Mekanisme Sintesis Zeolit Dengan Hierarchically Organized Zeolite (HOZ)

Kemajuan dalam sintesis bahan membawa banyak peluang untuk aplikasi teknologi, tetapi sering disertai dengan kompleksitas yang belum pernah terjadi sebelumnya. Ini jelas diilustrasikan oleh kasus katalis zeolit ​​​​yang terorganisir secara hierarkis, kelas padatan mikro berpori kristal yang telah direvolusi oleh rekayasa arsitektur pori bertingkat, yang menggabungkan fungsionalitas kimia unik dengan transportasi molekuler yang efisien.

HOZ (Hierarchically Organized Zeolite)

Terinspirasi oleh contoh alam yang elegan dan dinyatakan sebagai garis depan dalam desain material tingkat lanjut, 'organisasi hierarkis' telah menjadi fenomena interdisipliner yang sesungguhnya dalam pengembangan teknologi baru. Tapi, ada tiga atribut kunci pada zeolit adalah kristal, pori dan struktur tapak aktif. Mereka dapat mendominasi proses desain.

fungsi pasir zeolit fungsi batu zeolit ciri ciri batu zeolit kelebihan dan kekurangan batu zeolit cara membersihkan batu zeolit batu zeolit untuk dasar aquarium struktur zeolit zeolit filter pasir zeolit untuk filter air rumus kimia zeolit jenis-jenis zeolit

Sementara berbagai penggunaan istilah yang dikutip sering dianggap terkait erat, dalam ilmu material, ini menunjukkan rekayasa satu atau lebih fase untuk memanfaatkan tatanan struktural pada skala panjang yang berbeda. Yang terakhir dikejar untuk meningkatkan karakteristik pelengkap (mekanik, termal, listrik, optik, perpindahan massa dan sebagainya) dan memiliki potensi untuk memberikan kinerja yang tak terbayangkan dari konstituen massal.

Bidang di mana pengembangan bahan yang terorganisir secara hierarkis telah mengalami kemajuan luar biasa, memiliki relevansi industri yang terbukti dan mencapai tahap desain yang lebih lanjut, adalah katalisis zeolit. Dalam konteks ini, zeolit ​​​​terorganisasi secara hierarkis (HOZ - hasil dealuminasi-desilikasi) didefinisikan sebagai bahan yang mempertahankan tatanan kristal dan fungsionalitas terkait dari zeolit ​​​​sejumlah besar (murni mikro), tetapi juga mengintegrasikan jaringan pori bertingkat.

Analog dengan peningkatan sirkulasi lalu lintas dengan memperkenalkan jalan bebas hambatan yang lebar di sepanjang arah transit utama di kota-kota, ini berpusat pada pengenalan jaringan interkoneksi meso- dan/atau makropori tambahan untuk meningkatkan transportasi molekuler dalam reaksi di mana difusi dibatasi dalam mikropori, yang biasanya berdiameter 0,3-1 nm.

Dengan cara ini, reaktan dan produk dapat dengan mudah masuk dan meninggalkan domain mikropori, sehingga memaksimalkan pemanfaatan situs aktif di seluruh volume katalis. Tingkat porositas tambahan dapat dikonfigurasi baik di dalam (intrakristalin) atau di antara (interkristalin) kristal zeolit, secara efektif memperpendek jalur difusi di dalam pori mikro dalam kedua kasus.

Definisi ini diperluas lebih lanjut dengan fakta bahwa fase tambahan juga dapat digabungkan untuk mencapai karakteristik porositas yang diinginkan, seperti dalam kasus pilar anorganik atau organik, membentuk dasar spektrum tak berujung varian struktural yang menggabungkan berbagai jenis, derajat dan distribusi. porositas sekunder.

Pertanyaan logis berikut: bagaimana informasi ini dapat membantu desain katalis zeolit ​​yang unggul? Evaluasi katalitik HOZ telah menunjukkan banyak peluang untuk peningkatan kinerja baik dalam aplikasi tradisional maupun yang baru muncul. Namun, terlepas dari repertoar yang luas ini, untuk setiap keunggulan kompetitif biasanya ada ancaman.

