Luận án nghiên cứu xúc tác oxit mangan trong xử lý VOC ở nhiệt độ thấp

Tài liệu nghiên cứu Luận án nghiên cứu tổng hợp xúc tác trên cơ ở oxit mangan để xử lý voc ở nhiệt độ thấp, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Nguyễn Thị Mơ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Minh Cầm
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Xúc Tác Oxit Mangan Xử Lý VOC Ở Nhiệt Độ Thấp
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 0.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 0.2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN
• 0.3. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ VOC
• 1.1.1. Khái niệm về VOC
• 1.1.2. Nguồn gốc VOC
• 1.1.3. Tác hại của VOC
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH OXI HÓA XÚC TÁC VOC
• 1.2.1. Xúc tác cho quá trình oxi hóa VOC
• 1.2.1.1. Thành phần xúc tác
• 1.2.1.1.1. Tâm xúc tác
• 1.2.1.1.2. Pha hoạt động kim loại quý
• 1.2.1.1.3. Pha hoạt động oxit kim loại
• 2. CHƯƠNG II: TỔNG HỢP VẬT LIỆU
• 2.1. Tổng hợp MnOx bằng các phương pháp khác nhau
• 2.2. Tổng hợp MnO2 bằng phương pháp oxi hóa khử thủy nhiệt với điều kiện tổng hợp khác nhau để nghiên cứu quá trình chuyển pha
• 2.3. Tổng hợp xúc tác MnO2 pha tạp Cu
• 2.4. Tổng hợp xúc tác CuO-MnOx trên bentonit
• 2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
• 2.5.1. Phương pháp phân tích nhiễu xạ Rơntgen (XRD)
• 2.5.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR)
• 2.5.3. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 (BET)
• 2.5.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.5.5. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HRTEM)
• 2.5.6. Phương pháp khử hiđro theo chương trình nhiệt độ (TPR-H2)
• 2.5.7. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX/EDS)
• 2.5.8. Phương pháp phổ quang điện tử tia X (XPS)
• 2.5.9. Phân tích nhiệt vi sai (TGA)
• 2.6. NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU
• 2.6.1. Nghiên cứu hoạt tính xúc tác. Oxi hóa m-xylen trên vật liệu MnO2 trong dòng khí không chứa oxi
• 2.6.2. Nghiên cứu hoạt tính của xúc tác của vật liệu đối với phản ứng oxi hóa m-xylen trong các chế độ nâng nhiệt và hạ nhiệt
• 2.6.3. Nghiên cứu độ bền của xúc tác theo thời gian
• 2.6.4. Nghiên cứu độ lặp lại của xúc tác
• 2.6.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của hơi nước
• 2.6.6. Nghiên cứu khả năng hấp phụ m-xylen trên vật liệu MnO2
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP OXIT MANGAN MnOx
• 3.1.1. Cấu trúc của MnOx tổng hợp theo các phương pháp khác nhau
• 3.1.2. Hình thái học của MnOx tổng hợp theo các phương pháp khác nhau. Hoạt tính xúc tác của MnOx tổng hợp theo các phương pháp khác nhau trong phản ứng oxi hóa m-xylen
• 3.2. QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA CỦA MnO2
• 3.2.1. Nghiên cứu quá trình chuyển pha của MnO2
• 3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol giữa KMnO4 và Mn(NO3)2
• 3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt
• 3.2.4. Ảnh hưởng của cấu trúc đến thành phần nguyên tố của MnO2
• 3.2.5. Ảnh hưởng của cấu trúc đến tính chất oxi hóa khử của MnO2
• 3.2.6. Ảnh hưởng của cấu trúc đến hoạt tính xúc tác của MnO2
• 3.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH OXI HÓA m-XYLEN TRÊN XÚC TÁC MnO2
• 3.3.1. Kết quả quá trình hấp phụ m-xylen trên MnO2
• 3.3.2. Sản phẩm của phản ứng oxi hóa m-xylen trên xúc tác MnO2
• 3.3.3. Vai trò của oxi hoạt động bề mặt trong quá trình oxi hóa m-xylen trên MnO2
• 3.4. XÚC TÁC MnO2 PHA TẠP Cu
• 3.4.1. Kết quả XRD của Cu-MnO2
• 3.4.2. Kết quả FTIR của Cu-MnO2
• 3.4.3. Kết quả TEM và HRTEM của Cu-MnO2
• 3.4.4. Kết quả BET của Cu-MnO2
• 3.4.5. Kết quả EDX của Cu-MnO2
• 3.4.6. Kết quả XPS của Cu-MnO2
• 3.4.7. Kết quả TPR-H2 của Cu-MnO2
• 3.4.8. Chuyển hóa m-xylen trên vật liệu Cu-MnO2
• 3.5. NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN CỦA XÚC TÁC Cu-MnO2 ĐỐI VỚI PHẢN ỨNG OXI HÓA m-XYLEN
• 3.5.1. Hoạt tính xúc tác của vật liệu trong hai chế độ nâng nhiệt và hạ nhiệt
• 3.5.2. Độ bền xúc tác theo thời gian
• 3.5.3. Độ lặp lại của xúc tác
• 3.5.4. Ảnh hưởng của hơi nước
• 3.6. XÚC TÁC HỖN HỢP Cu-MnO2 TRÊN CHẤT MANG BENTONIT
• 3.6.1. Kết quả XRD của CuMn-Bent
• 3.6.2. Kết quả TEM của CuMn-Bent
• 3.6.3. Kết quả TPR-H2 của CuMn-Bent
• 3.6.4. Kết quả xác định hoạt tính xúc tác của CuMn-Bent với phản ứng oxi hóa m-xylen
• KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• appendix.1. Những đóng góp mới của đề tài luận án
• appendix.2. Những kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về xúc tác oxit mangan

