Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính xúc tác của hệ Cu/bentonit chống lớp cho phản ứng oxi hóa CO

 Tạp chí Hóa học, 54(5): 652-657, 2016 
DOI: 10.15625/0866-7144.2016-00382 
652 
Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính xúc tác của 
hệ Cu/bentonit chống lớp cho phản ứng oxi hóa CO 
Lương Thị Thu Thủy*, Lê Minh Cầm 
Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 
Đến Tòa soạn 25-02-2016; Chấp nhận đăng 25-10-2016 
Abstract 
Montmorillonite clay was intercalated and pillared by polycation Al, then used as a support for copper and cerium 
oxides catalytic systems. The pillared bentonite as well as pillared bentonite supported-catalysts was characterized by 
means of XRD, SEM, BET and TGA. The prepared catalysts were tested for the oxidation process of CO. The pillared 
bentonite is proved to make a better support than parent clay since it can improve the CO conversion from 13 % over 
Ce-Cu/Bent-TC to 70 % over Ce-Cu/Bent-Al with the same amount of the active oxides. By introducing 2 % Ce (Ce-
Cu/Bent-Al), a higher CO conversion was found at temperature as low as 250 
o
C in comparison to that over Cu/Bent-Al 
sample. In addition, the impregnation method had created a more active Ce than Ce adding direct into the intercalation 
solution, the catalyst not only showed its activity at a lower temperature but also gave a higher CO conversion. The 
catalyst was then tested for 3 times and showed a potential in reuse. 
Keywords. Pillared bentonite, CO oxidation, cesium oxide. 
1. MỞ ĐẦU 
Hàng năm, hàng trăm triệu tấn khí cacbon 
monoxide (CO) thải vào môi trường gây nhiều hậu 
quả nghiêm trọng đến sức khỏe con người [1]. Bên 
cạnh nguồn phát thải tự nhiên, CO còn được sinh ra 
do sự cháy không hoàn toàn các chất có chứa cacbon 
ở động cơ đốt trong của ô tô xe máy, lò đốt công 
nghiệp, lò đốt rác thải. Để đáp ứng các yêu cầu tiêu 
chuẩn về khí thải, nhiều phương pháp xử lý đã được 
nghiên cứu và một số đã được thương mại hóa [2]. 
Một trong những biện pháp xử lý hiệu quả CO là oxi 
hóa thành CO2 với sự có mặt của chất xúc tác [3]. 
Cho đến nay, hầu hết những xúc tác được 
nghiên cứu cho quá trình oxi hóa CO là xúc tác dựa 
trên kim loạ 4], đặc biệt là Pt và Au. Au trên 
chất mang oxit mặc dù có hoạt tính rất tốt nhưng lại 
đòi hỏi hàm lượng lớn (wt. 5%) và không thích hợp 
với tốc độ dòng cao [5]; Au và Pt đều bị mất hoạt 
tính nhanh trong môi trường CO2 hoặc hơi nước 
[6,7]. Do giá thành cao nên kim loạ ị hạn chế 
trong ứng dụng thực tiễn và đang dần được thay thế 
bởi kim loại chuyển tiếp [8]. Trong số đó, Cu được 
đề cập nhiều nhất do tính khử cao và có thể chuyển 
hóa CO ở nhiệt độ thấp [9]. Các nghiên cứu cho thấy 
hoạt tính xúc tác của CuO phụ thuộc vào trạng thái 
oxi hóa của Cu và đặc biệt vào bản chất chất mang. 
Một số chất mang thông dụng là CeO2, ZrO2, zeolit, 
vật liệu mao quản trung bình, cacbon.... Sự tăng hoạt 
tính xúc tác của Cu khi được mang trên những oxit 
có tính khử như CeO2 được lý giải là do hiệu ứng 
hiệp đồng xúc tác nhờ sự phân tán tốt của CuO trên 
CeO2 dẫn đến khả năng bị khử ở nhiệt độ thấp hơn so 
với CuO [10]. 
