Preparasi, Karakterisasi dan Aplikasi Katalis H3PO4/ZrO2 untuk Konversi Etanol Menjadi Dietil Eter

AZIZIA ALIFI, Prof. Dr. Karna Wijaya, M.Eng; Dr. Akhmad Syoufian

2022 | Tesis | MAGISTER KIMIA

Preparasi, karakterisasi, dan aplikasi katalis H3PO4/ZrO2 pada konversi etanol menjadi dietil eter telah berhasil dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari preparasi dan karakterisasi katalis H3PO4/ZrO2 serta mengetahui aktivitas dan selektivitasnya pada reaksi dehidrasi etanol menjadi dietil eter. Katalis H3PO4/ZrO2 dibuat menggunakan metode impregnasi dengan variasi konsentrasi H3PO4 (1, 2, 3, dan 4 M) dan temperatur kalsinasi (400, 500, dan 600 derajat C) untuk memperoleh katalis dengan total keasaman tertinggi. Katalis dikarakterisasi menggunakan spektrometer Fourier Transform Infrared (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope-Electron Dispersive X-Ray (SEM-EDS), Surface Area Analyzer (SAA), Thermogravimetric-Differential Thermal Analyzer (TG-DTA), dan uji keasaman secara gravimetri dengan piridin. Katalis H3PO4/ZrO2 dengan tingkat keasaman tertinggi diaplikasikan pada reaksi dehidrasi etanol menjadi dietil eter (DEE) pada temperatur 175, 200, dan 225 derajat C. Produk cair dietil eter dianalisis dengan kromatografi gas (GC) untuk melihat selektivitas katalis. Katalis H3PO4/ZrO2 yang dipreparasi dengan H3PO4 2 M (v/v) dan kalsinasi 400 derajat C (ZP-2-400) merupakan katalis yang memiliki nilai keasaman tertinggi yaitu sebesar 0,56 mmol/g, struktur kristal, kandungan fosforus sebesar 1,98%, sistem mesopori dengan diameter 10,38 nm, luas permukaan sebesar 14,39 m2/g, dan pengurangan massa sebesar 3,60%. Katalis ZP-2-400 menujukkan aktivitas dan selektivitas terbaik pada reaksi dehidrasi etanol menjadi dietil eter pada temperatur 225 derajat C, dengan perolehan hasil konversi etanol sebesar 80,04% dan selektivitas DEE sebesar 1,00%.

Preparation, characterization and application of H3PO4/ZrO2 catalyst for conversion of ethanol to diethyl ether were successfully conducted. This research were aimed to prepare and characterize H3PO4/ZrO2 and to study the activity and selectivity of the catalyst on the dehydration reaction of ethanol to diethyl ether. The H3PO4/ZrO2 catalysts prepared using impregnation method with variation of H3PO4 concentrations (1, 2, 3, and 4 M) and calcination temperatures (400, 500, and 600 degree C) to obtain catalysts with the highest total acidity. Catalysts were characterized using Fourier Transform Infrared (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDS), Surface Area Analyzer (SAA), Thermogravimetric-Differential Thermal Analyzer (TG-DTA), and gravimetric acidity test with pyridine. H3PO4/ZrO2 catalyst with the highest acidity applied in the dehydration reaction of ethanol to diethyl ether (DEE) at temperatures of 175, 200, and 225 degree C. The liquid product of diethyl ether was analyzed by gas chromatography (GC) to see the selectivity of the catalyst. The H3PO4/ZrO2 catalyst treated with H3PO4 2M (v/v) and calcined at 400 degree C (ZP-2-400) was the catalyst with highest total acidity 0,56 (g/mmol), crystalline structure, phosphorus content of 1,98%, has mesoporous system with a diameter of 10,38 nm, surface area of 14,39 m2/g. and reduction of mass 3,60%. The H3PO4/ZrO2 catalyst had the best acitivity and selectivity in the dehydration reaction of ethanol to diethyl ether at a temperatur 225 degree C, with an ethanol conversion yield of 80,04% and a DEE selectivity of 1,00%.

Kata Kunci : asam Bronsted, asam Lewis, dehidrasi etanol, dietil eter, zirkonia terfosfatasI