosh K. Gupta [34] đã tổng hợp thành công LiZnVO 4
bằng phương pháp sol-gel ở nhiệt độ 6000C.

Hình 1.2. Ảnh SEM của vật liệu LiZnVO4 được tổng hợp bằng phương pháp solgel ở 6000C.
Trong thí nghiệm, các tác giả đi từ những hóa chất ban đầu dung dịch
LiCO3, Zn(CH3COO)2, NH4VO3. NH4VO3 được hòa tan bằng nước và thêm vào
dung dịch axit HNO3 đặc. Trộn dung dịch axit citric và Zn(CH 3COO)2 và khuấy
từ thu được dung dịch đồng nhất, tiến hành tương tự với LiCO 3. Trộn các dung
dịch trên với nhau, sấy và đem nung ở 6000C thu được vật liệu.
1.5.3. Phương pháp đốt cháy
15


Cơ sở của phương pháp đốt cháy 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 (-NH 2). 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 đốt cháy là các muối nitrat của kim loại có
trong thành phần của vật liệu, các tác nhân khử thường dùng là ure, glyxin,
cacbohydrazin hay oxalyldihydrazin có công thức hóa học tương ứng là
(NH2)2CO, NH2CH2COOH, CH6ON4, C2H6O2N4. Phản ứng oxi hóa - khử xảy ra
giữa hai nhóm nitrat (-NO3) của các muối nitrat của các kim loại Y, RE và nhóm
amin (-NH2), khi có trong cùng một hệ. Nhóm amin có hai chức năng chính là tạo
phức với cation kim loại do đó làm tăng khả năng hòa tan của muối trong dung
dịch và cung cấp nhiên liệu cho phản ứng cháy nổ.
Sau khi trộn lẫn trong dung dịch, tiền chất được làm khô và nung đến nhiệt

17


như Y2O3 [11, 15], SrAl2O4 [23], LaPO4 [24], YSZ (ZrO2 được ổn định bởi Y 2O3)
[22]...
1.5.4. Phương pháp thủy nhiệt
Phương pháp thủy nhiệt có thể được định nghĩa là bất kì phản ứng khác
pha nào khi có mặt của dung dịch với dung môi nước hoặc khoáng hóa ở điều
kiện áp suất và nhiệt độ cao để hòa tan, tái kết tinh (phục hồi) vật liệu mà thường
không tan trong điều kiện thường.
Ở phương pháp thủy nhiệt, nước thường được sử dụng như là một trong
những dung môi của hệ. Chất lỏng tới hạn hay nước tới hạn cung cấp một môi
trường phản ứng tuyệt vời cho công nghệ thủy nhiệt tổng hợp vật liệu nano,
chúng cho phép thay đổi tốc độ phản ứng, trạng thái cân bằng bằng cách thay đổi
hằng số điện môi, đặc biệt với áp suất và nhiệt độ, từ đó làm cho tốc độ phản ứng
cao hơn và kích thước hạt thu được nhỏ hơn. Các sản phẩm phản ứng có thể ổn
định trong chất lỏng tới hạn dẫn đến sự hình thành các hạt tốt.
Phương pháp thủy nhiệt là phương pháp tổng hợp các đơn tinh thể mà sự
hình thành phụ thuộc vào độ hòa tan của các chất vô cơ trong nước ở áp suất cao.
Sự hình thành tinh thể có được nhờ một thiết bị là một bình kín autoclave, trong
đó chứa dung dịch mẫu bao gồm tiền chất và nước. Sự thay đổi nhiệt độ được giữ
cố định ở hai đầu của bình, ở vị trí nóng hơn thì hòa tan các chất còn ở vị trí lạnh
hơn sẽ tạo ra các mầm hình thành tinh thể. Bình autoclave thường làm bằng thép
dày với một bình kín ở trong chịu được nhiệt độ và áp suất cao trong một thời
gian dài. Vật liệu dùng để chế tạo bình thủy nhiệt phải trơ với các dung môi và
được đóng kín.
Ban đầu chất lỏng thủy nhiệt chỉ bao gồm nước và các tiền chất ở trạng thái
rắn. Khi nhiệt độ và áp suất tăng dần, các tiền chất liên tục bị hòa tan khiến cho
nồng độ của chúng tăng lên, thậm chí khi vượt qua điểm giới hạn bão hòa thì vật
liệu tiền chất vẫn tiếp tục bị hòa tan. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, các