Bentonit là loại sét tự nhiên có thành phần 
chính là montmorilonit, được sử dụng trong nhiều 
ngành công nghiệp, thực phẩm, xây dựng, dầu khí... 
nhờ các đặc tính bề mặt và cấu trúc xốp của nó. Tuy 
nhiên, tính bền nhiệt của bentonit thấp.... Một trong 
những giải pháp cho vấn đề này là tạo các cột chống 
(pillar) oxit kim loại giữa các lớp sét khi trao đổi các 
cation ở giữa các lớp sét với polycation vô cơ có 
kích thước lớn (bentonit chống lớp). Trên bentonit 
chống lớp xuất hiện cấu trúc lỗ xốp mới và tăng 
cường một số tâm hoạt động. Như vậy, việc phối 
hợp sử dụng các kim loại chuyển tiếp và bentonit 
chống lớp sẽ dẫn đến sự hình thành các hệ xúc tác có 
hoạt tính cao, tính chọn lọc và độ bền tốt [11]. 
Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu 
tổng hợp vật liệu bentonit chống lớp, xác định các 
đặc trưng vật lý và hoạt tính xúc tác của nó trong 
phản ứng oxi hóa CO thành CO2. 
2. THỰC NGHIỆM 
2.1. Tổng hợp xúc tác 
Bentonit Cổ Định sau khi tinh chế (Bent-TC) 
 TCHH, 54(5) 2016 Lương Thị Thu Thủy và cộng sự 
653 
được sử dụng để tổng hợp bentonit chống lớp bằng 
polication kim loại gồm 2 bước: 
(i) Chuẩn bị các dung dịch chống polication Al dựa 
trên cơ sở phản ứng: 
13Al(NO3)3 + 32NaOH + 8H2O 
[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]Cl7 + 32NaNO3 
- Dung dịch chống polycation Al: Nhỏ từ từ 200 
mL NaOH 0,2 M vào 100 mL Al(NO3)3 0,2 M 
(khuấy từ với tốc độ 150 vòng/phút). Dung dịch 
được tiếp tục khuấy trong 2 giờ và già hóa ở 60 oC 
trong 3 giờ. Cuối cùng khuấy ở nhiệt độ phòng trong 
24 giờ thu được dung dịch chống polication Al. 
- Dung dịch chống polycation Al–Ce: thủ tục 
chuẩn bị hoàn toàn như trên, trong đó dung dịch 
NaOH 0,2 M được nhỏ từ từ vào dung dịch 
Al(NO3)3 0,2M chứa 10 % Ce (dạng Ce(NO3)2). 
(ii) Nhỏ dung dịch chống vào huyền phù Bent-
TC đã ngâm trương nở, khuấy tốc độ cao hỗn hợp 
trong 3 giờ, già hóa trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng. 
Kết tủa sau đó được lọc, rửa rồi sấy ở 60 oC trong 3 
giờ, thu được bentonit chống lớp. Với 2 loại dung 
dịch chống ở trên thu được 2 loại bentonit chống lớp 
tương ứng, ký hiệu lần lượt là Bent-Al và 
Bent-Al-Ce. 
Các mẫu xúc tác với hàm lượng 5%Cu, 2%Ce 
được tổng hợp bằng phương pháp tẩm Ce(NO3)2, 
Cu(NO3)2 lên các chất mang tương ứng: Cu/Bent-Al, 
Ce-Cu/Bent-Al, Ce-Cu/Bent-TC, Cu/Bent-Al-Ce. 
Sau khi tẩm, các mẫu được sấy ở 60 oC trong 3 giờ, 
lấy ra nghiền mịn rồi tiếp tục sấy ở 60 oC trong 5 
giờ. 
2.2. Xác định các đặc trưng hóa lý 
Giản đồ XRD được chụp trên máy D8 Advance 
Bruck. Ảnh SEM được chụp trên máy S4800- 
Hitachi. Bề mặt riêng và đặc trưng mao quản được 
xác định trên máy TRI START 3000 Micromertics. 
Giản đồ TPR-H2 được thực hiện trên máy 
AutoChem Micromeritics. Phép đo TGA được thực 
hiện trên máy DTG-60H Shimadzu. 