Xúc tác oxit mangan đã trở thành một trong những lựa chọn hàng đầu trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) nhờ vào tính hiệu quả và thân thiện với môi trường. Xúc tác oxit mangan không chỉ có khả năng oxi hóa mạnh mà còn có thể hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ thấp. Điều này giúp giảm thiểu năng lượng tiêu thụ trong quá trình xử lý VOC, một yếu tố quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi mà việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường ngày càng được chú trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất xử lý VOC của oxit mangan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc, hình thái học và trạng thái oxi hóa của vật liệu. Việc hiểu rõ về các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quá trình xử lý VOC, từ đó nâng cao hiệu quả của nghiên cứu xúc tác.

II. Tổng quan về VOC và tác hại của chúng

Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm không khí. Chúng có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm hoạt động công nghiệp, giao thông và các sản phẩm tiêu dùng. VOC không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, gây ra các bệnh về hô hấp, ung thư và các vấn đề về thần kinh. Việc kiểm soát và xử lý VOC là một nhiệm vụ cấp bách trong các lĩnh vực công nghiệp và môi trường. Hóa học môi trường đã chỉ ra rằng việc xử lý VOC bằng xúc tác oxit mangan có thể giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của chúng đến sức khỏe và môi trường. Do đó, nghiên cứu về quá trình oxi hóa xúc tác VOC là rất cần thiết.

III. Cơ chế hoạt động của xúc tác oxit mangan

Cơ chế hoạt động của xúc tác oxit mangan trong quá trình oxi hóa VOC chủ yếu dựa trên khả năng chuyển đổi giữa các trạng thái oxi hóa khác nhau của mangan. Khi xúc tác oxit mangan tiếp xúc với VOC, các phản ứng oxi hóa diễn ra, dẫn đến việc chuyển hóa VOC thành các sản phẩm không độc hại như CO2 và H2O. Quá trình oxi hóa này không chỉ hiệu quả mà còn có thể thực hiện ở nhiệt độ thấp, giúp tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc pha tạp các kim loại khác như Cu vào oxit mangan có thể nâng cao hoạt tính xúc tác, mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các hệ xúc tác hiệu quả hơn cho việc xử lý VOC.

