Persiapan Dan Sifat Fisik Komposit Polipirol/Zeolit

Berbagai aplikasi polimer penghantar listrik dalam beberapa tahun terakhir telah menyebabkan penelitian yang cepat di lapangan. Misalnya, polimer konduktor dapat digunakan sebagai komponen aktif dalam banyak aplikasi teknologi seperti dioda pemancar cahaya (LED), sel surya, sensor dan aktuator. 

Di antara polimer konduktor, polipirol (PPy) telah menerima minat yang cukup besar karena stabilitas kimianya yang sangat baik, konduktivitas dan biokompatibilitasnya.

Polipirol

Selain itu, dapat dengan mudah disintesis dengan biaya yang wajar dengan metode basah seperti metode oksidasi kimia. Sayangnya, PPy mengalami beberapa masalah seperti sifat rapuh, tidak larut, dan tidak dapat meresap karena struktur tulang punggung terkonjugasinya yang kaku. Sifat-sifat ini telah membuatnya menjadi tantangan untuk menghasilkan solusi dan pemrosesan lelehan dari bahan yang disintesis.

Selain itu, konduktivitas bahan menurun dari waktu ke waktu atau oleh lingkungan, yaitu penuaan. Untuk mengatasi masalah yang disebutkan di atas, beberapa padatan anorganik telah dimasukkan ke dalam sistem PPy. Hal ini telah menghasilkan fabrikasi material komposit yang memiliki karakteristik semikonduktor yang stabil dari polimer konduktor dan sifat mekanik dan kimia dari komponen anorganik.

Kombinasi polimer penghantar dan padatan anorganik yang memiliki struktur berlapis dan berpori merupakan salah satu strategi untuk mendapatkan komposit dengan sifat fisikokimia yang baru. Zeolit, bahan mikropori aluminosilikat dengan kerangka tiga dimensi, dianggap sebagai kandidat yang baik untuk tugas ini.

Hal ini karena strukturnya yang terdiri dari pori-pori, saluran dan sangkar dengan bentuk dan dimensi yang berbeda dalam skala nanometer menjadikannya sebagai inang yang menjanjikan untuk melakukan rantai polimer. Beberapa gugus fungsi ionik dari zeolit ​​dapat bertindak sebagai dopan dalam host yang melakukan matriks polimer selama proses sintesis yang akan mengontrol sifat listriknya yang penting untuk aplikasi elektronik dan fotonik.

Selain itu, keasaman permukaan zeolit ​​memberikan daya rekat yang sangat baik antara kedua bahan, yaitu polimer konduktor dan zeolit. Fitur-fitur ini dapat menghasilkan kombinasi mobilitas elektronik yang cepat dari polimer konduktor dengan kemungkinan mengakomodasi kation yang dapat ditukar dari zeolit ​​​​ke struktur polimer konduktor.

Oleh karena itu, komposit polimer/zeolit ​​konduktor diharapkan menunjukkan peningkatan sifat listrik, termal, mekanik dan penginderaan. Sintesis komposit zeolit ​​juga menarik perhatian dalam aplikasi bio-absorbansi. Misalnya, perlakuan hidrotermal digunakan untuk membuat zeolit/kitosan kelapa sawit aktif dan komposit karbon aktif zeolit.

Selain itu, zeolit ​​​​disintesis dari abu limbah kelapa sawit dan direndam dengan ion Li untuk digunakan sebagai katalisis yang mengubah gliserol produk samping biodiesel menjadi gliserol karbonat. Kopling antara PPy dan material zeolit ​​nanopori telah menarik perhatian yang signifikan karena monomer PPy, yaitu pirol, cukup kecil untuk ditampung ke dalam saluran dan pori-pori zeolit.

Ditemukan bahwa 9,18% PPy yang dimasukkan ke dalam sistem inang zeolit ​​klinoptilolit alam meningkatkan konduktivitas sebesar 1,3 kali lipat dari PPy murni. Ditemukan juga bahwa pengenalan 0,1% PPy ke dalam kerangka host zeolit ​​H-Beta yang disintesis telah meningkatkan konduktivitas listrik sistem sebesar 0,8 kali lebih tinggi daripada PPy.

Sebagian besar karya sebelumnya telah memulai penyelidikan komposit zeolit ​​​​yang diperkenalkan dengan jumlah PPy yang berbeda. Studi listrik sebelumnya telah menunjukkan bahwa konduktivitas listrik PPy dapat ditingkatkan dengan memasukkan zeolit ​​N (LNZ) tipe Linde ke dalam PPy.