2.3. Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng oxi 
hóa CO 
Phản ứng chuyển hóa CO thành CO2 được thực 
hiện trên hệ phản ứng vi dòng với sắc ký khí RGA 7 
cột Ultra Thermo ở áp suất thường và nhiệt độ trong 
khoảng 70~300 oC. Xúc tác với khối lượng 0,3 g cho 
mỗi lần phản ứng được ép viên và đưa vào ống phản 
ứng bằng thạch anh với đường kính trong 1,5 cm. 
Lưu lượng dòng tổng là 20 mL/phút với tỷ lệ 
CO:O2:He = 1:0,5:18,5. Trước mỗi thí nghiệm, xúc 
tác được hoạt hóa trong dòng không khí ở 400 oC 
trong 3 giờ. Dựa vào tín hiệu trên sắc ký đồ, độ 
chuyển hóa của CO được xác định theo công thức: 
Độ chuyển hóa (%) 
o
CO CO
o
CO
V -V
= 100%
V
. 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Một số đặc trưng của vật liệu 
Giản đồ nhiễu xạ tia X của Bent-TC và Ben-Al 
được giới thiệu trên hình 1. Từ giản đồ XRD của 
Bent-TC cho thấy pic nằm trong khoảng góc quét 2θ 
= 2~7
o
 tương ứng với d001 = 15,033 Å đặc trưng cho 
montmorilonit (JCPDS card No. 13-0135) xuất hiện 
khá rõ nét. Ngoài ra, cường độ các pic nhiễu xạ tại 
2θ = 20,9 và 26,7o đặc trưng cho quartz (JCPDS card 
No. 89-8934) rất nhỏ (3,345 Å và 3,614 Å, không 
đưa ra ở đây). Điều đó cho thấy trong quá trình tinh 
chế, quartz bị loại bỏ đáng kể và hàm lượng 
montmorilonit được tăng lên. 
Hình 1: Giản đồ XRD của Bent-TC và Bent-Al 
Khi sử dụng polycation Al để chống lớp ta thấy 
pic đặc trưng của montmorilonit đã dịch chuyển từ 
2θ = 5,96o đến 5,02o, chứng tỏ Al đã chèn vào giữa 
các lớp sét. Khoảng cách giữa hai lớp cũng được 
“nong” rộng hơn (d100 = 17,575 Å) nhờ cột chống Al. 
Ảnh SEM của các mẫu vật liệu chế tạo được 
được trình bày trên hình 2. Bentonit tinh chế có cấu 
trúc lớp đặc trưng với hình thái dạng lá mỏng, mặt 
đối mặt, đặc sít. Khi được chống bởi polycation Al, 
các cation hydrat ở khoảng giữa các lớp được trao 
đổi với polycation Al dẫn đến cấu trúc mặt đối mặt 
bị thay đổi và kết cấu cạnh đối mặt và cạnh đối cạnh 
được hình thành làm tăng mức độ hỗn hợp của 
bentonit chống lớp. Ngoài ra, có thể thấy phương 
pháp đưa Ce lên mẫu không tạo nên sự khác biệt rõ 
nét về hình thái học của vật liệu (Mẫu Ce-Cu/Bent-
Al và mẫu Cu/Bent-Al-Ce). 
Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của 
các mẫu vật liệu được trình bày trên hình 3. Kết quả 
xác định bề mặt riêng và các đặc trưng mao quản 
được tóm tắt trong bảng 1. Các đường biểu diễn đều 
có dạng trễ thuộc loại IV theo sự phân loại của 
IUPAC [12] chứng tỏ các mẫu nghiên cứu thuộc loại 
vật liệu mao quản trung bình. Mẫu Bent-TC có 
đường trễ rộng nhất, cho thấy bentonit tinh chế có 
0 3 6 9 12
In
te
n
si
ty
 (
a.
u
.)
