Investigasi Katalitik Material 2D Vs. 3D: Reaksi Oksidasi/Reduksi Selektif Zeolit Bag II

7:27:00 PM

Oksidasi Baeyer–Villiger

Oksidasi Baeyer-Villiger (BV) adalah konversi langsung keton menjadi ester dan keton siklik menjadi lakton. Dalam sintesis organik, reaksi dilakukan dengan menggunakan perasam atau garam persulfat; namun, penggunaan katalis heterogen yang cocok bersama dengan hidrogen peroksida memiliki keuntungan yang jelas.

Sejumlah katalis heterogen telah digunakan termasuk resin anionik asam, hidrotalsit, titanosilikat, aluminosilikat dan zeolit ​​germanosilikat, semuanya mengaktifkan hidrogen peroksida.

Sebaliknya, katalis yang mengandung timah(IV) (Sn-Beta menjadi zeolit ​​Sn-silikat pertama) mengaktifkan gugus karbonil, sehingga sangat meningkatkan selektivitas reaksi. Sn-Beta adalah zeolit ​​timah-silikat berpori besar dan oleh karena itu aktivitasnya tidak terlalu banyak mengalami hambatan difusi bahkan ketika mengoksidasi substrat seperti 2-adamantanon.

Akibatnya, Sn-Beta sejauh ini merupakan katalis timah-silikat yang paling banyak dipelajari dalam oksidasi BV tetapi katalis lain – khususnya dimensi 2D – telah dilaporkan baru-baru ini; yaitu:

(I) keluarga Sn-LKM termasuk Sn-LKM 3D konvensional, lembaran nano Sn-MFI 2D, katalis pentasil berpilar-sendiri Sn dan LKM berpilar timah-silika;

(II) keluarga MWW termasuk 3D Sn-MWW, Sn-MCM-56 dan Sn-DZ-1 terdelaminasi sebagian dan Sn-MWW(SP)-SSE396 terpilar (analog MCM-36);

(III) ICP-1 terpilar timah-silika (bahan berbasis UTL) dan (IV) IEZ-Sn-PLS-3 yang merupakan zeolit ​​terekspansi interlayer dengan lapisan FER.

Untuk gambar lengkap, kami harus menyebutkan bahwa juga beberapa saringan molekul mesopori Sn (misalnya Sn-MCM-41) dilaporkan.

Oksidasi BV dari 2-adamantanon adalah model reaksi yang paling banyak digunakan saat menyelidiki katalis BV baru. Diameter kinetik 2-adamantanon adalah sekitar 7 yang membuatnya terlalu besar untuk tidak memasuki pori-pori 10-cincin tetapi cukup kecil untuk memasuki pori-pori besar Sn-Beta. Struktur polisikliknya juga membawa stabilitas dan kekakuan tinggi pada molekul dan oleh karena itu selektivitas tinggi dari oksidasi BV biasanya diamati (biasanya >98%).

Perilaku serupa dapat diamati misalnya. dalam oksidasi BV norcamphor.303 Di sisi lain siklopentanon dan sikloheksanon tidak mudah teroksidasi dan selektivitas yang diamati biasanya lebih rendah (<80%). Dalam kebanyakan kasus, katalis 2D di atas (khususnya keluarga MFI dan MWW) hanya menyediakan konversi serupa atau lebih rendah dan hasil lakton dalam oksidasi BV 2-adamantanon dengan hidrogen peroksida (vide infra).

Dalam hal ini, perbedaan yang kuat dibandingkan dengan epoksidasi yang dikatalisis titanosilikat dengan hidrogen peroksida diamati, di mana katalis 2D membawa peningkatan yang kuat dari kinerja katalitik.

Juga dalam kelompok zeolit ​​germanosilikat yang diuji dalam oksidasi BV 2-adamantanon, ITQ-17 (BEC, Beta polimorf C) juga merupakan katalis yang paling aktif, diikuti oleh zeolit ​​berpori ekstra besar IM-12 (UTL) tetapi dibandingkan dengan Sn-UTL dan Sn-Beta, germanosilikat UTL memberikan konversi yang jauh lebih rendah dalam oksidasi BV dari 2-adamantanon dan sikloheksanon.

Luo dkk. menguji Sn yang mengandung nanosheet MFI, yang jauh lebih aktif daripada 3D Sn-MFI (TOF frekuensi pergantian awal = 38 h−1 resp. 5 h−1) tetapi Sn-Beta memberikan TOF awal = 210 h−1. Penulis menyarankan bahwa TOF yang lebih rendah dari nanosheet Sn-MFI (dan Sn-MCM-41) dibandingkan dengan Sn-Beta dapat disebabkan oleh karakter yang lebih hidrofilik dari katalis 2D (resp. silika amorf) yang menghasilkan adsorpsi bersamaan yang lebih kuat dari air (diperkenalkan dengan H2 O2).

