Pengaruh Fluorinasi Terhaap Karakteristik dan Keasaman dari

Zeolit HZSM5

Oleh : Andriana Polisenawati (NIM.10506031)Pembimbing : Prof.Dr.Buchari (NIP.130518666)

Read In The Name Of Your Lord Who Created

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 TeoriUntuk dapat memahami pembahasan yang dihadirkan dalam penelitian ini,diperlukan pemahaman terhadap istilah-istilah berikut :

Dasar Teori

Gambar diambil dari Zheng,Shourong.2002. “Surface Modification of ZSM5 Zeolite”. Institute fur Technische Chemic II Technischen Universitat Munchen. Page 4

Dasar TeoriUntuk dapat memahami pembahasan yang dihadirkan dalam penelitian ini,diperlukan pemahaman terhadap istilah-istilah berikut :

Cara Kerja

Florinasi

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 1m.

• 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

Penentuan Sisi Keasaman Lewis

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)

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)

Biru : HZSM5-F500Merah : HZSN5

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)

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.

142514501475150015251550157516001625165016751700172517501/cm

42

44

46

48

50

52

54

56

%T

1633.71

1546.91

1527.62

1514.12

1492.90

1471.69

1462.04

1670.35

1641.42

1624.06

1564.27

1546.91

1494.83

SmoothSmooth

IIHZSM5-F500

Bronstead

Lewis

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 SaranKesimpulan 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 PustakaBeyerlein 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