2 Theta (o) 
Bent-Al 
Bent-TC 
17,575 Å 
15,033 Å 
5
0
 TCHH, 54(5) 2016 Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính 
654 
hàm lượng mao quản trung bình rất lớn. Diện tích bề 
mặt riêng của bentonit tinh chế chỉ đạt 55 m2/g, 
trong đó diện tích mao quản trung bình chiếm ưu 
thế (42 m2/g), đường kính mao quản trung bình là 
9,284 nm, phù hợp tốt với những công bố của 
montmorilonit [13]. Ở mẫu Bent-Al, có sự tăng diện 
tích bề mặt riêng (131 m2/g) với phần đóng góp chủ 
yếu bởi mao quản trung bình (98 m2/g). Nhờ sự 
tương tác giữa Cu và Ce làm cho Cu phân tán tốt 
hơn dẫn tới diện tích bề mặt riêng của mẫu Ce-
Cu/Bent-Al tăng lên tới 174 m2/g. Các mẫu đều có 
tổng thể tích mao quản trung bình lớn hơn tổng thể 
tích vi mao quản, đó là do sự xuất hiện của các khe 
rỗng tạo nên bởi sự sắp xếp không đặc khít của các 
tiểu phân Cu và Ce. 
Hình 2: Ảnh SEM của các mẫu vật liệu chế tạo được 
Hình 3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 
ở 77 K của các mẫu vật liệu chế tạo được 
Sự phân bố mao quản của các mẫu vật liệu 
được giới thiệu trên hình 4. Có thể thấy vật liệu có 
mao quản rất phát triển, chứa chủ yếu là mao quản 
trung bình và mao quản lớn. Việc chống lớp và chế 
tạo các mẫu xúc tác từ bentonit tinh chế đã làm giảm 
lượng mao quản có kích thước lớn hơn 30 nm nhưng 
lại làm tăng lượng mao quản có độ rộng nhỏ hơn 30 
nm, làm tăng bề mặt riêng của các mẫu xúc tác. 
Lượng mao quản trung bình tăng dần theo thứ tự 
Cu/Bent-Al < Bent-Al < Ce-Cu/Bent-Al, trùng với 
thứ tự về diện tích bề mặt riêng của các mẫu xúc tác 
đã trình bày ở phần trước. 
Bảng 1: Bề mặt riêng và đặc trưng mao quản 
của các mẫu vật liệu 
Mẫu SBET 
(m2g-1) 
Smicro 
(m2g-1) 
SBJH 
(m2g-1) 
Vmicro 
(cm3g-1) 
VBJH 
(cm3g-1) 
Dmq 
(nm) 
Bent-TC 55 13 42 0,006 0,088 9,284 
Bent-Al 131 98 32 0,046 0,068 8,415 
Cu 
/Bent-Al 
79 49 29 0,023 0,047 6,296 
Ce-Cu 
/Bent-Al 
174 110 64 0,052 0,112 6,932 
Hình 4: Phân bố mao quản của các mẫu vật liệu 
Hình 5: Giản đồ TPR-H2 của mẫu Ce-Cu/Bent-Al 
Thực hiện phép đo TPR-H2 với mẫu tiêu biểu 
Ce-Cu/Bent-Al và kết quả được chỉ ra trên hình 5. 
Pic khử ở nhiệt độ thấp (Tmax = 224,4 
o
C, 225,9 
o
C) 
0
20
40
60
80
100
120
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Q
u
an
ti
ty
 A
d
so
rb
e
d
 (c
m
3 /
g 
ST
P
) 
Relative Pressure (p/po) 
Bent-TC
Bent-Al
Cu/Bent-Al
Ce-Cu/Bent-Al
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020
0.025
0 20 40 60 80
d
V
/d
W
 P
o
re
 V
o
lu
m
e
 (
cm
3 /
g.
