Situs Aktif Dalam Zeolit ​​2D; Situs Aktif Aluminium

Zeolit ​​​​dikenal sebagai padatan kristal berharga dengan struktur kerangka yang mengandung mikropori diskrit dari dimensi molekuler yang mengakomodasi situs kation ekstra-kerangka yang dapat ditukar. Dalam hal interaksi tuan rumah-tamu, zeolit ​​​​dapat dilihat sebagai kerangka tuan rumah dengan struktur tiga dimensi (3D) yang utuh dan tidak berubah.

Mereka menunjukkan karakteristik katalitik dan penyerapan yang luar biasa bersama dengan kualitas lingkungan yang sangat diinginkan. Zeolit ​​​​secara luas digunakan dalam aplikasi komersial sebagai katalis untuk konversi hidrokarbon dalam industri minyak dan kimia, sebagai sorben untuk proses pemisahan molekul kecil, dan sebagai penukar ion dalam deterjen.

Sifat zeolit ​​yang luar biasa terkait erat dengan fitur strukturalnya. Zeolit ​​terdiri dari tetrahedra TO4 yang berbagi sudut, dengan T berarti atom kerangka yang terkoordinasi secara tetrahedral, seperti Si dan Al atau heteroatom lainnya.

Zeolit ​​mengandung sistem saluran satu, dua, atau tiga dimensi, yang saling berhubungan dalam beberapa cara yang berbeda. Keunikan topologi struktur individu zeolit ​​ditentukan oleh urutan koordinasi dan simbol titik.

Jumlah zeolit ​​yang mungkin (secara teoritis) tidak terbatas; namun, sejauh ini hanya 213 struktur kerangka berbeda yang diterima oleh Komisi Struktural Asosiasi Zeolit ​​Internasional dan telah memperoleh kode tiga huruf yang unik.

Sebagian besar zeolit ​​sintetik diperoleh melalui sintesis solvothermal dengan menggunakan kondisi reaksi yang berbeda, reaktan, dan agen pengarah struktur (SDA); beberapa dari mereka diperoleh melalui sintesis bebas pelarut.

Reaksi berlangsung baik secara langsung ke zeolit ​​3D (dalam banyak kasus) atau dapat dilanjutkan melalui prekursor zeolit ​​berlapis dua dimensi (2D), LZP (sekitar 10 kasus). Baru-baru ini, telah ditunjukkan bahwa zeolit ​​baru dapat diperoleh dengan mekanisme yang sama sekali berbeda: pemindahan atau penggantian unit struktural dari zeolit ​​3D yang sudah disintesis.

Zeolit 2D

Keuntungan utama zeolit ​​2D dibandingkan dengan analog 3D mereka terletak pada peningkatan aksesibilitas situs aktif (yang dihasilkan dari lokasi mereka di permukaan luar lamela) sementara karakteristik lainnya (seperti geometri, koordinasi, kekuatan keasaman dll. ) diinginkan untuk tetap sama seperti zeolit ​​konvensional. Di sini kami meninjau cara analisis dan data literatur yang mengkonfirmasi atau menantang pernyataan di atas.

Dalam zeolit ​​2D dan 3D, situs aktif dalam katalis berbasis zeolit ​​biasanya diwakili oleh atom silikon tersubstitusi secara isomorfik untuk elemen tiga atau empat valensi dan/atau cacat pada struktur kristal silika. Untuk memperkenalkan aktivitas katalitik pada struktur zeolit, heteroatom yang sesuai (Al, Ti, Sn, Zr, Fe, Ga, Ge, B dll.) perlu menggantikan atom silikon dalam kerangka zeolit.

Khususnya, berbagai atom dalam posisi ekstra-kerangka atau kekosongan (cacat) sebagai gugus silanol (misalnya untuk penataan ulang Beckmann) juga dapat aktif secara katalitik. Selain itu, konsentrasi gugus silanol menentukan sifat penting lainnya seperti hidrofilisitas.

Semua heteroatom yang disebutkan secara isomorfik digabungkan ke dalam kerangka mewakili situs asam alam Brønsted atau Lewis. Situs asam Brønsted kuat (sebanding dengan asam mineral) dibentuk dengan menjembatani situs [Si(OH)Al] dan ion logam trivalen lainnya juga dapat membentuk situs jenis ini.