IV. Ứng dụng thực tiễn của xúc tác oxit mangan

Xúc tác oxit mangan đã được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý khí thải công nghiệp, đặc biệt là trong việc xử lý VOC. Các nghiên cứu cho thấy rằng công nghệ xử lý VOC bằng oxit mangan không chỉ hiệu quả mà còn tiết kiệm chi phí vận hành. Việc sử dụng oxit mangan trong các hệ thống xử lý khí thải giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời cải thiện chất lượng không khí. Hơn nữa, với khả năng hoạt động ở nhiệt độ thấp, oxit mangan có thể được tích hợp vào nhiều quy trình công nghiệp hiện đại, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường. Điều này chứng tỏ rằng nghiên cứu xúc tác không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại lợi ích thực tiễn lớn cho xã hội.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN.

2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. TỔNG QUAN TÀI LIỆU. TỔNG QUAN VỀ VOC. Khái niệm về VOC.

Nguồn gốc VOC. Tác hại của VOC. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH OXI HÓA XÚC TÁC VOC. Xúc tác cho quá trình oxi hóa VOC.

Cơ chế của phản ứng xúc tác. TỔNG QUAN VỀ OXIT MANGAN. Đặc điểm cấu trúc của oxit mangan. Tính chất và ứng dụng của oxit mangan.

Các phƣơng pháp tổng hợp oxit mangan. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC. Tình hình nghiên cứu ở nƣớc ngoài. Tình hình nghiên cứu ở trong nƣớc.

31 CHƢƠNG II. TỔNG HỢP VẬT LIỆU. Tổng hợp MnOx bằng các phƣơng pháp khác nhau. Tổng hợp MnO2 bằng phƣơng pháp oxi hóa khử thủy nhiệt với điều kiện tổng hợp khác nhau để nghiên cứu quá trình chuyển pha.

Tổng hợp xúc tác MnO2 pha tạp Cu. Tổng hợp xúc tác CuO-MnOx trên bentonit. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐẶC TRƢNG VẬT LIỆU. Phƣơng pháp phân tích nhiễu xạ Rơntgen (XRD).

Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (FTIR). Phƣơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 (BET). Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HRTEM).

Phƣơng pháp khử hiđro theo chƣơng trình nhiệt độ (TPR-H2). Phƣơng pháp phổ tán sắc năng lƣợng tia X (EDX/EDS). Phƣơng pháp phổ quang điện tử tia X (XPS). Phân tích nhiệt vi sai (TGA).

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU. Nghiên cứu hoạt tính xúc tác. Oxi hóa m-xylen trên vật liệu MnO2 trong dòng khí không chứa oxi. Nghiên cứu hoạt tính của xúc tác của vật liệu đối với phản ứng oxi hóa m-xylen trong các chế độ nâng nhiệt và hạ nhiệt.

Nghiên cứu độ bền của xúc tác theo thời gian. Nghiên cứu độ lặp lại của xúc tác. Nghiên cứu ảnh hƣởng của hơi nƣớc. Nghiên cứu khả năng hấp phụ m-xylen trên vật liệu MnO2.

44 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP OXIT MANGAN MnOx. Cấu trúc của MnO x tổng hợp theo các phƣơng pháp khác nhau.

Hình thái học của MnOx tổng hợp theo các phƣơng pháp khác nhau. Hoạt tính xúc tác của MnO x tổng hợp theo các phƣơng pháp khác nhau trong phản ứng oxi hóa m-xylen. QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA CỦA MnO2. Nghiên cứu quá trình chuyển pha của MnO 2.

Ảnh hƣởng của tỉ lệ mol giữa KMnO4 và Mn(NO3)2. Ảnh hƣởng của thời gian thủy nhiệt. Ảnh hƣởng của cấu trúc đến thành phần nguyên tố của MnO 2. Ảnh hƣởng của cấu trúc đến tính chất oxi hóa khử của MnO2.