n
m
) 
Pore Width (nm) 
Bent-TC
Bent-Al
Cu/Bent-Al
Ce-Cu/Bent-Al
10.0
10.2
10.4
10.6
10.8
11.0
11.2
11.4
150 200 250 300 350 400 450 500
 T
C
D
 C
o
n
ce
n
tr
at
io
n
Temperature (0C) 
224,4 0C 
251,5 0C 
225,9 0C 474,4 0C 
Bent-TC Bent-Al 
Ce-Cu/Bent-TC Cu/Bent-Al 
Ce-Cu/Bent-Al Cu/Bent-Al-Ce 
 TCHH, 54(5) 2016 Lương Thị Thu Thủy và cộng sự 
655 
được gán cho lớp mỏng CuO phân tán tốt trên bề 
mặt CeO2 và dễ dàng bị khử. Khả năng bị khử ở 
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ khử của CuO nguyên chất 
(266 
oC) đưa đến nhận định rằng các tiểu phân Cu 
này tồn tại riêng rẽ và liên kết với chất mang. Tổng 
thể tích H2 dùng cho vùng này chiếm đến 33,8 % 
(16,2 cm
3
/g) tổng thể tích H2 tiêu thụ cho quá trình 
khử. Vì thế có thể kết luận rằng, tâm hoạt tính Cu 
với sự hiệp trợ của Ce trên bentonit chống lớp được 
phân tán tốt và hứa hẹn hoạt tính xúc tác cao trong 
các quá trình oxi hóa. Vùng khử thứ hai ứng với 
nhiệt độ khử Tmax = 251,5 
o
C. Nhiệt độ khử này gần 
với nhiệt độ Tmax của CuO nguyên chất [14], vì thế 
có thể giả thiết rằng đây là sự khử của Cu ở sâu 
trong tinh thể hoặc các cluster Cu liên kết yếu với 
CeO2 bề mặt hoặc với bentonit. Vùng cuối cùng, 
vùng khử ở nhiệt độ cao, với Tmax = 474,4 
o
C có thể 
liên quan tới sự khử của Ce4+ bề mặt và sự khử của 
CeO2 trong xúc tác. Quá trình khử này có thể được 
xúc tiến nhờ sự có mặt của Cu. 
Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng và nhiệt vi 
sai của mẫu Ce-Cu/Bent-Al60 trong dòng không khí 
được trình bày trên hình 6. Có thể chia đường TGA 
thành 4 khoảng tương ứng với các sự giảm khối 
lượng: i) Sự giảm khối lượng ở vùng nhiệt độ 60 oC 
kèm theo sự xuất hiện pic thu nhiệt ở nhiệt độ 60 oC 
trên đường DTA được gán cho sự bay hơi nước hấp 
phụ trên bề mặt ngoài vật liệu; ii) Sự giảm khối 
lượng ở vùng nhiệt độ 230 oC cũng kèm theo một 
pic thu nhiệt được gán cho sự mất nước trong tinh 
thể; iii) sự giảm khối lượng tiếp theo trong vùng 
nhiệt độ 450-600 oC là sự dehydrat hóa của các 
polycation Al; iv) ở nhiệt độ cao hơn nữa vật liệu 
khá ổn định nhiệt. Như vậy nhiệt độ nung xúc tác và 
nhiệt độ làm việc của xúc tác có thể lên đến 500 oC. 
Hình 6: Giản đồ TGA-DTA của mẫu Ce-Cu/Bent-Al 
3.2. Khảo sát khả năng xúc tác cho quá trình oxi 
hóa CO của vật liệu tổng hợp được 
3.2.1. Tính ưu việt của bentonit chống lớp 
Để khảo sát tính chất này, hai mẫu xúc tác được 
tổng hợp với cùng tâm hoạt tính là 5 % Cu, được bổ 
sung thêm 2 % Ce mang lên hai chất mang bentonit 
tinh chế và bentonit chống lớp bởi polycation Al: 
Ce-Cu/Bent-TC và Ce-Cu/Bent-Al. Kết quả nghiên 
cứu hoạt tính xúc tác được chỉ ra trên hình 7. 