Heteroelemen tetravalen (divalen Zn) lainnya sebagian besar membentuk situs asam Lewis dengan kekuatan yang berbeda. Heteroatom ekstra-kerangka dalam sejumlah kasus dianggap tidak diinginkan tetapi ada contoh ketika mereka secara signifikan berkontribusi pada aktivitas katalitik.

Situs Aktif Aluminium

Atom aluminium dapat diamati secara langsung dengan keadaan padat 27Al-MAS-NMR. Kerangka terkoordinasi tetrahedral Atom Al menunjukkan sinyal dalam kisaran 51,5–65 ppm (tergantung pada jenis zeolit ​​dan rasio Si/Al) sedangkan spesies yang terkoordinasi secara oktahedral (yang mungkin merupakan kerangka ekstra) menunjukkan pergeseran kimia 0 ppm.

Bentuk spektra dan posisi sinyal tidak tergantung pada ukuran kristal, bentuk dan dimensi zeolit ​​tertentu. Selain itu, sinyal lemah sekitar 30 ppm kadang-kadang dilaporkan dan dianggap berasal dari spesies terkoordinasi penta.

Situs asam Brønsted dapat diamati secara langsung menggunakan spektroskopi IR karena gugus asam [Si–(OH)–Al] menunjukkan pita getaran yang dapat dibedakan dengan jelas dari sinyal silanol lainnya. Posisi presisinya bergantian dengan struktur zeolit ​​(misalnyaFER: (OH) = 3605 cm−1 vs. FAUν(OH) = 3645 cm−1) dan juga bergantung pada dimensi zeolit ​​(misalnyaMWW 3-dimensi MCM-22 : (OH) = 3625 cm−1 vs. ITQ-2 2-dimensi: (OH) = 3620 cm−1).

Pemodelan molekuler menunjukkan bahwa posisi pita yang tepat bahkan mencerminkan posisi kristalografi atom aluminium yang sesuai; namun, membedakan antara beberapa pita yang sesuai dengan posisi yang berbeda (yang berdekatan satu sama lain) serta penugasan yang tepat jarang dimungkinkan.

Laforge dkk. membedakan gugus OH asam di supercage (ν(OH) = 3621 cm−1) dan di saluran sinusoidal (ν(OH) = 3608 cm−1) zeolit ​​MWW dan memberikan perbandingan 3-dimensinya (MCM-22 ) dan bentuk 2 dimensi (MCM-36).

Sinyal milik situs Brønsted di supercage sekitar 7 kali lebih lemah untuk MCM-36 dibandingkan dengan MCM-22 yang mencerminkan bahwa supercage tidak terbentuk ketika zeolit ​​tidak mengembun menjadi struktur terhubung 3D. Sebaliknya, situs Lewis tidak dapat diamati secara langsung.

Untuk menganalisis karakter (Lewis atau Brønsted), lokasi dan (relatif) kekuatan situs asam aluminium (tidak hanya), teknik menggunakan molekul probe dasar perlu digunakan. Secara umum ada tiga pendekatan untuk identifikasi dan kuantifikasi molekul probe yang teradsorpsi:

(i) analisis IR in situ,

(ii) spektroskopi 31P-NMR dan

(iii) percobaan desorpsi terprogram suhu (TPD).

Analisis in situ IR adalah metode yang tersebar luas, digunakan dalam kombinasi dengan molekul probe termasuk CO, amina, nitril, piridin dan turunannya dan lainnya, yang menunjukkan karakteristik pita untuk spesies terkait yang berinteraksi dengan situs asam Brønsted atau Lewis.

P-NMR dapat digunakan untuk pengamatan oksida trialkilfosfin, yang teradsorpsi pada situs asam dengan cara satu-ke-satu. Percobaan TPD memberikan informasi tentang kekuatan situs asam (semakin tinggi suhu desorpsi, semakin kuat situs) tetapi spesies yang teradsorpsi tidak diamati secara langsung. Teknik IR dan TPD in situ juga dapat digabungkan menjadi apa yang disebut IRMS-TPD yang memberikan pemahaman mendalam tentang proses permukaan serta informasi kuantitatif.