Ảnh hƣởng của cấu trúc đến hoạt tính xúc tác của MnO 2. ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH OXI HÓA m-XYLEN TRÊN XÚC TÁC MnO2. Kết quả quá trình hấp phụ m-xylen trên MnO2. Sản phẩm của phản ứng oxi hóa m-xylen trên xúc tác MnO2.

Vai trò của oxi hoạt động bề mặt trong quá trình oxi hóa m-xylen trên MnO 2 78 III. XÚC TÁC MnO2 PHA TẠP Cu. Kết quả XRD của Cu-MnO2. Kết quả FTIR của Cu-MnO2.

Kết quả TEM và HRTEM của Cu-MnO2. Kết quả BET của Cu-MnO2. Kết quả EDX của Cu-MnO2. Kết quả XPS của Cu-MnO2.

Kết quả TPR-H2 của Cu-MnO2. Chuyển hóa m-xylen trên vật liệu Cu-MnO2. NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN CỦA XÚC TÁC Cu-MnO2 ĐỐI VỚI PHẢN ỨNG OXI HÓA m-XYLEN. Hoạt tính xúc tác của vật liệu trong hai chế độ nâng nhiệt và hạ nhiệt.

Độ bền xúc tác theo thời gian. Độ lặp lại của xúc tác. Ảnh hƣởng của hơi nƣớc. XÚC TÁC HỖN HỢP Cu-MnO2 TRÊN CHẤT MANG BENTONIT.

Kết quả XRD của CuMn-Bent. Kết quả TEM của CuMn-Bent. Kết quả TPR-H2 của CuMn-Bent. Kết quả xác định hoạt tính xúc tác của CuMn-Bent với phản ứng oxi hóa m- xylen.

109 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO. Những đóng góp mới của đề tài luận án. Những kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo. 111 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.

112 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 112 vi DAN MỤC CÁC KÝ IỆU VIẾT TẮT BET : Brunauer – Emmett – Teller BTX : benzen, toluen, xylen DRE : destruction removal efficiency EDS : Energy-dispersive X-ray spectroscopy EDX : Energy Dispersive X FID : Flame ionization detector FWHM : Full width at half maximum HR-TEM : High Resolution -Transmission Electron Microscopy L-H : Langmuir-Hinshelwood MMT : monmorillonit MQTB : mao quản trung bình MVK : Mars van Krevelen OMS : octahedral molecular sieves PILC : pillared interlayered clays RFR : Reverse Flow Reactor TCD : Thermal Conductivity Detector TEM : Transition Electron microscopy TGA : Themal Gravimetric Analysis TPR-H2 : Temperature programmed reduction of hydrogen VOC : Volatile organic compounds vii DANH MỤC BẢNG Bảng III. Tính chất xốp của 1-1-MnO2; 3-1-MnO2; 6-1-MnO2. Tính chất xốp của 30min-MnO2; 2h-MnO2 ; 12h-MnO2.

Thành phần nguyên tố của δ-MnO2, δ→α-MnO2 và α-MnO2. Kết quả phân tích phổ XPS của δ-MnO2, δ→α-MnO2 và α-MnO2. Lƣợng hiđro tiêu thụ của δ-MnO2, δ→α-MnO2 và α-MnO2. Phần trăm nguyên tố của MnO2 trƣớc và sau phản ứng.

Kết quả phân tích phổ XPS của MnO2 trƣớc và sau phản ứng. Tính chất xốp của bề mặt MnO2 và 1Cu-MnO2. Phần trăm các nguyên tố theo EDX của MnO2 và 1Cu-MnO2. Kết quả phân tích phổ XPS của MnO2 trƣớc và sau phản ứng.

Hiđro tiêu thụ của MnO2 và 1Cu-MnO2. Lƣợng hiđro tiêu thụ của MnO2, 1Cu-MnO2, 10Mn-Bent, 1Cu10Mn-Bent. 107 viii DANH MỤC HÌNH Hình I. Cơ chế Langmuir-Hinshelwood, cơ chế Eley-Rideal, cơ chế Mars-van Krevelen.

