Transcript Presentation_FP_andrianapolisenawati_10506031x

Read In The Name Of Your Lord Who Created
Pengaruh Fluorinasi Terhaap
Karakteristik dan Keasaman dari
Zeolit HZSM5
Oleh : Andriana Polisenawati (NIM.10506031)
Pembimbing : Prof.Dr.Buchari (NIP.130518666)
Latar Belakang Penelitian
• Dealuminasi zeolit HZSM5
dilakukan untuk memodifikasi sisi
keasaman Bronstad dan sisi
keasaman Lewis dari ZHSM5.
Kedua sisi keasaman ini
memberikan pengaruh secara
langsung terhadap karakteristik,
stabilitas, dan aktivitas katalitik
pada pengaplikasian HZSM5
dalam aplikasinya sebagai katalis.
Tujuan Penelitian
•
•
•
•
Karakterisasi dan analisis keasamaman
dari zeolit HZSM5 yang telah melalui
florinasi memiliki tujuan sebagai berikut :
melakukan karakterisasi terhadap HZSM5
murni dan HZSM5 terflorinasi;
menentukan keasaman Bronstead dan
keasaman Lewis dari HZSM5 murni dan
HZSM5 yang terflorinasi;
menganalisis pengaruh florinasi terhadap
karakteristik zeolit HZSM5;
menganalisis pengaruh florinasi terhadap
jumlah sisi keasaman Bronstead dan sisi
keasaman Lewis.
Ruang Lingkup Penelitian
A. Karakterisasi katalis HZSM5 murni dan
katalis HZSM5 yang sudah mengalami
proses florinasi meliputi :
• analisis penentuan volume pori dan luas
permukaan katalis dengan menggunakan
BET (Brunauer, Emmett, and Teller);
• analisis profil permukaan dengan
menggunakan SEM (Scanning Elektron
Microscopy);
• analisis kristalinias dengan menggunakan
XRD (Xray Diffraction);
Ruang Lingkup Penelitian
• analisis rasio molar dan kandungan unsur
Si/Al dengan menggunakan XRF (X-Ray
Fluorescence);
• analisis kualitatif sisi keasaman
Bronstead dan sisi keasaman Lewis
dengan menggunakan FTIR (Furrier
Transform Infra Red).
B. Analisis kuantitatif dari Keasaman
Bronstead dan keasaman Lewis dari
zeolit HZSM5 murni dan HZSM5 yang
sudah terflorinasi
Dasar Teori
Dasar Teori
Untuk dapat memahami pembahasan yang dihadirkan dalam penelitian ini,
diperlukan pemahaman terhadap istilah-istilah berikut :
Silika
• Mineral silikat dibangun dari ikatan silikon-oksigen yang
kuat dan bersifat ionik. Sifat pembangunan struktur dari
silikat ini berasal dari anion ortosilikat tetrahedral (SiO44-).
Alumina
• Alumina (Al2O3),-aluminat bersifat amfoter,
menghasilkan garam aluminium dalam pelarut asam,
dan menghasilkan ion aluminat pada pelarut basa.
Alumina
Silikat
• Mineral aluminosilikat dihasilkan dari penggantian
beberapa atom silikon pada struktur silikat oleh atom
alumunium. Alumunium dalam mineral ini dapat berupa
kation bebas (Al3+) Kekurangan elektron yang terjadi
ditutupi oleh ionisasi atom-atom logam seperti logam
Zeolit
• Kerangka zeolit dibentuk oleh satuan tetrahedral SiO4 dan
AlO4. Unit SiO4 sebagai pembangun zeolit memiliki sifat
netral. Namun unit AlO4. Muatan negatif ini yang kemudian
dinetralkan oleh kandungan kation logam Mx+
Dasar Teori
Gambar diambil dari Zheng,Shourong.2002. “Surface Modification of ZSM5 Zeolite”. Institute fur
Technische Chemic II Technischen Universitat Munchen. Page 4
Zeolit
HZSM5
• Sisi aluminium memberikan sifat asam terhadap
zeolit HZSM5. Kehadiran ion H+ pada HZSM5
yang mengimbangi subtitusi ion Al3+ pada posisi
Si4+ tetrahedral ini akan meningkatkan keasaman
dari zeolit tersebut.
Dealuminasi
• Proses penghilangan atom aluminium dalam
zeolit (framewok dan atau ekstraframewok).
Beberapa metode yang dapat diaplikasikan
untuk melakukan proses dealuminasi adalah
pemberian asam, pemberian SiCl4, florinasi, dan
steaming.
Flourinasi
• proses atau reaksi kimia untuk memasukan
gugus florine kedalam molekul ataupun senyawa
lain. Reaksi florinasi ini dapat terjadi melalui
reaksi langsung dengan senyawa flour ataupun
garamnya.