Hình 7: Độ chuyển hóa CO trên hai mẫu xúc tác 
Ce-Cu/Bent-TC và Ce-Cu/Bent-Al theo nhiệt độ 
Dễ thấy rằng độ chuyển hóa CO tăng khi nhiệt 
độ tăng và độ chuyển hóa bắt đầu từ nhiệt độ khá 
thấp (150 oC), chứng tỏ các mẫu xúc tác đều có hoạt 
tính tốt cho phản ứng này. Tuy nhiên, trong cùng 
điều kiện phản ứng như nhau, Ce-Cu/Bent-Al thể 
hiện hoạt tính tốt hơn rất nhiều Ce-Cu/Bent-TC, 
chuyển hóa của CO trên xúc tác Ce-Cu/Bent-Al đạt 
32 % ở 200 oC và lên tới 65 % khi nhiệt độ tăng 
thêm 50 
o
C, trong khi tốc độ chuyển hóa CO trên 
Ce-Cu/Bent-TC rất chậm, chỉ đạt 5 % ở 250 oC và 
tới 300 oC mới chỉ đạt 13 %. Tính năng vượt trội của 
bentonit chống lớp đã được chỉ ra ở phần đặc trưng 
vật liệu, sự chống lớp nhờ polycation Al nong rộng 
khoảng cách giữa các lớp sét làm tăng diện tích bề 
mặt riêng và đồng thời giúp cho các phân tử CO 
khuếch tán dễ dàng tới các tâm hoạt tính. 
3.2.2. Ảnh hưởng của Ce đến hoạt tính xúc tác 
2% Ce được đưa lên xúc tác bằng phương pháp 
tẩm và được so sánh với mẫu xúc tác Cu/Bent-Al, độ 
chuyển hóa CO trên các mẫu xúc tác được giới thiệu 
trên hình 8. Có thể thấy sự có mặt của Ce làm tăng 
khả năng xúc tác của Cu trên chất mang, ở 150 oC 
CO chỉ chuyển hóa được 5,5 % trên Cu/Bent-Al 
trong khi trên Ce-Cu/Bent-Al ở nhiệt độ này chuyển 
hóa của CO đã đạt 7,8 %. Khi nhiệt độ tăng lên đến 
220 
o
C, Ce-Cu/Bent-Al chuyển hóa được 50 % CO, 
còn Cu/Bent-Al chỉ chuyển hóa được 40 % CO. Sự 
trợ xúc tác của Ce với Cu đã được chỉ rõ qua phân 
tích giản đồ TPR-H2. Nhờ sự tương tác giữa Ce với 
Cu mà Cu phân tán tốt hơn, và do đó thể hiện hoạt 
tính xúc tác tốt ngay ở vùng nhiệt độ 180~220 oC, là 
vùng khử của CuO độc lập phân tán tốt trên CeO2. 
0
20
40
60
80
80 120 160 200 240 280 320
Đ
ộ
 c
h
u
yể
n
 h
ó
a 
(%
) 
Nhiệt độ (0C) 
Ce-Cu/Bent-Al
Ce-Cu/Bent-TC
 TCHH, 54(5) 2016 Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính 
656 
3.2.3. Ảnh hưởng của phương pháp tổng hợp đến 
hoạt tính xúc tác 
Ảnh hưởng của phương pháp tổng hợp đến hoạt 
tính xúc tác cũng được chỉ ra trên hình 8. Ce được 
đưa lên mẫu xúc tác theo hai cách: i) Ce đưa vào giai 
đoạn cuối cùng bằng cách tẩm cùng với muối Cu lên 
bentonit đã chống lớp (Ce-Cu/Bent-Al) và ii) Ce 
được đưa vào giai đoạn đầu khi tạo dung dịch 
polycation nhôm để chống lớp (Cu/Bent-Al-Ce).Dễ 
thấy việc đưa thêm Ce bằng phương pháp tẩm tạo 
mẫu xúc tác có hoạt tính cao hơn so với mẫu đưa 
thêm Ce trong quá trình tổng hợp dung dịch chống. 