Đơn vị cấu trúc của oxit mangan. Cấu trúc lớp của birnessite.Tấm birnessite lục lăng với các lỗ trống.Các cấu trúc ống của oxit mangan. Quá trình hấp thu chì bằng oxit mangan. Các cơ chế khả thi với phản ứng oxi hóa VOC trên oxit mangan.

Sơ đồ hệ phản ứng vi dòng. Giản đồ XRD của MnOx tổng hợp bằng các tác nhân khác nhau. Phổ FTIR của MnOx tổng hợp bằng các tác nhân khác nhau. Ảnh TEM của MnOx tổng hợp bằng các tác nhân khác nhau.

Hoạt tính xúc tác của MnOx tổng hợp theo các phƣơng pháp khác nhau đối với phản ứng oxi hóa m-xylen. Giản đồ XRD của các mẫu 6-1-MnO2; 4-1-MnO2; 3-1-MnO2 ; 2-1-MnO2; 1-1-MnO2; 1-1,5-MnO2. Phổ FTIR của 6-1-MnO2; 4-1-MnO2; 3-1-MnO2; 2-1-MnO2; 1-1-MnO2; 1- 1,5-MnO2. Ảnh TEM của 6-1-MnO2; 4-1-MnO2; 3-1-MnO2; 2-1-MnO2; 1-1-MnO2; 1-1,5-MnO2.

Ảnh HRTEM của 6-1-MnO2 (a,b); 3-1-MnO2 (c,d); 1-1-MnO2 (e, f, g) 55 Hình III. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 ở 77K của 1-1-MnO2; 3-1- MnO2 ; 6-1-MnO2. 56 ix Hình III. Đƣờng phân bố độ rộng mao quản của 1-1-MnO2; 3-1-MnO2 ; 6-1-MnO2.

Giản đồ XRD của 30min-MnO2; 1h-MnO2; 2h-MnO2 ; 4h-MnO2 ; 8h- MnO2; 12h-MnO2. Phổ FTIR của 30min-MnO2; 1h-MnO2; 2h-MnO2 ; 4h-MnO2 ; 8h-MnO2; 12h-MnO2. Ảnh TEM của 30min-MnO2; 1h-MnO2; 2h-MnO2 ; 4h-MnO2 ; 8h-MnO2; 12h-MnO2. Ảnh HRTEM của 30min-MnO2; 2h-MnO2 ; 12h-MnO2.

Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 ở 77K của 30min-MnO2; 2h- MnO2; 12h-MnO2. Đƣờng phân bố độ rộng mao quản của 30min-MnO2; 2h-MnO2 ; 12h- MnO2. Giản đồ EDX của δ-MnO2 (a), δ→α-MnO2 (b) và α-MnO2 (c). Phổ XPS Mn 2p của δ-MnO2, δ→α-MnO2 và α-MnO2.

Phổ XPS O 1s của của δ-MnO2, δ→α-MnO2 và α-MnO2. Giản đồ TPR-H2 của δ-MnO2, δ→α-MnO2 và α-MnO2. Hoạt tính xúc tác của δ-MnO2 đối với phản ứng oxi hóa m-xylen khi tỉ lệ KMnO4 : Mn(NO3)2 thay đổi: 6-1-MnO2; 4-1-MnO2. Hoạt tính xúc tác của α-MnO2 đối với phản ứng oxi hóa m-xylen khi tỉ lệ KMnO4 : Mn(NO3)2 thay đổi: 2-1-MnO2; 1-1-MnO2; 1-1,5-MnO2.

Hoạt tính xúc tác của δ-MnO2; δα-MnO2 và α-MnO2 đối với phản ứng oxi hóa m-xylen. Đƣờng cong hấp phụ m-xylen trên MnO2 ở 50oC và 100oC. Kết quả FTIR của mẫu CO2 chuẩn (a) và các mẫu khí trƣớc và sau phản ứng oxi hóa m-xylen trên xúc tác MnO2 ở 220oC (b). Phổ FTIR của các mẫu khí m-xylen/N2 sau khi đi qua xúc tác MnO2 ở nhiệt độ 220oC.

