Trong cùng một cấu trúc zeolit, khi tăng tỷ số Si/Al sẽ đưa đến: (1) mật độ tâm axit giảm, nhưng lực mỗi tâm axit tăng; (2) độ bền nhiệt và thuỷ nhiệt tăng; (3) dung lượng trao đổi cation giảm; (4) kích thước ô mạng cơ sở giảm; (5) các pic nhiễu xạ tia X dịch về phía góc 2 cao hơn; (6) tín hiệu Si(OAl) trong phổ 29Si MAS-NMR trội hơn; (7) tần số các dao động mạng trong phổ IR (và phổ Raman) dịch về các giá trị cao hơn. Ngoài ra, một số biến đổi đối với zeolit về sự phân bố nhôm, sự vô định hình hoá, tính chất hấp phụ, hệ thống mao quản (thường làm tăng thể tích mao quản do tạo ra các mao quản thứ cấp kích thước lớn),... cũng có thể xảy ra sau quá trình dealumin [33]. Hoạt độ xúc tác cracking của zeolit Y tăng và đi qua một cực đại khi tỷ số Si/Al tăng [13]. Đối với phản ứng cracking dầu mỏ, xúc tác zeolit Y đã dealumin hoá thường cho hiệu suất tạo cốc thấp hơn, xăng sản phẩm có chỉ số octan cao hơn, độ bền thuỷ nhiệt và bền xúc tác theo thời gian tốt hơn so với xúc tác zeolit Y ban đầu [34]. b) Trao đổi cation: zeolit sau khi tổng hợp thường ở dạng Na+. Để sử dụng làm xúc tác axit, người ta thường trao đổi Na+ bởi H+ và/hoặc các cation kim loại đa hoá trị. Chẳng hạn trong xúc tác FCC (Fluid catalytic cracking), cation kim loại đa hoá trị dùng trao đổi thường là cation đất hiếm RE3+. Sự có mặt của H+ đóng vai trò quyết định trong việc tạo ra độ axit và hoạt tính cracking của xúc tác. Sự có mặt của RE 3+ (thường trao đổi vào zeolit Y) ngoài vai trò góp phần làm tăng hoạt độ xúc tác cracking, chúng còn có tác dụng giảm sự tạo cốc và khí khô, ổn định mạng lưới tinh thể, tăng độ bền thuỷ nhiệt và bền xúc tác theo thời gian, điều hoà quá trình dealumin của xúc tác zeolit [14]. Zeolit Y còn có thể được trao đổi với cả NH4+ và RE3+ (REHY) để kết hợp vai trò của hai loại cation. Xúc tác REHY thường có hoạt tính cao và ổn định hơn so với các zeolit chỉ chứa một loại cation [13, 35]. 2.1.8. Một số ứng dụng quan trọng của zeolit Zeolit đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong xúc tác, hấp phụ do chúng có những ưu điểm sau: - diện tích bề mặt riêng lớn và khả năng hấp phụ cao, tính chất hấp phụ có thể thay đổi từ loại ưa nước đến kị nước tuỳ thuộc vào thành phần Si, Al; - các tâm hoạt động xúc tác (như tâm axit) trong mạng tinh thể có thể được hình thành và thay đổi về cường độ, mật độ để có thể đáp ứng cho các phản ứng khác nhau; - cấu trúc mao quản đồng nhất và có giới hạn nên zeolit có các tính chất chọn lọc hình học khác nhau đối với sản phẩm, chất tham gia phản ứng và các hợp chất trung gian; - có độ bền nhiệt, thuỷ nhiệt, bền cơ, bền hoá rất cao.
Nguyễn Phi Hùng, Bài giảng Vật liệu mao quản và ứng dụng
56
