Phân loại xúc tác

integchimie · 04-08-2006

Các chất xúc tác có thể được phân loại theo nhiều tiêu chuẩn tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu và sử dung. Thông thường ta phân loại theo 2 cách : theo sự phân bố của chất xúc tác trong hỗn hợp phản ứng và theo loại phản ứng.
1) phân loại theo sự phân bố thì ta có xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể.
a) Xúc tác đồng thể: chất xúc tác và chất phản ứng nằm trong cùng một pha. Ví dụ như xúc tác H+ trong phản ứng ester hóa. Các chất xúc tác vô cơ đồng thể thường là các phức chất vô cơ hoặc phức chất cơ kim. Ưu điểm của xúc tác đồng thể là hoạt tính cao vì nó phân bố đồng pha với tác chất phản ứng. Nhược điểm là độ chọn lọc không cao , tạo sự phức tạp trong việc thu hồi xúc và gây ô nhiễm môi trường vì sử dụng lượng tương đối lớn và các dung môi đi kèm để hòa tan xúc tác vào tác chất.
b) Xúc tác dị thể: chất xúc tác và chất phản ứng nằm ở 2 pha khác nhau. Sự xúc tác chỉ diễn ra trên bề mặt tiếp xúc giữa chất xúc tác và tác chất. Các chất xúc tác dị thể bao gồm các kim loại, oxid và một số hợp chất cơ kim. Ưu điểm của xúc tác dị thể là độ chọn lọc cao , lượng xúc tác ít , không gặp nhiều khó khăn trong việc tách sản phẩm và xúc tác , đảm bảo phản ứng được tiến hành liên tục , không gây ô nhiễm môi trường, khả năng tái sử dụng cao. Nhược điểm : hoạt tính không cao do diện tích tiếp xúc hạn chế , khó nghiên cứu vì đây là hiện tượng bề mặt diễn ra phức tạp ở mức độ phân tử.

**bluemonster** · 04-09-2006

Đã viết thì viết hết luôn đi, còn phân loại theo loại pứ thì sao???
Theo BM đây chỉ là bài viết giới thiệu khởi động, sau bài viết này, integchimie cố gắng đưa ra những thông tin đi sâu vào luôn, ví dụ như cơ chế hoạt động của các loại xúc tác, pứ như thế nào thì cần xúc tác ra sao?? và nhớ nêu một vài ví dụ về cơ chế hoạt dộng của xúc tác nhé!!! về hoá học xút tác BM cũng khá mê, bạn cứ viết đi, BM sẽ thảo luận với bạn!!!

**nguyencyberchem** · 05-12-2006

Mình cũng sẽ đóng góp cho box xúc tác vô cơ. Mình đang làm về xúc tác dị thể với 1 system hoàn chỉnh từ support, promoteur và phase catalyst và nghiên cứu về regeneration, nhiễm độc... Có gì mọi người cùng thảo luận về mảng này nhé

**nguyencyberchem** · 05-13-2006

Mình đang làm xúc tác NOx trap. Các động cơ ô tô ngày nay cần thiết phải chuyển qua hoạt động ở điều kiện lean burn (rapport air/carburant khoảng 30) để đảm bảo việc đốt cháy hoàn toàn carburant giúp tiết kiệm nhiên liệu... Tuy nhiên việc này sẽ dẫn đến hệ xúc tác 3 way (xử lý đồng thời CO, Hydro carbon, NO) sẽ không thể khử được NOx (các dạng tồn tại của N) do động cơ vận hành ở điều kiện rất dư Oxygen. Vì vậy NOx trap được ra đời với tính chất như một giải pháp hữu hiệu nhất. Trong động cơ sẽ gồm 2 hệ xúc tác liên tiếp nhau, hệ đầu vẫn là 3way catalyst, và sau đó là NOx trap. NOx trap hiện nay phổ biến nhất là hệ Pt/BaO/Al2O3. NO sẽ được oxy hóa thành NO2 trong pha leanburn (được xúc tác bằng Platine và hấp phụ trên MS (material stockage) BaO. Sau đó khi switch sang điều kiện rich burn (khi thắng lại, ngắt số) sẽ được khử bởi các khí CO, HC ,H2(chủ yếu là C3H6).
Các vấn đề mình quan tâm và phải khắc phục là regeneration xúc tác để nó có thể hoạt động trong khoảng 100000 km. Khắc phục sự mất hoạt tính do frittage (kết khối) và quan trọng nhất là nhiễm độc bởi S. SOx sẽ tham gia vào việc hấp phụ lên BaO do sulfate bền hơn Nitrate, đồng thời nó cũng phản ứng với Al2O3 tạo thành Al sulfate, bao phủ lấy bề mặt của support hoặc bít các mesoporous...việc xử lý S trở nên rất phức tạp....
NOx trap được cấp brevet bởi Toyota, sau đó Peageot cũng sở hữu công nghệ này, mình đang làm trong đề tài của Peageot. Xúc tác được dùng dưới dạng microreactor (nhiều canal để tăng khả năng truyền nhiệt và surface contact....
Các pp để nghiên cứu là XRD, TEM, SEM, BET, TPO (temperature programe oxydation), TPR(temperature programe reduction), TPD (temperature programe desorption)...
Có gì các bạn cùng thảo luận về đề tài hoặc các phương pháp phân tích

