Đồ án HCMUTE: Điều chế vật liệu Ni-SiO2 ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng hữu cơ

• Tác giả: Lương Tâm Hội
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Vinh Tiến
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Điều chế vật liệu Ni/SiO2 ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng hữu cơ
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái niệm về chất xúc tác
• 1.2. Bản chất của hiện tượng xúc tác
• 1.3. Đặc điểm của hiện tượng xúc tác
• 1.3.1. Tính đặc thù
• 1.3.2. Tính đa năng
• 1.3.3. Tính đa dạng
• 1.3.4. Tính không thay đổi ở trạng thái nhiệt động
• 1.3.5. Hoạt độ xúc tác
• 1.3.6. Độ chọn lọc
• 1.3.7. Tuổi thọ của xúc tác
• 1.4. Cách phân chia các giai đoạn phản ứng xúc tác dị thể
• 1.5. Động học chung của phản ứng xúc tác dị thể
• 1.5.1. Biểu diễn đồ thị Arrhenius
• 1.5.2. Hoạt tính cao
• 1.5.3. Độ chọn lọc cao
• 1.5.4. Nhiệt độ khởi động
• 1.6. Giá thành thấp
• 1.7. Thành phần xúc tác công nghiệp
• 1.8. Phương pháp điều chế chất xúc tác
• 1.9. Sơ lược về các phương pháp thực nghiệm trong xúc tác
• 1.9.1. Các phương pháp khảo sát chất xúc tác
• 1.10. Giới thiệu vật liệu Silica và các dạng thù hình của silica
• 1.10.1. Vật liệu Silica
• 1.10.2. Các dạng thù hình của vật liệu silica
• 1.10.3. Ứng dụng của vật liệu silica
• 1.11. Giới thiệu chung nguyên tố Niken
• 1.11.1. Tính chất vật lý
• 1.11.2. Tính chất hóa học
• 1.11.3. Một vài hợp chất của niken
• 1.11.4. Phương pháp điều chế
• 1.12. Cơ sở lý thuyết nghiên cứu động học xúc tác phản ứng khử p-nitrophenol bằng NaBH4
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất và thiết bị
• 2.3. Điều chế xúc tác Ni/SiO2
• 2.4. Đo hoạt tính xúc tác của Ni/SiO2
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Hoạt tính xúc tác khử p-nitronphenol bằng phương pháp đo UV-VIS
• 3.2. Kết quả thực nghiệm và bàn luận
• 3.3. Kết quả phân tích SEM, EDX, XRD, FT-IR
• 3.3.1. Kết quả phân tích EDX
• 3.3.2. Kết quả chụp SEM
• 3.3.3. Kết quả phân tích XRD
• 3.3.4. Kết quả chụp phổ FT-IR
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về vật liệu Ni SiO2

Vật liệu Ni-SiO2 là một loại xúc tác mới được tổng hợp từ muối niken clorua hexahydrat (NiCl2.6H2O) gắn trên nền SiO2. Quá trình tổng hợp bao gồm các bước hòa tan, kết tủa, rửa, sấy và nung ở nhiệt độ 550°C trong 3 giờ. Kết quả thu được là hỗn hợp niken-silic oxit tinh thể. Vật liệu này có tiềm năng ứng dụng cao trong các phản ứng hóa học hữu cơ, đặc biệt là trong phản ứng khử p-Nitrophenol (p-NP) bằng NaBH4. Việc nghiên cứu và phát triển vật liệu Ni-SiO2 không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn nâng cao hiệu quả của các phản ứng hóa học trong công nghiệp.

1.1. Tính chất của vật liệu Ni SiO2

Vật liệu Ni-SiO2 có nhiều tính chất nổi bật như hoạt tính xúc tác cao và khả năng chọn lọc tốt trong các phản ứng hóa học. Hoạt tính xúc tác của vật liệu này được xác định thông qua các thí nghiệm thực nghiệm, cho thấy khả năng làm mất màu dung dịch p-NP trong môi trường bazơ. Tính chất này rất quan trọng trong việc phát triển các quy trình hóa học hiệu quả và bền vững. Hơn nữa, việc sử dụng vật liệu nano trong xúc tác giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, từ đó nâng cao hiệu suất phản ứng.

II. Phản ứng hữu cơ và vai trò của xúc tác

Phản ứng hữu cơ, đặc biệt là phản ứng khử, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như hóa dược, hóa nông và sản xuất thực phẩm. Xúc tác là yếu tố quyết định giúp tăng tốc độ phản ứng mà không bị tiêu hao trong quá trình. Vật liệu Ni-SiO2 được nghiên cứu nhằm thay thế các xúc tác kim loại quý hiếm, giúp giảm chi phí sản xuất. Việc sử dụng xúc tác niken không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn đảm bảo tính bền vững cho quy trình sản xuất. Các nghiên cứu cho thấy rằng xúc tác Ni-SiO2 có thể hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khác nhau, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng trong công nghiệp.

2.1. Ứng dụng của xúc tác Ni SiO2 trong phản ứng khử

Xúc tác Ni-SiO2 đã được chứng minh là có khả năng khử p-Nitrophenol (p-NP) bằng NaBH4 hiệu quả. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng xúc tác này có thể làm giảm đáng kể thời gian phản ứng và tăng cường hiệu suất khử. Điều này không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu mà còn trong ứng dụng thực tiễn, đặc biệt là trong việc xử lý nước thải và sản xuất hóa chất hữu cơ. Việc phát triển và tối ưu hóa quy trình tổng hợp xúc tác này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp hóa chất.

III. Đánh giá hiệu quả và tiềm năng ứng dụng

Nghiên cứu về vật liệu Ni-SiO2 cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các quy trình hóa học hiệu quả và bền vững. Việc sử dụng xúc tác này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn nâng cao hiệu suất phản ứng. Các kết quả khảo sát cho thấy rằng hoạt tính xúc tác của Ni-SiO2 có thể được cải thiện thông qua việc điều chỉnh các điều kiện tổng hợp. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các loại xúc tác khác, từ đó đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong ngành công nghiệp hóa chất.

3.1. Tương lai của vật liệu Ni SiO2 trong ngành công nghiệp

Với những ưu điểm vượt trội, vật liệu Ni-SiO2 có thể trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất. Việc nghiên cứu và phát triển thêm các loại xúc tác mới dựa trên nền tảng này sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu tác động đến môi trường. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và khảo sát sâu hơn về tính chất xúc tác của vật liệu này trong các phản ứng hóa học khác nhau.