Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng xúc tác AuCuZn để điều chỉnh tiêu thụ hydro trong phản ứng methanol bằng phương pháp TPR

• Tác giả: Le Anh Tu
• Người hướng dẫn: Dr. Duong Van Thao
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Bachelor of Environmental Science and Management
• Đề tài: Tổng hợp và ứng dụng xúc tác AuCuZn trong phản ứng methanol bằng phương pháp khử nhiệt độ lập trình TPR
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Taiwan

• ACKNOWLEDGMENT
• Abstract
• Contents
• 1. Rationale of the study
• 1.1. Aims of the study
• 1.2. Research questions and hypothesis
• 1.3. Limitation of the study
• 1.4. Definition of Terms
• 2. Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs)
• 3. Oxygen vacancies on CuZn catalyst
• 4. POM reaction over catalysts by different synthesis method
• 5. Materials and Equipments (Department of Biomedical Engineering and Environmental Sciences, National Tsing Hua University)
• 6. Catalyst preparation method
• 7. Transmission electron microscopy (TEM)
• 8. Temperature programmed reduction (TPR)
• 9. Results of synthesis catalyst
• 10. Results of transmission electron microscopy
• 11. Results of temperature programmed reduction
• 12. Discussion and conclusion
• 12.1. Transmission Electrons Microscopy
• 12.2. Temperature programmed reduction
• List of Figures
• List of Tables
• Abbreviations

I. Giới thiệu về xúc tác AuCuZn

Xúc tác AuCuZn là một trong những loại xúc tác kim loại được nghiên cứu nhiều trong lĩnh vực hóa học xúc tác, đặc biệt là trong phản ứng methanol. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và ứng dụng xúc tác AuCuZn trong phản ứng methanol bằng phương pháp khử nhiệt độ lập trình (TPR). Phương pháp này cho phép kiểm soát nhiệt độ và áp suất trong quá trình phản ứng, từ đó tối ưu hóa hiệu suất của xúc tác. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc sử dụng xúc tác kim loại như Au có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phản ứng và giảm thiểu sự hình thành CO, một sản phẩm phụ không mong muốn trong quá trình reforming methanol.

1.1. Tính chất và ứng dụng của xúc tác AuCuZn

Xúc tác AuCuZn có khả năng hoạt động tốt trong các phản ứng hóa học nhờ vào tính chất đặc biệt của các thành phần kim loại. Au được biết đến với khả năng giảm thiểu sự hình thành CO trong các phản ứng reforming, trong khi Cu và Zn đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hoạt tính xúc tác. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh tỷ lệ giữa các thành phần này có thể tạo ra các xúc tác với hiệu suất tối ưu cho các phản ứng như POM (Partial Oxidation of Methanol) và SRM (Steam Reforming of Methanol). Việc sử dụng xúc tác AuCuZn không chỉ giúp cải thiện hiệu suất phản ứng mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất nhờ vào việc giảm thiểu nhiệt độ khởi động cần thiết cho phản ứng.

II. Phương pháp khử nhiệt độ lập trình TPR

Phương pháp TPR là một kỹ thuật quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển xúc tác. Kỹ thuật này cho phép theo dõi sự thay đổi của xúc tác khi nhiệt độ tăng lên, từ đó xác định được các đặc tính xúc tác của vật liệu. Trong nghiên cứu này, TPR được sử dụng để đánh giá hiệu suất của xúc tác AuCuZn trong phản ứng methanol. Kết quả từ TPR cho thấy rằng việc bổ sung Au vào xúc tác có thể làm giảm nhiệt độ khởi động, từ đó cải thiện hiệu suất phản ứng. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các hệ thống reforming hiệu quả hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp.

2.1. Quy trình thực hiện TPR

Quy trình thực hiện TPR bao gồm việc chuẩn bị mẫu xúc tác, sau đó tiến hành khử nhiệt độ trong môi trường khí. Các thông số như tốc độ gia nhiệt, áp suất và thành phần khí được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Kết quả thu được từ TPR không chỉ cho thấy nhiệt độ khởi động mà còn cung cấp thông tin về sự hình thành các sản phẩm phụ như CO. Việc phân tích các dữ liệu này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của xúc tác và từ đó tối ưu hóa các điều kiện phản ứng.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả từ nghiên cứu cho thấy rằng xúc tác AuCuZn có khả năng giảm thiểu sự hình thành CO trong các phản ứng methanol. Cụ thể, khi tăng tỷ lệ Au trong xúc tác, lượng CO sinh ra giảm đáng kể. Điều này cho thấy rằng Au không chỉ đóng vai trò là một chất xúc tác mà còn có khả năng cải thiện tính chọn lọc của phản ứng. Các thí nghiệm cũng chỉ ra rằng nhiệt độ khởi động của phản ứng giảm khi có mặt của Au, điều này có thể giúp giảm chi phí năng lượng trong quá trình sản xuất. Những phát hiện này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các xúc tác hiệu quả hơn trong ngành công nghiệp hóa chất.

3.1. Ứng dụng thực tiễn của xúc tác AuCuZn

Xúc tác AuCuZn có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất năng lượng đến xử lý khí thải. Việc cải thiện hiệu suất của phản ứng methanol không chỉ giúp tăng cường hiệu quả sản xuất hydrogen mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm việc sử dụng trong các hệ thống fuel cell, nơi mà hydrogen được sản xuất từ methanol có thể cung cấp năng lượng sạch và hiệu quả. Hơn nữa, việc phát triển các xúc tác như AuCuZn có thể góp phần vào việc giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, từ đó hướng tới một tương lai bền vững hơn.