Phổ IR của các mẫu khí khi cho m-xylen/N2 đi qua xúc tác MnO2 ở nhiệt độ 220oC lần thứ 2 (sau khi xúc tác đã đƣợc hoạt hóa lại). Chuyển hóa m-xylen ở 220oC trên MnO2 trong khí mang N2. Giản đồ EDX của MnO2 trƣớc (a) và sau (b) phản ứng. Phổ XPS Mn 2p của MnO2 trƣớc và sau phản ứng.

Phổ XPS O 1s của MnO2 trƣớc và sau phản ứng. Giản đồ XRD của MnO2, 0,5Cu-MnO2, 1Cu-MnO2, và 2Cu-MnO2. Giản đồ XRD của MnO2, 0,5Cu-MnO2, 1Cu-MnO2, và 2Cu-MnO2. Ảnh TEM của 0,5Cu-MnO2, 1Cu-MnO2, 2Cu-MnO2.

Ảnh HRTEM của 1Cu-MnO2. Giản đồ hấp phụ-khử hấp phụ N2 ở 77K của MnO2 và 1Cu-MnO2. Đồ thị phân bố kích thƣớc mao quản của MnO2 và 1Cu-MnO2. Giản đồ EDX của MnO2 và 1Cu-MnO2.

Phổ XPS Cu 2p của 1Cu-MnO2. Phổ XPS Mn 2p của MnO2 và 1Cu-MnO2. Phổ XPS O 1s của MnO2 và 1Cu-MnO2. Giản đồ TPR-H2 của MnO2 và 1Cu-MnO2.

Hoạt tính xúc tác của các mẫu Cu-MnO2 trong phản ứng oxi hóa m-xylen. Giản đồ TGA và DTA của 1Cu-MnO2 trong không khí và Ar. Hoạt tính xúc tác của 1Cu-MnO2 đối với quá trình oxi hóa m-xylen khi thực hiện phản ứng ở chế độ nâng nhiệt và hạ nhiệt. Hoạt tính của xúc tác 1Cu-MnO2 đối với phản ứng oxi hóa m-xylen theo thời gian.

Độ lặp của xúc tác 1Cu-MnO2 đối với phản ứng oxi hóa m-xylen. 100 xi Hình III. Giản đồ XRD của1Cu-MnO2 sau 7 chu kỳ. Ảnh TEM của 1Cu-MnO2 trƣớc khi thực hiện phản ứng và sau 7 chu kỳ.

Ảnh hƣởng của hơi nƣớc đối với quá trình oxi hóa m-xylen trên 1Cu- MnO2. Giản đồ XRD của các mẫu CuMn-Bent với hàm lƣợng Cu khác nhau. Ảnh TEM của các mẫu CuMn-Bent. Giản đồ TPR-H2 của MnO2, 1Cu-MnO2, 10Mn-Bent, 1Cu10Mn-Bent.

Hoạt tính xúc tác của CuMn –Bent với hàm lƣợng Cu khác nhau đối với phản ứng oxi hóa m-xylen. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Oxit mangan đang ngày càng thu hút đƣợc sự quan tâm đặc biệt trong các ứng dụng xử lý chất thải ô nhiễm do tính thân thiện với môi trƣờng, sự linh hoạt trong cấu trúc và nhiều tính chất đặc biệt nhƣ hấp phụ, xúc tác, khả năng trao đổi ion…[28, 32, 44, 97, 98, 107]. Mangan là kim loại đa hóa trị vì vậy sự biến đổi giữa Mn2+ ↔ Mn3+ ↔ Mn4+ rất linh hoạt. Oxit mangan có thế oxi hóa cao, E0(Mn4+/Mn2+) = 1,23V, nên có thể tham gia vào nhiều phản ứng oxi hóa khác nhau [30, 69, 70, 107, 133].

Hơn nữa, khả năng dễ điều khiển số chiều, kích thƣớc, cấu trúc tinh thể có thể mang lại cho vật liệu những tính chất mới nhƣ sự thay đổi trong hoạt tính bề mặt.