Nghiên cứu Tổng hợp vật liệu Ti-SBA-15 từ thủy tinh

lỏng Việt Nam và tính chất xúc tác trong phản ứng

oxi hóa
-pinen

Summary

A new method to prepare mesoporous material Ti-SBA-15, which was expected to be a

commercial synthesis was presented. The obtained Ti-SBA-15 with hexagonal structure were

successfully prepared by using sodium silicate and nontoxic precursors, which are low cost

and available in Vietnam. These materials were characterized by different techniques such as

XRD, IR, BET, SEM, HRTEM, UV-VIS. It shown that Ti-SBA-15 have very uniform pore size

(3.5- 9.5 nm). These catalysts were tested in the oxidation reaction
-pinene with hydrogen

peroxide as oxidation agent. The results shown that Ti-SBA-15 had activity and stability

higher than Ti-MCM-41 under lower reaction temperature than other oxide catalysts. This

commercial preparation method is a great potential background to scale-up and apply

mesoporous material Ti-SBA-15 in fine chemistry and pharmaceutical chemistry.

I - Mở đầu

Vật liệu silica chứa titan (Ti-MCM-41, Ti-

SBA-15 .) đ đ ợc biết nh một loại xúc tác rất

tốt cho các phản ứng oxi hóa các anken với tác

nhân H2O2 trong pha lỏng ở điều kiện mềm [1,

2, 5]. Vấn đề đánh giá hoạt tính của Ti-SBA-15

trong phản ứng oxi hóa
-pinen, một hợp chất

có trong dầu thông Việt Nam nhằm điều chế các

sản phẩm
-pinen oxit vG các hợp chất chứa oxi

khác phục vụ cho ngGnh d ợc phẩm, ngGnh

polyme rất có ý nghĩa trong khoa học vG thực

tiễn Việt Nam. Tuy nhiên, việc tổng hợp SBA-

15 nói chung vG Ti-SBA-15 nói riêng từ nguồn

silic ankoxit nh TEOS, TMOS . lGm giá thGnh

của vật liệu tăng cao. Vì vậy vấn đề tìm ra một

quy trình tổng hợp Ti-SBA-15 từ sodium silicat

nhằm lGm giảm giá thGnh vật liệu lG rất cần

thiết.

Trong công trình nGy chúng tôi trình bGy một

ph ơng pháp tổng hợp vật liệu mao quản trung

bình SBA-15 chứa Ti đi từ nguồn thuỷ tinh lỏng

Việt Nam. Đây lG một ph ơng pháp tổng hợp vật

liệu Ti-SBA-15 theo định h ớng công nghệ vG

th ơng mại hóa sản phẩm, lần đầu tiên thực hiện

tại Việt Nam. Vật liệu xúc tác Ti-SBA-15 đ đ ợc

đánh giá hoạt tính vG kiểm tra độ bền thuỷ nhiệt

thông qua phản ứng oxi hóa
-pinen (từ dầu thông

Việt Nam) cho kết quả rất khả quan lGm cơ sở

khoa học trong nghiên cứu chuyển qui mô vG ứng

dụng công nghiệp.

II - Thực nghiệm

1. Tổng hợp vật liệu

Hóa chất sử dụng: thuỷ tinh lỏng Việt Nam,

dung dịch H2SO4 98%, chất hoạt động bề mặt

P123 (Pluronic) EO20P::19Ù16::O20, tetra-n-butyl

octhotitanat (TBOT) C16H36O4Ti, isopropanol,

n ớc cất. Qui trình tổng hợp: Chất hoạt động bề mặt

đ ợc hoG tan với n ớc cất vG khuấy ở 40o

C đến

khi tan hoGn toGn tạo dung dịch trong suốt.

Thuỷ tinh lỏng vG TBOT đ ợc đ a vGo hỗn hợp

trên ở nhiệt độ phòng vG khuấy thêm ít nhất 2 h

nữa. Thêm axit H2SO4 vG khuấy mạnh. Kết tủa

trắng tạo thGnh tiếp tục đ ợc khuấy ở nhiệt độ

phòng trong khoảng 12 h vG đ ợc lGm giG ở

80o

C trong vòng 24 h. Sau đó hỗn hợp đ ợc lọc

lấy pha rắn, rửa bằng n ớc cất, sấy khô ở 80o

C,

nung ở 550o

C trong 6 giờ. Các mẫu vật liệu Ti-

SBA-15 đ ợc tổng hợp với sự thay đổi tỉ lệ Si/Ti

đ ợc đ a ra ở bảng 1. Các mẫu Ti-MCM-41, Ti-

HMS (để so sánh) đ ợc tổng hợp theo ph ơng

pháp ở tGi liệu .

bằng các ph ơng pháp: phổ nhiễu xạ Rơnghen

(XRD), phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR), ph ơng

pháp đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ Nitơ

(BET), hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao

(HRTEM), hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hấp

thụ electron (UV-VIS), phổ tán xạ Raman. Kết

quả đ ợc trình bGy trên các hình 1, 2, 3, 4 vG 5

vG bảng 2.

Phản ứng oxi hóa
-pinen với xúc tác tổng

hợp đ ợc thực hiện ở 55o

C, theo tỉ lệ mol của
-

pinen : dung môi cloroform : H2O2 t ơng ứng lG

1: 3,6 : 1,2. Sản phẩm phản ứng đ ợc phân tích

trên máy GC-MS (HP5890 Series II, cột

HP5989B MS) tại Viện Hóa học, Viện Khoa họ