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 cho thấy: kích thước của
các hạt được tính theo công thức Scherrer vào khoảng 9 đến 40 nm. Hình thái học
19


của các hạt trước và sau khi dùng phương pháp thủy nhiệt được chỉ ra ở hình 1.7,
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.
Từ tổng quan trên ta có thể nhận thấy mỗi phương pháp tổng hợp vật liệu
nêu trên đều có những ưu thế khác nhau, song bên cạnh đó lại có những nhược
điểm nhất định. Trong số đó, phương pháp đốt cháy, phương pháp thủy nhiệt và
phương pháp solgel tỏ ra khá linh hoạt, cho sản phẩm có độ đồng nhất cao vì các
vật liệu ban đầu đã được trộn lẫn ở quy mô phân tử trong dung dịch. Hơn nữa, giá
thành để tổng hợp sản phẩm thấp và có thể thực hiện ở quy mô lớn, thiết bị cho
việc tổng hợp vật liệu đơn giản, phù hợp với điều kiện trong nước mà vẫn có thể
tạo được những vật liệu nano có chất lượng. Kích thước hạt của sản phẩm có thể
được điều khiển bằng cách thay đổi các điều kiện phản ứng để nhận được các hạt
nano có kích thước mong muốn.
20


Trong khóa luận, vật liệu nano YVO 4 pha tạp ion đất hiếm là Nd3+ được
tổng hợp bằng phương pháp đốt cháy, phương pháp thủy nhiệt và phương pháp
sol-gel.
1.6. Cơ chế xúc tác của vật liệu oxit phức hợp
1.6.1. Tính chất hấp phụ oxi

21


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.
Chính vì các lí do này dẫn đến pic β-oxi luôn xuất hiện ở nhiệt độ khá cao
(750-820oC) đối với hệ cobanat của perovskit.
Theo tác giả Penã M.A. và Fierro J.L.G, sự thay đổi cường độ pic α-oxi
khi thay thế một phần Stronti vào vị trí của lantan trong họ La 1-xSrxMO3 (M=Mn,
Fe, Co) là do sự khiếm khuyết trong cấu trúc của các perovskit có thành phần
không tỉ lượng gây ra [22].
Như vậy theo tính chất hấp phụ oxi của vật liệu nano perovskit đã nêu trên,
tính chất hấp phụ oxi được thấy có liên quan chặt chẽ đến hoạt tính xúc của các vật
liệu perovskit cũng như vật liệu zircon kiểu NdVO 4 sẽ nghiên cứu trong khóa luận.
Nhưng nhìn chung quá trình hấp phụ oxi là một quá trình phức tạp.
1.6.2. Cơ chế hình thức của phản ứng xúc tác dị thể.
Trong khóa luận, vấn đề xác định cơ chế của phản ứng xúc tác không được
đề cập đền. Tuy nhiên để phần nào có thể dễ dàng dự đoán về cơ chế phản ứng
dùng xúc tác là các vật liệu zircon đã tổng hợp, ba cơ chế truyền thống của phản
ứng xúc tác dị thể: Langmuir-Hinshelwood, Rideal-Eley, Marc-Van Krevelen
được nêu ra dưới đây.
xúc tác

Xét phản ứng: A + B

C

(1.1)

Trong đó: A, B là các chất tham gia phản ứng ở trạng thái khí hoặc hơi

A A
B B
A A
B B
k .bA .PA .bB .PB

Do đó: r = (1 + b .P + b .P ) 2
A A
B B

(1.2)

Trong những điều kiện cụ thể, nếu A và B đều là chất hấp phụ yếu, tức là khi đó
bA.PA > 1 thì (1.2) sẽ có dạng:
r=

k .bA .PA .bB .PB k .bB .PB
=
(bA .PA ) 2
bA .PA

(1.4)

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.


2

tác nhân quan trọng để duy trì hoạt tính xúc tác của hệ.
1.6.3. Khả năng xúc tác của vật liệu oxit phức hợp trong phản ứng oxi hóa
hidrocacbon.
* Khả năng xúc tác của vật liệu perovskit
Những thập kỉ qua, các vật liệu perovskit được nghiên cứu rất nhiều về
hoạt tính xúc tác trong các phản ứng oxi hóa hidrocacbon.
Phản ứng oxi hóa hoàn toàn hidrocacbon trên xúc tác perovkit có thể mô tả
theo phương trình tổng quát như sau:
y
4

CxHy + (x+ )

Xúc tác

xC

x CO2 + (y/2)H2O (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 . 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

đích là để chuyển đổi hidrosunfua thành lưu huỳnh thông qua hai phản ứng oxi
hóa sau:
H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O
25

(1)