integchimie · 05-25-2006

Một hướng nghiên cứu quan trọng mà có lẽ là bí quyết công nghệ, đó là việc phủ các lớp catalyst lên một vật liệu cụ thể , Ta có thể tổng hợp ra catalyst dạng nano, micro... nhưng để sử dụng ngoài thực tế thì cần phải phủ nó lên một thiết bị phản ứng, có thể dạng ống, dạng lưới, các thiết bị đó có thể là kim loại, ceramic, hay polymer. Nhưng không phải cái nào cũng có thể nung kết khối với catalyst được. Bên bộ môn Vô Cơ, các thầy cô đang đau đầu về vấn đề này. Nguyên làm bên industrie có thể tìm hiểu thêm về vấn đề này được không?

**nguyencyberchem** · 05-25-2006

Trích:

Nguyên văn bởi integchimie

Một hướng nghiên cứu quan trọng mà có lẽ là bí quyết công nghệ, đó là việc phủ các lớp catalyst lên một vật liệu cụ thể , Ta có thể tổng hợp ra catalyst dạng nano, micro... nhưng để sử dụng ngoài thực tế thì cần phải phủ nó lên một thiết bị phản ứng, có thể dạng ống, dạng lưới, các thiết bị đó có thể là kim loại, ceramic, hay polymer. Nhưng không phải cái nào cũng có thể nung kết khối với catalyst được. Bên bộ môn Vô Cơ, các thầy cô đang đau đầu về vấn đề này. Nguyên làm bên industrie có thể tìm hiểu thêm về vấn đề này được không?

Ha, mình có 1 may mắn khá ngộ nghĩnh là. năm ngoái mình làm về preparation thin film dùng cho quang xúc tác nhưng lại không có cơ hội làm test hoạt tính xúc tác. Còn năm nay thì lại ngược lại, có cơ hội test hoạt tính nhưng lại không có cơ hội điều chế xúc tác. Theo kinh nghiệm của mình khi điều chế thin film cỡ micro hoặc vài trăm nanomet TiO2 trên substrat là thủy tinh bản và thép không gỉ 316L thì:
-PP điều chế là sol-gel
-dip-coating để nhúng substrat vào dd. Sau đó để ngoài không khí cho quá trình gelatation xảy ra
-calcination ở 450-800°C 2h.
- Kết quả là thin film cỡ 300 nm và độ kết dính rất tốt, bề mặt đạt maximum 128M²/g (450°), pha chính là anatase (gần 100%). Trong điều chế có dùng template
Chú ý là mình chỉ điều chế TiO2 thôi, sau đó người ta sẽ phân tán pha kim loại quý lên thin film này nữa.

Bây giờ thì mình làm trên hệ xúc tác dạng than tổ ong (monolith) tuy không trực tiếp điều chế nhưng theo mình biết thì cũng chỉ là impregnation rồi calcination thôi.
Hay thử dùng sol-gel dip-coating đi, pp này đơn giản lắm, không đòi hỏi thiết bị mắc tiền. Quan trọng là gelatation phải điều chỉnh cho chuẩn, sẽ có khả năng bám dính rất tốt. Tuy nhiên nói thật là kinh nghiệm của mình cũng chưa nhiều, mong integchimie cung cấp thêm nhiều thông tin nhé!