Penurunan dosis H2 O2 (dan juga konsentrasi air dalam campuran reaksi) menghasilkan peningkatan TOF (Sn-MFI nanosheets 86 h−1). Di sisi lain, sililasi (hidrofobisasi) permukaan mengakibatkan pemblokiran akses ke situs Sn daripada peningkatan aktivitas katalitik.

Liu dkk. menyelidiki oksidasi BV 2-adamantanon dengan katalis berbasis Sn-MWW dibandingkan dengan Sn-MFI dan Sn-Beta. Sebuah keuntungan dari struktur terdelaminasi sebagian dari Sn-MCM-56 dibandingkan 3D Sn-MWW telah diamati, tetapi Sn-Beta masih memberikan konversi yang lebih tinggi (Sn-Beta 57% > Sn-MCM-56 42,3% > Sn-MWW 29,5% > kosong 3,5% setelah 2 jam pada 90 °C).

Baru-baru ini Ren et al. melaporkan Sn-MWW(SP)-SSE berpilar (MCM-36 analog) untuk memberikan 90,5% konversi 2-adamantanone sementara Sn-Beta dengan konten Sn yang sama memberikan 82,3%. Selain itu, perbedaan yang jauh lebih kuat diamati ketika katalis diuji dalam isomerisasi gula (lihat Bagian 6.5). Pengamatan membuktikan bahwa 2-adamantanon masih terlalu kecil untuk menilai keuntungan stannosilikat 2D dalam oksidasi BV.

Mengenai katalis terpilar, Přech et al. baru-baru ini memperluas konsep pilar silika-titania, yang berhasil digunakan untuk menyiapkan katalis epoksidasi yang sangat aktif, juga untuk pilar timah-silika. Katalis ICP-1-SnPI berbasis MFI berlapis dan (berbasis UTL) menunjukkan aktivitas yang luar biasa dalam oksidasi BV dari 2-adamantanon, norcamphor dan siklopentanon.

Meskipun referensi Sn-Beta menunjukkan angka pergantian yang lebih tinggi (Sn-Beta TON = 69 vs. misalnya IPC-1-SnPI TON = 28 dalam oksidasi BV norcamphor) daripada katalis terpilar timah-silika, konversi keseluruhan (misalnya norcamphor konversi: Sn-Beta: 13% vs. IPC-1-SnPI: 36% setelah 8 jam) dan hasil yang lebih tinggi untuk katalis terpilar karena penpilaran timah-silika menciptakan sejumlah besar situs Sn yang dapat diakses dengan baik yang terletak di bagian luar permukaan lapisan kristal.

Fitur serupa (situs Sn dekat dengan permukaan luar kristal) mungkin juga bertanggung jawab atas kinerja tinggi katalis Sn-Y (Sn-FAU) yang dibuat dengan dealuminasi zeolit ​​Y dan penggabungan timah berikutnya oleh uap SnCl4.

Reduksi Meervein–Ponndorf–Verley/Oppenauer Oksidasi

Reduksi Meervein–Ponndorf–Verley (selanjutnya disebut MPV) dan oksidasi Oppenauer adalah dua reaksi transfer hidrogen komplementer yang dikatalisis oleh katalis asam Lewis seperti Ti-, Sn-, Zr- dan Hf- tetapi juga Al-zeolit.

Dalam reaksi MPV, keton (atau aldehida) direduksi oleh alkohol sekunder (biasanya 2-propanol) berlebih menjadi alkohol sekunder (primer) yang sesuai sementara aseton adalah produk sampingnya; sebaliknya dalam kasus oksidasi Oppenauer. Al-Beta, dimodifikasi dengan pengukusan ringan atau diaktifkan pada suhu tinggi (700 °C) untuk meningkatkan keasaman Lewis, diketahui mengkatalisis reduksi MPV 4-tert-butilsikloheksanon untuk waktu yang cukup lama.

Perhatikan bahwa karena efek selektivitas bentuk, cis-4-tert-butilsikloheksanol terbentuk meskipun secara termodinamika merupakan produk yang kurang disukai. Tak lama setelah itu, kemampuan yang sama untuk Ti-Beta dilaporkan dan kemudian, Sn-Beta ditemukan bahkan lebih aktif daripada Ti- dan Al-Beta.

Sementara 4-tert-butilsikloheksanon dan 4-metilsikloheksanon diubah dengan mudah melalui Sn-Beta, reduksi MPV dari 2-metilsikloheksanon lebih lambat dan 2-tert-butilsikloheksanon tidak dikonversi sama sekali; paling mungkin sebagai akibat dari hambatan sterik gugus karbonil oleh substituen tert-butil daripada karena efek selektivitas bentuk karena dalam kasus seperti itu, setidaknya situs asam permukaan eksternal harus berkontribusi pada aktivitas katalitik dan konversi akan menjadi rendah tetapi tidak nol.

