Pembentukan Situs Aktif Dan Reaktivitasnya Dalam Bahan Berpori Zeolit
Di garis depan perkembangan global, industri kimia dihadapkan pada permintaan yang meningkat akan produk dan layanan, tetapi juga kebutuhan untuk menyediakannya dengan cara yang berkelanjutan dalam jangka panjang.
Untuk memenuhi tuntutan tersebut, industri kimia telah berkembang pesat dan, sebagai akibatnya, tekanan besar ditempatkan pada sumber daya alam dan sintetis. Sebagai akibat dari masalah lingkungan dan ekonomi yang mendesak, industri kimia telah didorong ke arah praktik yang lebih berkelanjutan sehingga dapat terus memenuhi kebutuhan populasi global.
Dalam menghadapi tantangan ini, industri sedang direvolusi dengan kemajuan dalam katalis nanopori (pembentukan situs aktif bahan berpori) zeolit yang memungkinkan transformasi kimia dilakukan dengan cara yang lebih efisien dan ekonomis. Untuk tujuan ini, desain molekul, difasilitasi oleh studi teoritis dan empiris yang terperinci, telah memainkan peran penting dalam menciptakan katalis heterogen yang sangat aktif dan selektif.
XRD dan XAS
Gabungan XRD/XAS (X-Ray Diffraction / Small Angle X-ray) untuk studi aktivasi katalis nanopori dan penyelidikan kimia redoks: Area lain yang cukup menarik dalam zeolitik solid adalah konversi bahan nanopori yang disintesis menjadi bahan aktif katalis untuk reaksi katalitik.
Di sini, beberapa dari mereka hanya mengandalkan retensi keadaan oksidasi dan pembentukan situs asam (karena adanya ion logam valensi yang lebih rendah). Namun, sebagian besar sistem yang mengandung ion logam transisi mengalami reaksi redoks atau perubahan geometri koordinasi yang dapat diikuti dengan menggunakan teknik gabungan XRD/XAS in situ.
Ini penting, karena akan memberikan informasi penting tentang stabilitas struktur mikropori (beberapa padatan kehilangan struktur mikroporinya pada kalsinasi yang penting untuk reaksi selektif bentuk dan yang lain mungkin tidak mengalami reaksi redoks yang sesuai).
Beberapa contoh telah dilaporkan dalam literatur tentang topik ini. Di sini kami mengambil dua contoh untuk menunjukkan kekuatan teknik gabungan ini untuk menunjukkan pembentukan situs aktif dalam silikalit tersubstitusi titanium (TS-1) dan aluminofosfat tersubstitusi kobalt (CoAlPO-34).
Bahan nanopori yang mengandung Titanium XAS in situ menarik banyak minat karena sifat katalitiknya yang luar biasa dalam berbagai reaksi oksidasi. Bahan Titanosilikat ditunjukkan untuk mengkatalisis reaksi oksidasi dengan adanya hidrogen peroksida H2O2 (sebagai oksidan) di mana hanya air yang dilepaskan sebagai produk sampingan.
Oleh karena itu bahan tersebut bertindak sebagai katalis dalam sistem reaksi 'hijau'. Oleh karena itu, Titanosilikat adalah salah satu sistem yang dipelajari dengan baik menggunakan teknik in situ dan ex situ. Perhatian utama dalam sistem ini adalah keberadaan titanium dalam kerangka situs tetrahedral.
Beberapa penelitian menggunakan spektroskopi UV-VIS dan XANES (di tepi Ti K) untuk mengkonfirmasi keberadaan ion Ti(IV) di situs kerangka tetrahedral. Secara khusus, Ti K-edge XANES telah terbukti sensitif terhadap geometri koordinasi lokal dan telah digunakan secara luas untuk menentukan situs aktif dan reaktif.
Salah satu kelemahan utama adalah sulitnya melakukan pengukuran difraksi yang berhasil selama pengukuran ini, karena tepi Ti K jatuh pada energi rendah dan memperoleh pola difraksi yang mendekati energi ini dengan intensitas dan resolusi yang baik tidak langsung; untuk alasan ini sebagian besar penelitian difokuskan pada pengukuran data XAS.