Oleh karena itu, ada kebutuhan untuk mengevaluasi sifat fisik keseluruhan sistem inang PPy yang digabungkan dengan jumlah zeolit ​​yang berbeda. Sifat fisik komposit PPy/zeolit ​​diperkirakan bervariasi sesuai dengan komposisi unsur, tekstur, sifat berpori dan gugus fungsi ionik zeolit ​​yang digunakan yang dapat berperan sebagai dopan dalam sistem PPy.

Penelitian ini menjelaskan sintesis PPy dengan adanya berbagai jumlah zeolit ​​komersial (0–20%) melalui metode oksidasi kimia. Peran zeolit ​​terhadap struktur, mikrostruktur, stabilitas termal, listrik dan optik sistem inang PPy telah diselidiki dan dibandingkan dengan agen oksidan, yaitu FeCl3. Kami telah menggunakan zeolit ​​komersial karena dapat diperoleh dengan kemurnian dan keseragaman yang tinggi. Hasil kami menunjukkan bahwa komposit PPy/zeolit ​​memiliki sifat fisik yang menjanjikan.

Analisis FTIR

Data penelitian menyajikan puncak serapan spektrum FTIR dan penugasannya pada komposit zeolit, PPy′, PPy″ dan PPy′/zeolit ​​(5-20%). Puncak serapan khas PPy yang sesuai dengan getaran regangan ikatan rangkap CC, C–N dan C–C diamati masing-masing pada 1533, 1451, 1285cm−1, sedangkan puncak terkait dengan pembengkokan dalam bidang C–H dan deformasi out-of-plane C-H ditemukan pada 1021 dan 848cm−1, masing-masing.

Pada spektrum zeolit, puncak serapan yang teramati di sekitar 458, 513 dan 1010cm−1 dikaitkan dengan vibrasi tekuk Si–O atau Al–O, tekuk cincin ganda, dan regangan asimetris SiO4 dan AlO4. Semua puncak karakteristik PPy dan zeolit ​​murni ditemukan pada spektrum komposit PPy′/zeolit. Namun, ada sedikit pergeseran menuju bilangan gelombang yang lebih tinggi di puncak PPy.

Perilaku ini menunjukkan bahwa ada interaksi antara zeolit ​​dan bahan inang PPy, dan menunjukkan pembentukan bahan komposit. Panjang terkonjugasi (CL) komposit PPy′, PPy″ dan PPy′/zeolit ​​ditentukan secara kualitatif dengan menggunakan perbandingan luas serapan terpadu pita C ikatan rangkap C dan C–N pada 1533cm−1 dan 1451cm−1, yaitu A1533 /A1451. Rasio ini berbanding terbalik dengan C.L. dari PPy.

Data mencantumkan A1533/A1451 dari PPy′, PPy″ dan PPy′/komposit. Kependekan dari C.L. berarti cacat telah diperkenalkan dalam polimer konduktor. Dengan memperkenalkan agen oksidan ekstra FeCl3, yaitu dalam PPy″, C.L. meningkat. C.L. PPy berubah secara tidak sistematis dalam komposit PPy′/zeolit ​​(5-20%).

Pertama, C.L. menurun dengan penambahan zeolit ​​5% kemudian meningkat pada zeolit ​​10% dan 15%. Ada dua kemungkinan faktor yang mempengaruhi nilai C.L. Salah satu alasannya mungkin karena gugus ion lawan sistem zeolit ​​menggantikan Cl−1 dalam PPy dan menyebabkan penurunan C.L. Faktor lain adalah bahwa struktur rongga zeolit ​​membantu dalam penyelarasan rantai PPy dan menyebabkan peningkatan C.L. seperti yang diamati pada komposit yang mengandung 15% jumlah zeolit.

Analisis XRD

Gambar 2 menunjukkan pola XRD komposit zeolit, PPy′ dan PPy′/zeolit ​​(0,0–20%). Tidak ada puncak tajam yang dapat diamati pada spektrum XRD PPy′ kecuali puncak yang melebar yang terletak pada 2θ = 25 ° yang terkait dengan susunan rantai PPy jarak pendek.