Pilihan molekul probe menentukan informasi yang mungkin diperoleh mirip dengan indikator Hammett yang digunakan untuk memperkirakan kekuatan asam dalam media non-air (yaitu dalam katalisis homogen). Bahkan, ditunjukkan bahwa satu set indikator Hammett yang dipilih dengan cermat dapat digunakan untuk menyelidiki bahkan keasaman zeolit ​​(yaitu zeolit ​​Y berpori besar); namun, batasan sterik membatasi aplikasi untuk bahan berpori.

Untuk bahan 2D, peningkatan aksesibilitas situs asam adalah fitur utama. Oleh karena itu, kombinasi molekul probe kecil, yang dapat mengakses semua situs asam, dan analog besar, yang tidak dapat memasuki sistem mikropori, memberikan informasi tentang situs yang terletak di permukaan luar kristal atau lamela.

Misalnya, pasangan molekul yang umum digunakan, dalam hubungannya dengan spektroskopi IR, adalah piridin (diameter kinetik 0,54 nm) bersama dengan lutidin (2,6-dimetilpiridin, 0,67), kolidina (1,3,5-trimetilpiridin; 0,74 nm ) atau 2,6-di-tert-butilpiridin (DTBpy, 1,05 nm).

Molekul piridin cukup kecil untuk memasuki zeolit ​​berpori sedang seperti MFI atau MWW sementara DTBpy khususnya terlalu besar untuk masuk bahkan sistem saluran zeolit ​​ekstra besar dan atom nitrogennya sangat terhalang sehingga hanya dapat berinteraksi dengan asam Brønsted situs (bukan Lewis).

Semua piridin (tersubstitusi) menunjukkan getaran karakteristik dari cincin aromatik yang melekat pada situs asam yang berbeda (dan gugus silanol) di wilayah 1400-1800 cm-1, di mana mereka tidak tumpang tindih dengan mis. getaran kerangka zeolit. Kuantifikasi yang akurat dari situs asam memerlukan penentuan koefisien kepunahan yang andal (baik untuk bilangan gelombang tunggal atau koefisien kepunahan molar terintegrasi untuk seluruh pita), yang merupakan masalah kompleks yang ditinjau.

Oksida fosfin juga merupakan basa dan oleh karena itu dapat digunakan serupa dengan piridin tersubstitusi dan amina lainnya. Ukurannya (menentukan kemampuannya untuk memasuki sistem berpori katalis) dapat diatur dengan memilih panjang substituen alkil yang sesuai. Trimethylphosphine oxide (TMPO) memiliki diameter kinetik 0,55 nm dan oleh karena itu dapat masuk bahkan 10-cincin pori-pori.

Di sisi lain, misalnya tributylphosphine (TBPO, diameter kinetik 0,82 nm) cocok untuk menilai keasaman permukaan eksternal. Proton asam berinteraksi dengan atom oksigen oksida fosfin, menghasilkan perubahan kerapatan elektron dan dengan demikian pergeseran kimia atom fosfor. Oleh karena itu, spesies fosfin oksida dapat diamati dan dibedakan menggunakan keadaan padat 31P-NMR.

TMPO padat murni menunjukkan pergeseran kimia 30 ppm, TMPO yang berinteraksi dengan silanol memiliki pergeseran kimia 42 ppm dan sinyal TMPO yang terikat pada situs asam Brønsted diamati antara 66 dan 86 ppm tergantung pada kekuatan situs asam.

Semakin kuat situs asam, semakin tinggi pergeseran kimia fosfor. Kelemahan yang cukup besar dari metode ini adalah tuntutan tinggi pada peralatan eksperimental (glovebox, spektrometer MAS-NMR) dibandingkan dengan teknik FT-IR.

Selain itu, kuantifikasi situs Lewis rumit dan tidak pasti karena sinyal TMPO yang sesuai (37 ppm) sangat dekat dengan sinyal interaksi TMPO dengan silanol (42 ppm), yang bisa sangat intensif terutama pada zeolit ​​berlapis atau hierarkis.

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.