Nghiên cứu hệ xúc tác SBA-15 biến tính với Al và B trong phản ứng hydroisome hóa n-heptane và hydro hóa tetralin

Hệ xúc tác SBA-15 là một trong những vật liệu mesoporous được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực khoa học vật liệu và xúc tác. Với đặc tính như diện tích bề mặt cao, kích thước lỗ lớn và độ ổn định nhiệt cao, SBA-15 đã mở ra nhiều ứng dụng mới trong xúc tác, cảm biến và lưu trữ thuốc. Tuy nhiên, một trong những hạn chế lớn của SBA-15 là thiếu tính axit, điều này hạn chế khả năng ứng dụng của nó trong các phản ứng hóa học. Việc biến tính SBA-15 bằng cách thay thế Si bằng Al và B có thể tạo ra các vị trí axit, từ đó cải thiện khả năng xúc tác của nó. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và đánh giá hiệu suất của các hệ xúc tác Pt/SBA-15 biến tính với Al và B trong các phản ứng hydroisomer hóa n-heptane và hydro hóa tetralin.

Phản ứng hydroisomer hóa n-heptane là một quá trình quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến hydrocarbon. Quá trình này không chỉ giúp tăng chỉ số octane của nhiên liệu mà còn giảm thiểu phát thải ô nhiễm. Các hệ xúc tác bifunctional, với các vị trí kim loại cho phản ứng hydro hóa và các vị trí axit cho phản ứng isomer hóa, đã được chứng minh là hiệu quả trong việc cải thiện hoạt động xúc tác. Nghiên cứu cho thấy rằng việc biến tính SBA-15 với Al và B có thể tạo ra các vị trí axit mạnh mẽ, từ đó tăng cường khả năng chuyển hóa n-heptane. Kết quả cho thấy rằng hệ xúc tác Pt/Al-SBA-15 có hiệu suất cao nhất trong việc chuyển hóa n-heptane, với tỷ lệ sản phẩm nhánh cao hơn so với các hệ xúc tác khác.

Quá trình hydro hóa tetralin là một trong những phản ứng quan trọng nhằm giảm hàm lượng các hợp chất thơm trong nhiên liệu diesel. Việc sử dụng các hệ xúc tác Pt/SBA-15 biến tính với Al và B đã cho thấy khả năng cải thiện đáng kể trong việc chuyển hóa tetralin. Các thí nghiệm cho thấy rằng nhiệt độ và áp suất phản ứng có ảnh hưởng lớn đến hoạt động xúc tác. Hệ xúc tác Pt/Al-B-SBA-15 cho thấy hiệu suất cao nhất trong việc chuyển hóa tetralin, với tỷ lệ sản phẩm mong muốn cao. Điều này cho thấy rằng việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng có thể dẫn đến việc sản xuất nhiên liệu diesel chất lượng cao hơn.

Hoạt động xúc tác của các hệ xúc tác Pt/SBA-15 biến tính được đánh giá thông qua các phương pháp phân tích như NH3-TPD và FT-IR. Kết quả cho thấy rằng các vị trí axit được tạo ra từ việc thay thế Si bằng Al và B có ảnh hưởng tích cực đến hoạt động xúc tác. Hệ xúc tác Pt/Al-SBA-15 không chỉ có khả năng chuyển hóa cao mà còn có độ ổn định tốt trong các điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Việc phân tích các sản phẩm phản ứng cho thấy rằng các sản phẩm không mong muốn như coke được giảm thiểu, điều này cho thấy rằng hệ xúc tác này có tiềm năng lớn trong ứng dụng thực tế.

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cấu trúc và hoạt động của các hệ xúc tác SBA-15 biến tính mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các hệ xúc tác hiệu quả hơn trong ngành công nghiệp chế biến hydrocarbon. Việc cải thiện khả năng chuyển hóa n-heptane và hydro hóa tetralin có thể giúp sản xuất nhiên liệu sạch hơn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các hệ xúc tác này có thể được áp dụng trong các quy trình công nghiệp để sản xuất nhiên liệu chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng sạch và bền vững.