Investigasi Katalitik Material 2D Vs. 3D: Spesialisasi Kimia Zeolit
Zeolit secara tradisional dianggap sebagai katalis untuk proses industri skala besar dan apalagi mereka mewakili toolkit untuk ahli kimia organik sintetis. Namun, para peneliti dan produsen, yang berurusan dengan obat-obatan, wewangian atau bahan tambahan makanan, dapat memperoleh manfaat dari keuntungan yang sama yang diketahui dari proses skala besar.
Dalam sebagian besar makalah penelitian dari bidang saringan molekuler, karakterisasi menyeluruh dari katalis baru dilaporkan dan pengujian katalitik berfungsi sebagai alat karakterisasi. Uji katalitik standar yang dipilih dengan benar dapat memberikan informasi akhir tentang kemampuan katalis yang sedang diselidiki.
Namun, di luar reaksi standar seperti alkilasi dan disproporsionasi toluena, kurva terobosan metanol-ke-olefin, epoksidasi sikloheksena dan oksidasi Baeyer-Villiger dari adamantanone (vide supra), terdapat banyak transformasi menarik dan berguna lainnya (misalnya asilasi methoxynaphthalene, vitamin E sintesis), yang dapat dilakukan di atas zeolit (buku referensi berkontribusi untuk menjembatani kesenjangan antara ilmu material dan kimia organik) dan banyak dari mereka masih menunggu pengungkapan atau penyelidikan lebih rinci.
Pada bagian ini, ada contoh transformasi yang disorot, yang dilakukan pada katalis 2D dan yang mewakili reaksi yang dikatalisis zeolit non-klasik atau memperluas pendekatan klasik ke substrat yang tidak biasa. Perhatikan juga tumpang tindih area kimia halus dengan pemrosesan biomassa.
Reaksi Friedel–Crafts
Reaksi alkilasi Friedel-Crafts mungkin merupakan transformasi paling klasik dalam petrokimia dibandingkan katalis berbasis zeolit. Alkilasi dan asilasi mis. benzena, toluena, dan fenol menghasilkan juga produk yang diminati dalam Kimia Halus.
Benzilasi benzena dengan benzil alkohol telah digunakan untuk mengevaluasi aktivitas katalitik dari hierarki katalis zeolit dalam alkilasi Friedel-Craft, menunjukkan bahwa zeolit ZSM-5 yang mengandung mesopori menunjukkan aktivitas katalitik yang jauh lebih tinggi daripada ZSM-5 konvensional.
Demikian juga, zeolit ZSM-5 yang terstruktur secara hierarkis telah menunjukkan aktivitas katalitik dan stabilitas yang tinggi untuk alkilasi fenol dengan isopropanol karena saluran mikronya yang lebih pendek dan adanya mesopori.
Penggunaan katalis 2D membuka kemungkinan untuk secara efektif menggabungkan dua molekul yang relatif besar. Dalam pengertian ini, alkilasi benzena atau lebih banyak mesitylene dengan benzil alkohol ditunjukkan dalam fase cair.
Kim dkk. melakukan benzilasi benzena pada nanospons dan zeolit konvensional (*BEA, MTW, MRE, MFI). Kedua reaktan dapat memasuki mikropori zeolit tetapi produk besar difenilmetana, kemungkinan besar, tidak dapat meninggalkan mikropori, terutama MTW, MRE dan MFI yang menghasilkan hampir nol konversi per situs Al (angka pergantian, TON).
Situs aktif pada permukaan luar, sangat ditambah dalam bentuk nanospons, mengkatalisis reaksi secara efektif. Keracunan selektif dari situs asam eksternal kemudian mengubah perilaku katalitik nanospons Beta menjadi Beta komersial.
Nanosponge Beta memberikan konversi 15% setelah 1 jam dan konversi meningkat terus hingga sekitar 80% konversi (setelah 50 jam) sementara referensi Beta komersial dan Beta nanosponge beracun memberikan 10% resp. 7% konversi setelah 1 jam dan reaksi mati setelah sekitar 10 jam, mencapai konversi di bawah 20%. Konversi tinggi (93% vs. 30% di atas MFI 3D) dan selektivitas difenil metana (94%) juga telah dilaporkan menggunakan LKM nanosheet berpori tunggal.