Misalnya, seperti yang diharapkan karena peningkatan luas permukaan eksternal atau mesopori, HOZ umumnya lebih aktif daripada pendahulunya massal dalam reaksi difusi terbatas, seperti yang melibatkan transformasi substrat yang lebih besar atau yang dilakukan dalam fase cair. Peningkatan yang dapat dicapai sangat tergantung pada sejauh mana batasan perpindahan massa dan dapat melebihi urutan besarnya.

Namun, ini mengasumsikan bahwa situs aktif tetap dapat diakses dan memiliki kualitas yang sama. Tergantung pada tuntutan keasaman reaksi, telah ditunjukkan bahwa pengurangan kekuatan dan/atau konsentrasi situs asam, yang sering menyertai hilangnya tatanan kristal, dapat merusak atau bahkan membalikkan manfaat katalitik.

Kasus serupa dapat diperdebatkan sehubungan dengan selektivitas, di mana dampak yang menguntungkan dan merugikan telah dibuktikan di HOZ. Selain itu, dalam transformasi kimia yang melibatkan beberapa langkah, dampak yang berbeda dapat diamati pada selektivitas terhadap produk primer dan sekunder.

Perbaikan biasanya dianggap berasal dari transportasi yang lebih efisien dari produk yang diinginkan keluar dari kristal zeolit, sedangkan kerusakan terkait dengan hilangnya sifat selektif bentuk baik karena jalur difusi dalam mikropori terlalu pendek atau karena peningkatan jumlah situs aktif tidak selektif hadir di permukaan eksternal atau mesopori.

Akhirnya, dalam hal stabilitas, peningkatan luas permukaan mesopori di HOZ diketahui secara signifikan memperlambat laju penonaktifan reversibel dalam reaksi yang menderita deposisi kokas yang lazim. Di sisi lain, umur katalis yang berkurang juga telah dibuktikan, yang dianggap berasal dari keasaman yang dikompromikan dan kualitas jaringan pori bantu yang buruk.

Analisis di atas sangat mengarah pada kebutuhan untuk desain berorientasi aplikasi dari katalis HOZ, Tiga atribut utama dapat diharapkan untuk mendominasi proses ini: kristal, pori dan struktur situs aktif. Hingga saat ini, pengembangan dan penyempurnaan berbagai protokol sintetik yang memungkinkan persiapan HOZ dari semua jenis kerangka atau komposisi telah didokumentasikan.

Namun, meskipun berjalan seiring dengan kemajuan dalam sintesisnya, tidak ada ulasan sebelumnya yang meneliti analisis struktural HOZ. Yang terakhir menghadirkan tantangan yang jauh lebih besar daripada pendahulunya massal dan sangat penting untuk merasionalisasi kinerja katalitik mereka.

Untuk tujuan ini, berbagai teknik mutakhir yang telah diterapkan untuk menilai masing-masing parameter ini diperiksa secara kritis, menguraikan pencapaian dan keterbatasan dan memberikan arahan untuk mendorong batas-batas pendekatan saat ini, masing-masing.

harga zeolit harga zeolit per kg harga zeolit filter harga zeolit alam harga zeolit bubuk harga zeolit alam per kg harga zeolit per sak harga zeolit untuk filter air harga zeolit powder jual batu zeolit jual zeolit jual pasir zeolit

Mekanisme Sintesis

Meskipun tinjauan ini tidak secara komprehensif mengulas kemajuan terbaru dalam metodologi sintetis HOZ, untuk memahami sifat-sifatnya, akan sangat membantu untuk mempertimbangkan beberapa aspek penting terkait sintesisnya. Di sini kita fokus pada pertanyaan mendasar: apa yang diketahui tentang mekanisme struktur hierarki porositas zeolit?

Mengganggu atau menekan pertumbuhan kristal dalam dimensi tertentu dan mengendalikan perakitan selama sintesis, atau melarutkan dinding zeolit ​​massal dengan modifikasi pasca-sintetis, memiliki konsekuensi yang perlu dipahami. Hal ini dapat dipertimbangkan pada skala panjang yang berbeda, baik dalam hal lokasi yang dihasilkan dan topologi mesopori dan dampak pada kristal dan struktur situs aktif terkait.