Tuy khả năng chuyển hóa CO trên hai mẫu xúc tác 
tương tự nhau ở nhiệt độ dưới 150 oC nhưng ở 180 
oC độ chuyển hóa CO trên Ce-Cu/Bent-Al là 20,8 % 
thì trên Cu/Bent-Al-Ce mới chỉ đạt 13,8 %. Ở 
khoảng nhiệt độ 180~250 oC, trong khi chuyển hóa 
của CO trên Cu/Bent-Al-Ce chỉ tăng từ 13,8 % đến 
56,3 % thì trên mẫu Ce-Cu/Bent-Al chuyển hóa đã 
đạt tới 65,5 % ở cùng nhiệt độ. Ở 300 oC, CO 
chuyển hóa tới 69,9 % trên Ce-Cu/Bent-Al nhưng 
chỉ đạt 65,3 % trên mẫu Cu/Bent-Al-Ce. 
Hình 8: Độ chuyển hóa CO trên các mẫu xúc tác 
Cu/Bent-Al, Ce-Cu/Bent-Al và Cu/Bent-Al-Ce 
3.2.4. Bước đầu đánh giá độ bền xúc tác 
Độ bền hoạt tính bước đầu được khảo sát với 
mẫu xúc tác Ce-Cu/Bent-Al và được thể hiện trên 
hình 9. Hoạt tính xúc tác của mẫu đối phản ứng oxi 
hóa CO có giảm nhẹ ở vùng nhiệt độ thấp nhưng 
không có sự khác nhau nhiều ở nhiệt độ từ 250~300 
o
C. Xúc tác vẫn đạt tới 94,5 % độ chuyển hóa ban 
đầu sau 3 chu kỳ phản ứng cho thấy xúc tác có khả 
năng tái sử dụng. 
Mặc dù các mẫu xúc tác tổng hợp được có hoạt 
tính rất tốt cho chuyển hóa CO thành CO2 nhưng 
không xúc tác nào đạt hiệu suất chuyển hóa 100 %. 
Điều này có thể giải thích là do tỉ lệ CO:O2 trong 
nguyên liệu được lấy đúng theo hệ số tỉ lượng của 
phản ứng. Nếu oxi được lấy dư thì chuyển hóa sẽ đạt 
hiệu suất cao hơn. Những nghiên cứu tiếp theo sẽ 
làm sáng tỏ vấn đề này. 
Hình 9: Độ chuyển hóa CO trên xúc tác 
Ce-Cu/Bent-Al sau 3 chu kì phản ứng 
4. KẾT LUẬN 
Trong nghiên cứu này, bentonit đã được chống 
lớp thành công bằng polycation Al. Kết quả phân tích 
đặc trưng cấu trúc cho thấy khoảng cách giữa các lớp 
sét đã được “nong” rộng hơn, bentonit chống lớp có 
diện tích bề mặt riêng lớn, chứa chủ yếu mao quản 
trung bình, có độ bền nhiệt cao và có khả năng làm 
chất mang tốt cho Cu trong phản ứng oxi hóa CO. 
Kết quả khảo sát sự chuyển hóa CO trên các xúc 
tác chế tạo được đã chứng tỏ được sự ưu việt của 
bentonit chống lớp so với bentonit tinh chế. Ce là 
chất trợ xúc tác tốt cho Cu/Bent-Al. Với sự có mặt 
của 2 %Ce, Cu phân tán tốt hơn và bị khử ở nhiệt độ 
thấp hơn so với CuO nguyên chất. Tính chất này dẫn 
đến khả năng hoạt hóa CO ngay ở nhiệt độ 120 oC 
và chuyển hóa đạt tới hơn 65 % ở nhiệt độ chỉ 250 
o
C. Nghiên cứu còn cho thấy xúc tác Ce-Cu trên chất 
mang bentonit chống lớp có thể quay vòng và tái sử 
dụng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Oliver T. Sykes, Edward Waker. The neurotoxicology 
of carbon monoxide - Historical perspective and 
review, Cortex, 74, 440-448 (2016). 
2. P. Li, D. E. Miser, S. Rabiei et al. The removal of 
carbon monoxide by iron oxide nanoparticles, Appl. 
Catal. B: Environmental, 43, 151-162 (2003). 
