I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào phản ứng reforming n-heptan trên xúc tác PtSn, một đề tài khoa học cấp trường tại Đại học Bách Khoa TP. HCM. Mục tiêu chính là điều chế và biến tính xúc tác Pt/γAl2O3 bằng phụ gia Sn để tăng hoạt tính cho phản ứng dehydro hóa đóng vòng n-heptan. Đây là một quá trình quan trọng trong công nghệ hóa dầu, giúp chuyển hóa các hydrocarbon có chỉ số octan thấp thành các sản phẩm có giá trị cao hơn.
1.1. Bối cảnh và ý nghĩa
Trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt, việc tìm kiếm các phương pháp tăng trị số octan cho xăng trở nên cấp thiết. Phản ứng reforming n-heptan trên xúc tác PtSn là một giải pháp tiềm năng, giúp chuyển hóa n-paraffin thành các hydrocarbon vòng và thơm, có chỉ số octan cao hơn.
1.2. Mục tiêu cụ thể
Nghiên cứu này nhằm tổng hợp và đánh giá hoạt tính của xúc tác PtSn/γAl2O3 với các tỷ lệ Pt:Sn khác nhau. Các tính chất hóa lý của xúc tác được phân tích bằng các phương pháp như BET, XRD, TPR, TEM và TPD để tìm ra cấu trúc và hoạt tính tối ưu.
II. Xúc tác và cơ chế phản ứng
Xúc tác PtSn đóng vai trò quan trọng trong phản ứng reforming n-heptan. Nghiên cứu này tập trung vào việc cải tiến xúc tác Pt/γAl2O3 bằng cách thêm Sn, nhằm tăng hoạt tính và độ bền của xúc tác. Cơ chế phản ứng bao gồm quá trình dehydro hóa và đóng vòng, tạo ra các sản phẩm hydrocarbon thơm.
2.1. Vai trò của Pt và Sn
Pt là kim loại có hoạt tính cao trong phản ứng dehydro hóa, trong khi Sn giúp tăng độ chọn lọc và giảm sự hình thành cốc trên bề mặt xúc tác. Sự kết hợp giữa Pt và Sn tạo ra xúc tác lưỡng kim loại có hoạt tính vượt trội so với xúc tác đơn kim loại.
2.2. Cải tiến xúc tác
Nghiên cứu chỉ ra rằng việc thêm Sn vào xúc tác Pt/γAl2O3 làm thay đổi tính chất hóa lý của xúc tác, tăng độ phân tán của Pt và giảm kích thước các cluster kim loại. Điều này giúp tăng hoạt tính và độ bền của xúc tác trong quá trình reforming.
III. Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm cho thấy xúc tác PtSn/γAl2O3 có hoạt tính cao hơn so với xúc tác Pt/γAl2O3 đơn kim loại. Các phân tích XRD, TEM và TPR xác nhận sự phân tán tốt của Pt và Sn trên bề mặt chất mang, cũng như sự hình thành các tâm hoạt động hiệu quả.
3.1. Phân tích XRD và TEM
Kết quả XRD cho thấy γ-Al2O3 tồn tại chủ yếu ở pha vô định hình, trong khi TEM xác nhận sự phân tán của Pt và Sn với kích thước cluster nhỏ hơn 2 nm. Điều này chứng tỏ hiệu quả của việc thêm Sn vào xúc tác Pt.
3.2. Hoạt tính xúc tác
Hoạt tính của xúc tác PtSn/γAl2O3 được đánh giá thông qua phản ứng reforming n-heptan. Kết quả cho thấy xúc tác có tỷ lệ Pt:Sn tối ưu là 2,33 có hoạt tính cao hơn 1,5 lần so với xúc tác đơn kim loại.
IV. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu này đã chứng minh hiệu quả của xúc tác PtSn/γAl2O3 trong phản ứng reforming n-heptan. Việc thêm Sn vào xúc tác Pt không chỉ tăng hoạt tính mà còn cải thiện độ bền và độ chọn lọc của xúc tác. Đây là một bước tiến quan trọng trong công nghệ xúc tác và hóa dầu.
4.1. Kết quả nổi bật
Nghiên cứu đã tìm ra tỷ lệ tối ưu giữa Pt và Sn (2,33) để đạt được hoạt tính cao nhất. Xúc tác PtSn/γAl2O3 cũng cho thấy khả năng giảm sự hình thành cốc, tăng tuổi thọ của xúc tác.
4.2. Hướng phát triển
Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình điều chế xúc tác PtSn và ứng dụng trong các quá trình reforming khác. Đồng thời, cần đánh giá hiệu quả kinh tế và mở rộng quy mô sản xuất.