Dasar Teori
Untuk dapat memahami pembahasan yang dihadirkan dalam penelitian ini,
diperlukan pemahaman terhadap istilah-istilah berikut :
Keasaman
Bronsted
• Teori ini mendefinisikan asam sebagai zat yang
mampu memberikan proton (ion hidrogen, H+)
pada zat lain, sementara basa didefinisikan
sebagai zat yang mampu menerima proton
dari asam
Sisi
Keasmaan
Lewis
• Teori ini mendefinisikan basa sebagai suatu
zat yang dapat memberikan sepasang
elektron dan asam sebagai suatu zat yang
dapat menerima sepasang elektron dalam
membentuk suatu ikatan kovalen
Cara Kerja
Florinasi
5 gr HZM5
diimpregnasi
dengan 25 ml NH4F
(0.01 gr/ml)
perendaman 10
jam
kalsinasi 500 oC (
aktifasi) 5 jam
pemanasan 100 oC
(24jam)
HZSM5-F500
Karakterisasi
•
BET (Brunauer, Emmett, and Teller)
Quantachrome Corporation NOVA 1000 High Speed Gas Sorption
Analizer 3.70. Sebelum dianalisis, sampel divakum pada suhu 250 oC
dengan tekanan 1 bar selama dua jam sambil dialirkan gas nitrogen
(outgasing).
•
XRD (Xray Diffraction)
PANalytical X’Pert PRO seri PW3040/x0 X’Pert PRO. Untuk pengujian
sampel digunakan Cu-tube dengan metode spinning sample holder
dengan panjang gelombang Cu K-α1 (1.5405980 Å). Scan range : 5.0000
– 80.0060 dan scan speed : 0.0053
•
SEM (Scanning Elektron Microscopy)
SEM JEOL JSM-6360LA EDS system JEOL JED-2300. Perbesaran 20.000x,
sekala 1m.
•
XRF (X-Ray Fluorescence)
ADVANT XP thermo ARL
•
FTIR FTIR (Fourrier Transform Infra Red)
Prestige 21 Shimadzu Japan dalam rentang panjang gelombang 400 –
4000 cm-1 , pembacaan 4x dan 40x.
Penentuan Sisi Keasaman Bronsted
0.25 gr sampel HZMS5
dan HZSM5-F500
direndam dalam 25 ml
larutan CaCl2.2H2O 104 M.
optimasi
pengukuran perubahan pH larutan sebelum
dan sesudah dilakukannya perendaman dari
sampel dicatat setiap 30 menit selama 6.5
sampai dengan 7.5 jam
Penentuan Sisi Keasaman Lewis
4-Aminopiridin dalam
CH3OH diukur
absorbandinya pada 
maksimum didaerah
247.4 nm.
Sebanyak 10 mL dari
larutan standart 10-4 M
4 Aminopiridin dalam
CH3OH dimasukan
kedalam botol vial yang
telah berisi 0.2 gr zeolit
HZSM5 dan sampel
HZSM5-F500
Larutan dipisahkan dari
zeolit dan kemudian
diukur absorbansinya
pada  maksimum yang
telah ditentukan
Perendaman zeolit
dilakukan selama 1 jam
yang kemudian diikuti
dengan proses
sentrifugasi selama 30
menit.
Hasil dan
Pembahasan
BET (Brunauer, Emmett, and Teller)
XRF (X-Ray Fluorescence)
Pengaturan rasio Si/Al dari zeolit akan mampu mempengaruhi
kesetabilan termal gugus hidroksi, sifat kehidrofiban, serta
aktifitas katalitik pada konversi senyawa-senyawa hidrokarbon.
Makin tingginya rasio Si/Al akan menyebabkan meningkatnya sisi
keasaman dari zeolit
XRD (X-ray Diffraction)
Biru
Merah
: HZSM5-F500
: HZSN5
1. modifikasi dengan menggunakan garam NH4F tidak menghasilkan spesi
baru yang terflorinasi dari HZSM5 dan tetap mempertahankan struktur
serta kristalinitas dari zeolit.
2. zeolit HZSM5 tetap mempertahankan susunan kristalnya yang terlihat
dari puncak-puncak karakteristik 2θ yang relatif tetap. Puncak
karekteristik pada zeolit HZSM5 berada didaerah 2θ sekitar 22.5–25º.