3. Hồ Sĩ Thoảng, Lưu Cẩm Lộc. Chuyển hóa 
hidrocacbon và cacbon oxit trên các hệ xúc tác kim 
loại và oxit kim loại, Nxb. Khoa học tự nhiên và 
Công nghệ, Hà Nội (2007). 
4. F. Marino, C. Descorme, D. Duprez. Noble metal 
catalysts for the preferential oxidation of carbon 
monoxide in the presence of hydrogen (PROX), Appl. 
Catal. B, 54, 59-66 (2004). 
5. Luengnaruemitchai, D. T. Kim Tho, S. Osuwan, E. 
Gulari. A comparative study of Au/MnOx and 
Au/FeOx catalysts for the catalytic oxidation of CO in 
hydrogen rich stream, Int. J. Hydrogen Energy, 30, 
981-987 (2005). 
0
20
40
60
80
80 120 160 200 240 280 320
Đ
ộ
 c
h
u
yể
n
 h
ó
a 
(%
) 
Nhiệt độ (0C) 
Cu/Bent-Al
Ce-Cu/Bent-Al
Cu/Bent-Al-Ce
0
20
40
60
80
80 120 160 200 240 280 320
Đ
ộ
 c
h
u
yể
n
 h
ó
a 
(%
) 
Nhiệt độ (0C) 
Ce-Cu/Bent-Al
Ce-Cu/Bent-Al 2
Ce-Cu/Bent-Al 3
 TCHH, 54(5) 2016 Lương Thị Thu Thủy và cộng sự 
657 
6. M. Olea, M. Tada, Y. Iwasawa. TAP study on carbon 
monoxide oxidation over supported gold catalysts 
Au/Ti(OH)
*
4 and Au/Fe(OH)
*
3: Moisture effect, J. 
Catalysis, 248, 60-67 (2007). 
7. K. Liu, A. Wang, T. Zhang. Recent advances in 
preferential oxidation of CO reaction over platinum 
group metal catalysts, ASC Catalysis, 2, 1165-1178 
(2012). 
8. J. L. Cao, G. S. Shao, Y. Wang, Y. Liu, Z. Y. Yuan. 
CuO catalysts supported on attapulgite clay for low-
temperature CO oxidation, Catal. Comm., 9, 2555-
2559 (2008). 
9. U. R. Pillai, S. Deevi. Room temperature oxidation of 
carbon monoxide over copper oxide catalyst, Appl. 
Catal. B, 64, 146-153 (2006). 
10. D. Mrabet, A. Abassi, R. Cherizol, T.O. Do. One-pot 
solvothermal synthesis of mixed Cu-Ce-Ox 
nanocatalysts and their catalytic activity for low 
temperature CO oxidation, Appl. Catal. A: General, 
447-448, 60-66 (2012). 
11. S. Mnasri-Ghinimi, N. Frini-Srasra. Promoting effect 
of cerium on the characteristic and catalytic activity 
of Al, Zr, and Al-Zr pillared clay, Appl. Clay Sci., 
88089, 214-220 (2014). 
12. K. S. W. Sing, D. H. Everett, R. A. W. Haul, et al. 
Reporting physisorption data for gas/solid systems 
with special reference to the determination of surface 
area and porosity, Pure and Applied Chemistry, 57, 
603-619 (1985). 
13. B. Shen, J. Chen, S. Yue, Jianhong Chen, Shiji Yue. 
Removal of elemental mercury by titanium pillared 
clay impregnated with potassium iodine, 
Microporous Mesoporous Mater.s, 203, 216-223 
(2015). 
14. V. Ramaswamy, S. Malwadkar, S. Chilukuri. Cu-Ce 
mixed oxides supported on Al-pillared clay: Effect of 
method of preparation on catalytic activity in the 
preferential oxidation of carbon monoxide, Appl. 
Catal. B: Environmental, 84, 21-29 (2008). 
Liên hệ: Lương Thị Thu Thủy 
 Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 
 Số 136, Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội 
E-mail: thuyltt@hnue.edu.vn; Điện thoại: 0983572848.