Keragaman mekanistik dapat dihargai dengan mempertimbangkan bahwa HOZ dapat disintesis dengan pendekatan yang pada dasarnya berlawanan, bottom-up versus top-down. Sampai saat ini, sintesis sebagian besar telah dioptimalkan melalui pemantauan eksperimental variabel kunci.

Namun, sambil memberikan kerangka mesoskopik untuk menangani desain, seperti halnya pendekatan coba-coba, kemahiran yang dapat dicapai tergantung pada kelengkapan penyaringan awal, dan penyimpangan dari tren yang sudah ada sangat mungkin terjadi. Contoh yang jelas ditemukan dalam kasus demetalasi pasca-sintetis.

Secara khusus, metode desilikasi dalam media alkali, yang telah dipelajari secara ekstensif karena kesiapan dan keserbagunaan industri gabungannya, telah mengalami beberapa pergeseran paradigma mengenai ruang lingkup. Misalnya, butuh waktu lebih dari 5 tahun untuk menghilangkan dogma awal bahwa penerapannya terbatas pada jendela komposisi zeolit ​​yang sempit dengan rasio Si/Al.

Demikian pula, peran kunci potensial dari cacat, yang sampai saat ini tetap agak tidak jelas26, baru-baru ini muncul kembali ketika ditunjukkan bahwa zeolit ​​tipe MFI bebas cacat stabil dalam media alkali hingga 1 minggu27. Dampak kritis dari kondisi manufaktur di lokasi mesopori dan kemampuan terkait untuk meningkatkan atribut transportasi juga baru belakangan ini ditetapkan.

Kemajuan dalam pemahaman tentang bagaimana pembentukan mesopori menyebar melalui kristal selama demetalasi, dan struktur serta fungsionalitas dinding mesopori yang baru dibuat, masih terbatas.

Kecuali dalam kasus proses yang menargetkan ekstraksi hidrolitik elemen yang lebih labil seperti boron atau germanium yang terletak di lokasi yang ditentukan secara kristalografis, seperti yang telah dieksploitasi secara elegan oleh Roth et al. melalui ADOR (perakitan–pembongkaran–organisasi–pemasangan kembali ), tidak jelas pada tingkat molekuler mana dan mengapa posisi kisi dan jenis kerangka tertentu lebih rentan terhadap demetalasi daripada yang lain, cacat apa yang dibuat, serta apakah spesies ekstrakerangka terbentuk atau dapat diatur ulang oleh perlakuan.

Secara eksperimental, kendala utama adalah batas deteksi dan sensitivitas spasial alat karakterisasi yang ada seperti resonansi magnetik nuklir (NMR), difraksi sinar-X (XRD) dan struktur halus serapan sinar-X yang diperluas. Di sisi lain, pemahaman teoritis masih dalam tahap awal.

Hanya segelintir studi teori fungsi kepadatan telah mengambil langkah-langkah perintis untuk menghitung potensi jalur hidrolisis desilikasi dan dealuminasi dan struktur spesies ekstraframework yang dihasilkan, kadang-kadang mengarah ke temuan mengejutkan.

Sebagai contoh, dalam studi pertama dari perlakuan alkali zeolit ​​tipe MFI, Zhai et al. melaporkan bahwa dealuminasi lebih menguntungkan secara energi daripada desilikasi, tetapi spesies aluminium yang terlindi dengan cepat diserap kembali pada zeolit. Ini akan bertentangan dengan pandangan berdasarkan pengamatan eksperimental bahwa aluminium memberikan efek stabilisasi pada kerangka.

Meskipun demikian, proses nyata tentu lebih kompleks daripada yang disimulasikan, dan studi yang lebih mendalam tentang langkah-langkah dasar diperlukan untuk mendapatkan kepercayaan pada temuan. Dalam hal ini, sel unit besar zeolit ​​dan keberadaan beberapa molekul air dan ion menimbulkan tantangan besar, itulah sebabnya sebagian besar pekerjaan hanya mempertimbangkan penghilangan satu atau dua atom dalam fase gas.