Mesitylene memiliki diameter kinetik 0,87 nm tidak memasuki mikropori bahkan zeolit berpori besar. Oleh karena itu, alkilasinya terbatas pada permukaan luar katalis. Keracunan selektif situs asam eksternal mengubah selektivitas dari 1-benzil-2,4,6-trimetilbenzena menjadi dibenzilet karena eterifikasi benzil alkohol secara bersamaan dapat terjadi dalam sistem mikropori katalis, tetapi reaksi utama tidak bisa.
Penekanan hampir lengkap dari batasan difusi diamati untuk LKM berpilar dan pentasil berpilar sendiri karena faktor efektivitas yang diamati mendekati 1 dalam eterifikasi benzilalkohol sementara situs asam eksternal dimatikan (diracuni) dengan di-tert-butilpiridin tidak mempengaruhi pengamatan fenomena transportasi.
Saringan molekuler berstruktur meso dengan dinding seperti zeolit (bahan yang menggabungkan fitur nanokristalin dan nanosheet MFI dan *BEA, disiapkan oleh templating surfaktan) ditunjukkan untuk mengkatalisis bahkan alkilasi pirena dengan 9-fenil-9-fluorenol.
Reaksi dilakukan dalam autoklaf pada suhu 130 °C dan rasio massa substrat/katalis adalah 2; namun, dalam 2 jam, saringan berstruktur heksagonal dengan dinding MFI memberikan konversi 82%, sedangkan zeolit Beta konvensional dan MCM-41 mesopori hampir tidak aktif (konversi <5%).
Katalis berstruktur meso terdiri dari fase kristalin MFI dengan rasio Si/Al yang serupa dengan katalis referensi. Dengan demikian aktivitas katalitik yang diamati dapat dianggap berasal dari peningkatan aksesibilitas situs aktif bahkan untuk molekul yang sangat besar seperti hidrokarbon poliaromatik yang disebutkan.
Demikian pula, katalis ini aktif dalam asilasi Friedel-Crafts 1-methoxynaphthalene dengan benzoic anhydride untuk membentuk 4-benzoyl-1-methoxynaphthalene (dengan selektivitas lebih dari 95%), dan anulasi trimetilhydroquinone dengan isophytol (1-ethylen-1-methylheptadekan). -1-ol) untuk membentuk -tokoferol (vitamin E).
Opansenko dkk. melaporkan anulasi fenol, 1- dan 2-naftol dengan 2-metil-3-buten-2-ol. Reaksi ini menggabungkan alkilasi dari fenol yang sesuai pada langkah pertama dengan reaksi penutupan cincin intramolekul selanjutnya dari isoprenilfenol untuk membentuk 3,4-dihidro-2H-1-benzopiran (kroman).
Reaksi dilakukan pada MFI unilamellar dan beberapa zeolit MFI berstruktur meso yang dibuat dengan templating surfaktan. Katalis ini memberikan konversi tertinggi sedangkan selektivitas reaksi, terutama untuk 1-naftol dan 2-naftol, tidak tergantung pada katalis yang digunakan.
Demikian pula, asilasi anisole dengan asetanhidrida menjadi p-asetofenon terjadi jauh lebih cepat pada ECNU-7 (lapisan MWW) berpilar dan berpilar, dan MCM-56194 terdelaminasi dibandingkan dengan MFI 3D dan *BEA.
Interlamellar yang diperluas IEZ-PLS-3 (lapisan FER) yang memiliki saluran cincin 12 × 10 alih-alih cincin 10 × 8, karakteristik FER, memberikan konversi yang sebanding dengan *BEA. ERB-1-del-135 (lapisan MWW) terdelaminasi sebagian mengkatalisis asilasi 2-metoksinaftalena dengan anhidrida asetat menghasilkan 1-asetil-2-metoksinaftalena, yang lebih disukai secara kinetik tetapi lebih menuntut secara sterik daripada 2-asetil-6-metoksinaftalena.