Data ilmiah menunjukkan Ti K-edge XANES yang direkam selama aktivasi TS-1 dengan adanya udara kering dan reaksinya dengan molekul air. Eksperimen dilakukan di BM26A, garis balok DUBBLE, di ESRF. Dalam percobaan tipikal, 100 mg katalis dipelet dan dimasukkan ke dalam sel in situ. Sampel dipanaskan pada suhu 5 °C per menit hingga 500 °C dan didinginkan hingga suhu kamar.
Setelah aktivasi in situ, uap air diperkenalkan (air diketahui bereaksi dengan pusat Ti dan digunakan sebagai molekul probe untuk memahami reaktivitas pusat Ti dan sifat sifat hidrofobik dari katalis titanosilikat; hidrofobisitas yang lebih tinggi, selektivitas untuk epoksidasi ditemukan tinggi.
Jelas bahwa intensitas meningkat selama proses kalsinasi yang menunjukkan penghapusan molekul air. Namun, intensitas pra-tepi TS-1 yang disintesis sudah lebih tinggi daripada spesies titanium terkoordinasi oktahedral yang menunjukkan adanya pusat titanium hidrofobik.
Peningkatan kecil dapat diartikan sebagai spesies yang memiliki koordinasi air. Setelah rehidrasi, intensitas tepi awal berkurang, jauh di bawah bahan awal yang menunjukkan molekul dapat mengakses pori-pori (setelah menghilangkan templat organik) sehingga bereaksi dengan pusat titanium. Metode ini telah berhasil digunakan untuk menginterpretasikan aktivitas dan selektivitas titanosilikat dalam konversi sikloheksena menjadi sikloheksena oksida.
Ge Silicalite dan CoAIPO-5
Seperti disebutkan sebelumnya, sulit untuk melakukan kombinasi XAS dan metode difraksi pada bahan aluminosilikat. Namun, metode ini dapat diterapkan pada berbagai sistem, khususnya yang mengandung besi atau germanium yang mengandung sistem silikat. Metode ini juga ideal untuk berbagai ion logam tersubstitusi aluminofosfat. Di sini kami menunjukkan dua contoh pemantauan pembentukan sistem Ge-silikalit dan CoAlPO-5 templat.
Ge Silicalite: Germanium telah menerima banyak minat baru-baru ini karena kemampuannya untuk meningkatkan nukleasi zeolit dan laju pertumbuhan kristal.
Selain itu telah ditunjukkan bahwa ion Ge(IV) mendorong pembentukan 4 cincin beranggota. Di sini kami menyajikan hasil dari gabungan struktur halus penyerapan sinar-X yang diperpanjang secara in situ (QuEXAFS) dan studi difraksi sinar-X (XRD) dari kristalisasi Ge-silikalit.
Germanium K-edge QuEXAFS digunakan untuk memantau perubahan geometri koordinasi lokal selama proses kristalisasi dengan resolusi waktu dalam orde satu menit. Menggabungkan ini dengan XRD, kita dapat mengkorelasikan perubahan dalam lingkungan germanium dengan kemajuan kristalisasi.
CoAlPO-5: Studi in situ CoAlPO-5 telah dilakukan secara ekstensif; alasan utamanya adalah bahwa sistem ini mudah disintesis dalam waktu yang relatif singkat (hanya beberapa jam) dan beberapa template organik dapat mendorong pembentukan bahan ini.
Sistem ini dapat menjadi contoh yang baik untuk memahami proses kristalisasi aluminofosfat dari gel. Sebagian besar penelitian sebelumnya menggunakan teknik gabungan XRD/XAS (pada Co K-edge) dengan mengukur secara berurutan, seperti pada contoh Ge Silicalite sebelumnya.
Namun, dengan kemajuan terbaru dalam kecepatan di mana monokromator dapat berpindah antara energi dan teknologi detektor, dimungkinkan untuk mengembangkan pengukuran simultan data XRD dan XAS tanpa kehilangan banyak resolusi waktu yang sangat penting untuk memahami proses kristalisasi.