Sampai saat ini, sejumlah penelitian tentang pengurangan MPV dari banyak senyawa karbonil termasuk sikloheksanon, 4-metoksibenzaldehida, nopinon, norcamphor, acetophenone, benzylacetone, cinnamaldehyde atau citral telah dilaporkan menggunakan Sn- dan Zr-Beta; namun, potensi katalis 2 dimensi, khususnya zeolit ​​asam Lewis 2D, masih belum diungkapkan.

Al-Naiyli dkk. melaporkan pengurangan MPV cyclohexanone, cyclooctanone dan cyclododecanone melalui Sn-Beta dan hierarki Sn-Beta. Laju reaksi reduksi sikloheksanon hampir sama pada Sn-Beta konvensional dan hierarkis, sementara reduksi dua substrat terakhir jauh lebih cepat dibandingkan dengan katalis hierarkis (misalnya laju reaksi reduksi siklooktanon 1,4 × 10−4 s−1 selama hierarki Sn-Beta vs. 1,6 × 10−5 s−1 dibandingkan Sn-Beta konvensional).

Baru-baru ini, aktivitas katalitik dari (aluminosilikat) IEZ-MWW yang mengandung situs asam Lewis ditunjukkan dalam pengurangan MPV 4-methylcyclohexanone dan butanone. Oleh karena itu, manfaat dari katalis 2D sangat diharapkan, terutama karena reaksi MPV memiliki keadaan transisi yang menuntut secara sterik di mana alkohol dan keton diadsorpsi bersama.

Desulfurisasi Oksidatif Dan Oksidasi Sulfida

Selain proses hidrodesulfurisasi (HDS), pendekatan yang sama sekali berbeda untuk menghilangkan sulfur dalam fraksi minyak adalah dengan desulfurisasi oksidatif katalitik, yang memberikan keuntungan karena tidak memerlukan hidrogen atau tekanan tinggi.

Zeolit ​​TS-1 yang memiliki mesopori telah menunjukkan aktivitas katalitik yang tinggi dan mudah didaur ulang dalam oksidasi tiofena, karena penurunan hidrofobisitas dan struktur mesopori bahan ini.

Demikian juga, desulfurisasi oksidatif katalitik (ODS) dari senyawa aromatik yang mengandung S telah diselidiki pada zeolit ​​TS-1 hierarki dan konvensional. Pengaruh pelarut (n-heptana dan asetonitril) dan zat pengoksidasi (hidrogen peroksida dan tert-butilhidroperoksida, TBHP) dipelajari dengan menggunakan dibenzothiophene (DBT) sebagai substrat model.

Aktivitas katalitik yang ditunjukkan oleh TS-1 hierarkis jauh lebih tinggi daripada yang diperoleh dengan TS-1 konvensional; aktivitas desulfurisasi yang sangat tinggi diperoleh dengan kombinasi heptana dan TBHP, yang mengarah ke konversi DBT hampir total.

Dengan cara yang sama, sulfon organik dan khususnya sulfoksida (produk antara dalam oksidasi S) dapat dibuat dengan oksidasi sulfida yang sesuai dengan hidrogen peroksida di atas katalis titanosilikat.

Ketika katalis 2D TS-1 dan Ti-IPC-1-PI diuji dalam reaksi ini, ditemukan bahwa penggunaan katalis 2D ini dengan struktur yang sangat terbuka bermanfaat untuk substrat kecil dan besar.

Dalam kasus substrat kecil (diwakili oleh metilfenil sulfida), selektivitas reaksi didorong oleh difusi yang memungkinkan pencapaian rasio sulfoksida:sulfon 94 : 6 pada konversi 40% (3D TS-1 hanya menunjukkan selektivitas sulfoksida 60–74% tergantung pada ukuran kristal di bawah kondisi yang sama).

Dalam kasus substrat besar (diwakili oleh difenil sulfida, dibenzotiofena dan dioktil sulfida) peningkatan aksesibilitas situs aktif menghasilkan konversi yang meningkat secara signifikan dibandingkan dengan rekan-rekan 3D.

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 : Pasir Zeolit

Ady Water

ADY WATER

Konsultasi Gratis dengan para sales kami untuk menemukan solusi yang paling tepat untuk kebutuhan Bapak Ibu

• Nama PerusahaanAdy Water
• Alamat BandungJalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194
• Alamat Jakarta TimurJalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830
• Alamat Jakarta BaratJalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480
• Alamat SurabayaKupang Panjaan I No.18, DR. Soetomo, Kec. Tegalsari, Kota SBY, Jawa Timur 60264
• Phone022 723 8019