Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu MCM-41 biến tính bằng wolfram và ứng dụng trong xúc tác chuyển hóa lưu huỳnh

Vật liệu MCM-41 là một loại vật liệu mao quản trung bình với cấu trúc trật tự, được phát triển từ những năm 1990. MCM-41 mang lại nhiều ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác và hấp phụ nhờ vào đặc điểm mao quản đồng nhất, kích thước nano và diện tích bề mặt lớn. Việc biến tính vật liệu MCM-41 bằng wolfram đã mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc cải thiện tính chất xúc tác của vật liệu này. Wolfram, với khả năng tạo ra các hoạt tính xúc tác cao, đã được chứng minh là một yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất xúc tác của MCM-41 trong các phản ứng hóa học, đặc biệt là trong quá trình chuyển hóa lưu huỳnh. Sự kết hợp giữa MCM-41 và wolfram không chỉ nâng cao khả năng xúc tác mà còn giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường từ các hợp chất chứa lưu huỳnh.

Quá trình tổng hợp vật liệu nano MCM-41 biến tính bằng wolfram được thực hiện thông qua các phương pháp như ghép và phủ. Phương pháp ghép cho phép các nhóm chức năng được gắn lên bề mặt của MCM-41, tạo ra các mẫu như MCM-41-NH2. Sau đó, wolfram được đưa vào cấu trúc của MCM-41 thông qua các phương pháp như coating method và synthesis method. Việc sử dụng phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ ổn định của vật liệu mà còn tăng cường khả năng xúc tác của nó. Các phương pháp phân tích như XRD và EDX được sử dụng để xác định cấu trúc và thành phần nguyên tố của vật liệu sau khi tổng hợp. Những phân tích này cho thấy sự hiện diện của wolfram trong cấu trúc MCM-41 và sự thay đổi tính chất vật lý của nó.

Vật liệu MCM-41 biến tính bằng wolfram đã được áp dụng trong xúc tác chuyển hóa lưu huỳnh trong nhiên liệu. Các phương pháp như hydrodesulfurization (HDS) và oxidative desulfurization (ODS) đã cho thấy hiệu quả cao trong việc giảm thiểu hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu. Sự hiện diện của wolfram trong MCM-41 không chỉ tăng cường khả năng xúc tác mà còn giảm thiểu các phản ứng phụ không mong muốn. Theo các nghiên cứu, MCM-41-NH2-W với hàm lượng wolfram tối ưu đã cho thấy khả năng chuyển hóa lưu huỳnh lên tới 90%, chứng tỏ tính hiệu quả của vật liệu này trong việc xử lý các hợp chất chứa lưu huỳnh. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nhiên liệu mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường, mở ra hướng đi mới trong công nghệ xử lý lưu huỳnh.

Tài liệu nghiên cứu về tổng hợp vật liệu MCM-41 biến tính bằng wolfram và ứng dụng xúc tác chuyển hóa lưu huỳnh đã chỉ ra những giá trị thực tiễn to lớn. Việc tối ưu hóa cấu trúc và tính chất của MCM-41 thông qua việc biến tính bằng wolfram không chỉ nâng cao hiệu suất xúc tác mà còn mở rộng khả năng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xử lý nước thải, sản xuất nhiên liệu sạch và các phản ứng hóa học khác. Sự kết hợp giữa công nghệ nano và xúc tác hóa học đang ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh phát triển bền vững. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại những ứng dụng thực tiễn hữu ích, góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển công nghệ xanh trong tương lai.