Penggabungan XRD XAS
Pertama kami menunjukkan penggunaan gabungan teknik XRD dan XAS untuk mengikuti kimia redoks katalis CoAlPO-34 dan selanjutnya menunjukkan penggunaan difraksi serbuk resolusi tinggi yang dikembangkan baru-baru ini ditambah dengan pengukuran yang diselesaikan waktu untuk mengikuti perubahan parameter struktural SAPO -34 selama aktivasi dan konversi katalitik metanol menjadi olefin.
Gabungan teknik XRD dan XAS telah digunakan selama dekade terakhir untuk menentukan struktur lokal dan jangka panjang dari banyak material mikropori. CoAlPO-34 sangat menarik karena mereka mengubah metanol menjadi olefin selektif dan yang lebih penting terbukti sangat spesifik untuk mengoksifungsikan alkana linier.
Perubahan parameter sel menunjukkan penurunan volume keseluruhan yang dapat disebabkan oleh penurunan jarak ikatan Co-O karena perubahan keadaan oksidasi atau karena ekspansi termal negatif yang terlihat pada bahan ini.
Co K-edge XAS dengan jelas menunjukkan adanya pergeseran posisi edge dan juga penurunan jarak Co-O; plot variasi jarak Co-O dengan suhu ditunjukkan di bawah plot XAS bertumpuk yang merupakan indikasi yang jelas dari perubahan keadaan oksidasi. Jadi dengan menggabungkan kedua teknik itu, dapat ditunjukkan dengan jelas bahwa Co(II) teroksidasi menjadi Co(III) sambil mempertahankan keseluruhan struktur Chabasit.
Difraksi Sinar-X Resolusi Tinggi In Situ
Data difraksi serbuk resolusi tinggi yang lebih baru yang dilakukan selama aktivasi SAPO-34 memang menunjukkan hasil yang menjanjikan selama aktivasi dan reaksi katalitik (harap dicatat bahwa tidak ada ion logam redoks yang ada dalam sistem ini dan lebih jauh lagi, penelitian sebelumnya dilakukan menggunakan a detektor sensitif posisi dengan resolusi yang jauh lebih buruk).
Data penelitian menunjukkan plot XRD bertumpuk SAPO-34 yang direkam selama kalsinasi dan reaksi dengan metanol pada 400 °C. Kedua plot dengan jelas menunjukkan stabilitas struktur dan yang lebih penting, parameter kisi terlihat menurun selama kalsinasi awal.
Ini mungkin karena kontraksi kisi, yang telah terbukti ada untuk sistem ini. Namun, dengan adanya metanol, jelas bahwa parameter kisi mengembang dengan waktu reaksi. Hal ini diduga karena pembentukan kokas selama katalisis.
Ringkasan
Singkatnya, teknik radiasi sinkrotron sangat kuat dalam mengikuti pembentukan padatan berpori, menentukan oksidasi ion logam yang menciptakan fungsionalitas katalitik dalam kerangka kerja, stabilitas bahan berpori yang dikenal stabil secara termal logam dan baru-baru ini struktur modifikasi yang terjadi selama aktivasi dan proses katalitik.
Dengan kemajuan dalam resolusi waktu dan kemampuan deteksi, dimungkinkan untuk menentukan berbagai skala panjang dari pori makro hingga partikel hingga arsitektur atom. Ketersediaan yang luas dari pasangan fasilitas dengan berbagai teknik, sekarang menjadi rutin untuk memanfaatkan kemajuan ini untuk mempelajari bahan berpori.
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.
Tags :
Ady Water
ADY WATER
Konsultasi Gratis dengan para sales kami untuk menemukan solusi yang paling tepat untuk kebutuhan Bapak Ibu
- Ady Water
- Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194
- Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830
- Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480
- Kupang Panjaan I No.18, DR. Soetomo, Kec. Tegalsari, Kota SBY, Jawa Timur 60264
- 022 723 8019