Puncak ini merupakan puncak yang dibentuk dari dari templelate
tetrapropyl ammonium bromide (TPABr)
SEM (Scanning Elektron Microscopy)
Ion-ion florinde ini akan cenderung berinteraksi dengan spesi Al yang
terdapat pada framework dan menggenerate Al ekstraframewok saat
proses dealuminasi ataupun berinteraksi langsung dengan spesi Al yang
sudah ada pada ekstraframework. Floride juga memiliki kemungkinan
untuk berinteraksi dengan atom Si dan membentuk SiF4 yang kemudian
hilang pada proses kalsinasi dan menyebabkan perubahan profil
permukaan katalis
FTIR (Fourier Transform Infra Red)
56
Smooth
Smooth
%T
54
1471.69
1462.04
1494.83
1514.12
1492.90
1641.42
1624.06
48
1527.62
1546.91
50
1546.91
1670.35
1564.27
52
46
Bronstead
44
1633.71
Lewis
42
1750
1725
IIHZSM5-F500
1700
1675
1650
1625
1600
1575
1550
1525
1500
1475
1450
1425
1/cm
Puncak karakteristik dari interaksi antara piridin dengan sisi keasaman
Bronstead dan sisi keasaman Lewis dapat diamati pada daerah 1540
cm-1 dan 1440 cm-1 secara berurutan. Pada hasil karakterisasi FTIR
diatas, dua puncak ikatan pada daerah 1546 cm-1 dan 1440 cm-1
dikenali sebagai piridin yang terasorbsi pada sisi asam Bronstead (B)
dan sisi asam Lewis (L) secara berurutan.
Keasaman Bronsted dan Lewis
Tidak semua Al dalam posisi ekstraframework mampu memicu
terbentuknya sisi keasamen Lewis. Yanan Wanga,etc. Influence of calcination
temperature on the stability of fluorinated nanosized HZSM-5 in the methylation of biphenyl.
2006. Catalysis Letters Vol. 107, Nos. 3–4, hal 209-210
Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
•
impregnasi garam NH4F tidak mengakibatkan perubahan
yang signifikan terhadap pada kistalinitas, volum pori,
luas permukaan, dan rasio molar dari zeolit HZSM5.
Namun terjadi perubahan profil permukaan dari HZSM5
setelah dilakukannya proses florinasi. Hal ini diperkirakan
karena adanya interaksi antara garam garam F dengan
atom Al, Si, atau Al dan Si.
•
jumlah asam Bronstead sebelum dilakukannya modifikasi
mencapai 6.75x10-03/gr. Sementara setelah dilakukannya
proses florinasi, terjadi penurunan jumlah sisi keasaman
Bronstead menjadi4.47x10-04/gr
•
jumlah sisi keasaman Lewis sebelum dilakukannya
modifikasi mencapai2.15x10-03 mmol/gr. Sementara
setelah dilakukannya proses imprgnasi garam NH4F dan
kalsinasi pada suhu 500 oC mencapai 1.91x10-03 mmol/gr
Saran
•
analisis lebih lanjut untuk menginterpretasikan perubahan
profil permukaan pada HZSM5. Salah satu metoda analisis
yang direkomendasikan adalah analis SEM-EDS
•
diperlukan proses pemanasan yang sejalan dengan
pemvakuman secara kontinyu sebagai pre-treatment dari
proses karakterisasi sisi keasaman Bronstead dan sisi
keasaman Lewis secara kualitatif dengan menggunakan
piridin sebagai probe molekul.
•
untuk memastikan bahwa atom Al yang mengalami proses
dealuminasi tetap berada pada ekstraframewok dari zeolit,
disarankan untuk melakukan analisis dengan menggunakan
solidstate NMR.
•
Penentuan jumlah sisi keasaman Bronsted dan sisi
keasaman Lewis yang dilakukan masih membutuhkan
banyak optimasi. Salah satu cara yang disarankan untuk
penentuan sisi keasaman ini secara lebih akurat adalah
dengan menggunakan analisis NH3TPD
Daftar Pustaka
Beyerlein R.A et al. 1997. “Effect Of Steaming On The Defect Structure and
Acid Catalysis Of Protonated Zeolite”. Topik in Catalysis 4
Brady.E.James. 1999. Kimia Universitas Asas dan Unsur. Jakarta: Binarupa
Aksara
Dubuis.S, Doepper.R, Renken.A. 1999. Stud.Surf.SCi.Catal.122
Dyer A.1988. An Introduction to Zeolite Molekular Sieves.New York:Wiley
Giordano N, Pino L, cavallaro S, Viterelli P.1987.Zeolites
G. Eder Mirth, HD. Wanzenbock, JA Lecher.1995.”Catalysis By Microporous
Materials”.9-13July 1995. Elsevier
H. Hausmann, F. Kollmer, W.F. Holderich.2004.J.Catal.227
Haddad.Paul, Foley.C. 1989.“Aromatic Bases as Eluent Components for
Conductivity and Indirect Ultraviolet Absorption Detection of Inorganic
Cations in Nonsuppressed Ion Chromatography”. Analytical
Chemistry.Vol.61.No.13.Jully 1989
Harizul, Rifat.1995. Asas Pemeriksaan Kimia. Jakarta: Penerbit UI.
Houscroft. E.Catherine. 2005. Inorganic Chemistry. 3rd edition.
England:Pearson Education Limited
Lercher,Johanes. 2008. Catalitic Test reactions for probing the Acidity and
Basicity of Zeolite.Springer-Verlang:Berlin
Terimakasih