Posisi 2 disukai ketika zeolit berpori besar (FAU, MOR, *BEA) digunakan untuk mengkatalisis asilasi naftalena. Namun, dalam kasus di atas, delaminasi parsial tidak membawa peningkatan yang signifikan dibandingkan dengan MWW 3D. Perhatikan bahwa asilasi 2-methoxynaphthalene adalah reaksi kunci dalam salah satu sintesis naproxen obat pereda nyeri.
Aldolisasi Dan Asetalisasi
Aldolisasi dan asetalisasi adalah reaksi adisi yang dikatalisis asam (aldolisasi juga dikatalisis basa) pada gugus karbonil dengan penggunaan yang luas dalam kimia organik; yang pertama mampu membentuk ikatan C–C yang melepaskan air dan dengan demikian mengurangi kandungan oksigen dalam produk, sedangkan yang kedua digunakan untuk melindungi gugus karbonil.
Selain valorisasi biomassa, nanosheet MFI ditunjukkan untuk mengkatalisis kondensasi benzaldehida dengan heptanal menjadi jasminaldehyde212 (konversi 85% dengan selektivitas 70% terhadap konversi 9% melalui MFI 3D) dan kondensasi Claisen-Schmidt dari benzaldehida dengan 2-hidroksiasetofenon untuk membentuk flavanon dan 2′ -hidroksikalkon.
Berbeda dengan 3D MFI, nanosheet MFI menunjukkan peningkatan selektivitas flavanon (62% vs 50%) karena pembentukan flavanon merupakan reaksi berurutan terhadap pembentukan 2′-hidroksikalkon dan 2′-hidroksikalkon secara sterik lebih menuntut daripada reaktan awal.
Kemampuan katalis 2D dapat ditunjukkan dengan perlindungan aldehida (misalnya benzaldehida) dengan pentaeritritol yang membentuk spiro-diasetal yang besar. Sebaliknya, reaksi yang berlawanan (deproteksi gugus karbonil) digunakan, bila diinginkan untuk melakukan reaksi kaskade yang melibatkan beberapa jenis situs aktif.
Dengan cara ini, misalnya, MFI berpilar organik digunakan untuk hidrolisis satu pot benzaldehida dimetilasetal menjadi benzaldehida dan kondensasi Knoevenagel selanjutnya dari benzaldehida dengan malononitril menghasilkan benzilidena malononitril. Dalam hal ini, situs asam zeolit bertanggung jawab atas deproteksi, sedangkan situs dasar yang terletak di pilar organik mengkatalisis kondensasi.
Aneka ragam. Agen pengarah struktur biasanya dihilangkan dari struktur zeolit sebelum katalisis. Namun, Li dkk. menunjukkan bahwa dalam reaksi, di mana garam amonium kuaterner berfungsi sebagai katalis, zeolit dapat digunakan sebagai pendukungnya.
Dengan cara ini, LKM berlapis yang disintesis digunakan sebagai katalis sikloadisi CO2 pada epoksida, menghasilkan karbonat siklik. Template surfaktan, yang digunakan untuk sintesis, mengandung dua kelompok amonium kuaterner. Salah satunya tersembunyi di sistem saluran (bertindak sebagai jangkar), sementara yang lain terletak di mulut pori dan dengan demikian dapat diakses (bertindak sebagai situs aktif).
Nanosponge MFI (dan juga katalis pentasil self-pillared) menunjukkan aktivitas yang luar biasa (dibandingkan dengan zeolit 3D MFI, *BEA dan FAU) juga dalam kondensasi Pechmann dari pirogalol dan resorsinol dengan etilasetoasetat dalam fase cair yang menghasilkan dihidroksi-4-metilkumarin yang sesuai. .
Mempertimbangkan jumlah berbagai transformasi yang dapat dikatalisis oleh katalis berbasis zeolit 2D, kami percaya bahwa katalis zeolit 2D yang berbentuk tepat dapat menjadi, bagi ahli kimia organik, alat umum untuk reaksi yang dikatalisis asam seperti, misalnya, saringan molekuler 4A (zeolit LTA) untuk pengeringan pelarut.
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