Mempertimbangkan efek kolektif yang timbul karena sifat dinamis dari sistem dan memahami penyebaran skala meso dari mesopori akan merupakan tonggak penting dalam pekerjaan di masa depan. Secara komparatif, daftar pertanyaan yang sama banyaknya dapat diuraikan untuk sintesis langsung HOZ, yang selalu dicapai melalui penerapan jumlah variabel spesies templating spesifik dengan ukuran dan fungsi yang berbeda.

Salah satu tantangan pertama adalah untuk memprediksi perilaku kompleks spesies templating dalam gel sintesis. Untuk mencapai tujuan ini, sebagian besar upaya difokuskan pada karakterisasi transformasi bertahap yang terjadi dalam kaitannya dengan keragaman morfologi zeolit ​​yang dihasilkan.

Interaksi atom template dengan kerangka logam juga telah dikonfirmasi oleh NMR solid state. Dalam pendekatan alternatif, Ren et al. baru-baru ini mendemonstrasikan pendekatan simulasi mesoscopic yang dapat membuka jendela untuk menyelidiki formulasi zeolit ​​hierarkis yang disiapkan oleh rute yang digerakkan oleh surfaktan.

Namun, para peneliti masih berjuang untuk memprediksi dengan tepat bagaimana dan sejauh mana sebuah template akan menekan pertumbuhan kristal dan mengontrol perilaku perakitan dan pertumbuhan antar kristal nano yang dihasilkan. Metode bottom-up lain yang telah melihat minat yang berkembang adalah percabangan berulang, di mana HOZ dalam bentuk nanosheet intergrown (berpilar sendiri) dicapai dengan memperkenalkan aditif pengubah morfologi untuk menginduksi struktur intergrowth.

Menguntungkan karena potensi teknisnya, Inayat et al. baru-baru ini menunjukkan kemungkinan untuk mencapai zeolit ​​dengan morfologi yang sama menggunakan garam anorganik yang tersedia. Pentingnya pengendalian nukleasi zeolit, yang juga memungkinkan pembuatan template bebas dari zeolit ​​tipe EMT dan FAU tiga dimensi (3D) berukuran nano, menunjukkan bahwa pemahaman yang lebih baik tentang sintesis dan sifat HOZ tidak diragukan lagi akan menguntungkan efisiensi manufaktur dan kinerja bahan-bahan ini.

fungsi pasir zeolit fungsi batu zeolit ciri ciri batu zeolit kelebihan dan kekurangan batu zeolit cara membersihkan batu zeolit batu zeolit untuk dasar aquarium struktur zeolit zeolit filter pasir zeolit untuk filter air rumus kimia zeolit jenis-jenis zeolit

Distributor Zeolit Untuk Berbagai Aplikasi dan Industri

Jika Anda adalah perusahaan yang membutuhkan zeolit untuk pengolahan berbagai produk Anda, kami siap membantu. Ady Water jual zeolit untuk filter air jenis batu, pasir, dan tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram.

Kami juga sudah suplai zeolit ke industri food and beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Semua produk kami ready stock. Selain itu, kami juga dapat memberikan suplai hingga puluhan ton secara rutin per bulan atau sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk informasi lebih lanjut bisa hubungi kami di;

Pusat Zeolit Unggulan Ady Water Bandung

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

 

Zeolit Filtrasi Air Jakarta

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

 

Zeolit Untuk Air Bersih Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

 

 Atau Anda juga bisa langsung kontak sales kami secara langsung baik via phone maupun WhatsApp:

         0821 2742 4060 (Ghani)

         0812 2165 4304 (Yanuar)

         0821 2742 3050 (Rusmana)

         0821 4000 2080 (Fajri)

         0812 2445 1004 (Kartiko)

         0812 1121 7411 (Andri)               

Untuk Anda yang membutuhkan zeolit baik untuk kebutuhan pengolahan air rumah tangga maupun industri termasuk bagi Anda yang menjalankan bisnis pengolahan air, silahkan kontak kami segera.

Jika Anda memiliki pertanyaan seputar zeolit, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk zeolit sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan zeolit terbaik untuk berbagai aplikasi. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.