Di sisi lain, pola XRD zeolit ​​terdiri dari banyak puncak tajam yang mencerminkan struktur kristal sistem dengan baik. Dengan masuknya 5% zeolit ​​ke dalam matriks PPy′, beberapa puncak XRD yang terkait dengan zeolit ​​diamati tumpang tindih dengan puncak seperti punuk PPy.

Intensitas puncak XRD zeolit ​​meningkat dan sedikit bergeser ke arah sudut yang lebih tinggi dengan semakin meningkatnya kandungan zeolit ​​dalam sistem inang PPy. Pengamatan ini dapat menunjukkan bahwa partikel zeolit ​​tergabung ke dalam matriks PPy′ amorf

Analisis FESEM

Data ilmiah menunjukkan mikrograf FESEM masing-masing PPy′, PPy″, PPy′/zeolit ​​(5%), PPy′/zeolit ​​(20%) dan zeolit. PPy′ menunjukkan mikrostruktur granular mirip dengan yang diamati untuk film PPy dan bubuk. Butir-butirnya hampir berbentuk bulat dengan ukuran butir rata-rata 330nm, yang terjalin untuk membentuk struktur seperti kembang kol terus menerus dan melingkar secara teratur untuk memunculkan struktur tiga dimensi. Gumpalan tidak memiliki arah yang disukai dan tampaknya terhubung satu sama lain di berbagai sudut. Morfologi serupa diamati di PPy″ tetapi dengan ukuran butir rata-rata berkurang 292nm.

Di sisi lain, sampel zeolit ​​menunjukkan morfologi permukaan kompak padat. Butir PPy′ bergerak lebih dekat satu sama lain dengan penggabungan 5% zeolit ​​​​dan ukuran rata-rata meningkat menjadi 379nm.

Namun, ukuran butir rata-rata PPy′ menurun menjadi 274 sedangkan komposit menjadi lebih padat dan kompak dengan meningkatnya jumlah zeolit ​​menjadi 20%. Dapat disadari bahwa zeolit ​​telah dimasukkan ke dalam matriks PPy′ dan berfungsi sebagai tulang punggung untuk meningkatkan keselarasan rantai yang disediakan oleh struktur rongga zeolit, yang dapat meningkatkan sifat mekanik PPy.

Analisis TGA

Data menggambarkan stabilitas termal komposit zeolit ​​​​dan PPy′/zeolit ​​(0–20%) pada rentang suhu 300-1173K. Komposit PPy′/zeolit ​​(0–20%) menunjukkan tiga tahap penurunan berat yang terjadi pada kisaran 293–403K, 303–663K dan 664–1173K. PPy′ mulai terurai pada 290K dengan penurunan berat total 51,3% pada 1173K.

Di sisi lain, zeolit ​​menunjukkan penurunan berat badan dalam kisaran 404-663K yang mungkin sesuai dengan hilangnya air dari permukaan dan struktur nanopori dari jaringan zeolit. Secara umum, komposit PPy′/zeolit ​​menunjukkan stabilitas termal yang lebih baik daripada PPy′ murni. Kehilangan berat total untuk sampel yang mengandung 5-15% berkisar antara 35% dan 39%. Komposit PPy′/zeolit ​​(20%) menunjukkan stabilitas termal terbaik dengan kehilangan berat total 26,7%.

Kesimpulan

Komposit PPy′/zeolit (0–20%) berhasil dibuat melalui metode oksidasi kimia sederhana. Dari FTIR, puncak yang terkait dengan PPy sedikit bergeser ke arah bilangan gelombang yang lebih tinggi pada komposit PPy′/zeolit. Puncak XRD meningkat, menjadi lebih kuat dan bergeser sedikit ke 2θ yang lebih tinggi dengan peningkatan kandungan zeolit ​​dalam matriks PPy.

Komposit PPy′/zeolit memiliki morfologi yang lebih padat dan kompak dengan stabilitas termal yang lebih baik jika dibandingkan dengan PPy′. Konduktivitas listrik PPy′/zeolit (20%) sebesar 3.6Scm−1 180 kali lebih tinggi dari PPy′ murni yaitu 0,02Scm−1.

Zeolit atau FeCl3 memiliki peran yang sama pada peningkatan konduktivitas dan pengurangan celah pita PPy, yang berarti beberapa gugus ionik zeolit ​​dapat berfungsi sebagai dopan selama proses polimerisasi. Akhirnya, hasil dari pekerjaan ini menunjukkan bahwa zeolit ​​adalah aditif anorganik yang menjanjikan untuk peningkatan sifat fisik PPy.

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.