Laporkan Masalah

SINTESIS MATERIAL ZEOLITIC IMIDAZOLATE FRAMEWORK (ZIF-8) TERDOPING NaCl DALAM AIR DAN POTENSINYA SEBAGAI ADSORBEN CO2 : KAJIAN EKSPERIMENTAL DAN TEORITIS

Lita Priandani, Fajar Inggit Pambudi, S.Si., M.Sc., Ph.D.; Prof. Dr. Suyanta, M.Si.

2023 | Skripsi | KIMIA

Sintesis Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF-8), modifikasi ZIF-8 dengan NaCl, dan studi interaksi NaCl terdoping ZIF-8 (NaCl@ZIF-8) dengan molekul CO2 menggunakan metode Density Functional Theory (DFT) telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan variasi molar NaCl pada sintesis ZIF-8 terhadap struktur dan morfologi kristal ZIF-8 serta potensi aplikasinya sebagai adsorben gas CO2 serta mengetahui interaksi yang terjadi antara molekul CO2 dengan NaCl@ZIF-8. ZIF-8 dan NaCl@ZIF-8 disintesis melalui metode non-solvothermal dengan prekursor awal zink nitratheksahidrat dan 2-metilimidazol dalam pelarut air. Sintesis NaCl@ZIF-8 dilakukan dengan penambahan NaCl 0,25; 0,50; 1,0; dan 1,5 mmol. Material hasil sintesis dikarakterisasi dengan FTIR, XRD, SEM-EDX, dan TEM. Aplikasi ZIF-8 dan NaCl@ZIF-8 sebagai adsorben dilakukan dengan menginteraksikan material bersama gas CO2 menggunakan laju alir maksimal 100 mL/menit selama 5 menit sampai semua adsorben jenuh, kemudian material dikarakterisasi dengan FTIR. DFT digunakan untuk mempelajari interaksi NaCl@ZIF-8 dengan CO2, penentuan spektra vibrasi IR, dan penentuan energi adsorpsi.  
Hasil karakterisasi material menunjukkan ZIF-8 dan NaCl@ZIF-8 berhasil disintesis. Penambahan NaCl tidak menyebabkan perubahan struktur pada ZIF-8 yang dapat dilihat dari ukuran kisi melalui Le Bail refinement. Spektra FTIR material ZIF-8 dan NaCl@ZIF-8 setelah adsorpsi menunjukkan puncak serapan di bilangan gelombang 3623 cm-1 yang merupakan puncak serapan kombinasi vibrasi ulur asimetri (?3) dan vibrasi tekuk (2?2) CO2. Situs yang paling disukai untuk adsorpsi CO2 pada NaCl@ZIF-8 adalah dekat NaCl dengan energi adsorpsi sebesar -36,8 kJ/mol. Interaksi yang terjadi antara CO2 dan NaCl@ZIF-8 adalah interaksi elektrostatik kuat yang ditunjukkan melalui Independent Gradient Model (IGM).

Synthesis of Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF-8), modification of ZIF-8 with NaCl, and study of interaction between NaCl-doped ZIF-8 (NaCl@ZIF-8) and CO2 molecules using Density Functional Theory (DFT) method have been conducted. This study aims to examine the effect of the addition of molar variations of NaCl in the synthesis of ZIF-8 on the structure and morphology of ZIF-8 crystals and its potential application for capturing CO2 and to determine the interactions that occur between CO2 molecules and NaCl@ZIF-8. ZIF-8 and NaCl@ZIF-8 were synthesized through a non-solvothermal method with initial precursors of zinc nitrathexahydrate and 2-methylimidazole in distilled water. The synthesis of NaCl@ZIF-8 was carried out with the addition of 0.25, 0.50, 1.0, and 1.5 mmol NaCl. The synthesized materials were characterized by FTIR, XRD, SEM-EDX, and TEM. The application of ZIF-8 and NaCl@ZIF-8 as adsorbents was carried out by interacting the material with CO2 gas using a maximum flow rate of 100 mL/min for 5 minutes until all adsorbents were saturated, then the material was characterized by FTIR. DFT was used to study the interaction of NaCl@ZIF-8 with CO2, determination of IR vibrational spectra, and determination of adsorption energy. 

The material characterization results showed that ZIF-8 and NaCl@ZIF-8 were successfully synthesized. The addition of NaCl does not cause structural changes in ZIF-8 which can be seen from the lattice size through Le Bail refinement. FTIR spectra of ZIF-8 and NaCl@ZIF-8 materials after adsorption show an absorption peak at 3623 cm-1 which is the absorption peak of a combination of asymmetry (?3) and bending vibrations (2?2) of CO2. The most favorable site for CO2 adsorption on NaCl@ZIF-8 is near NaCl with an adsorption energy of -36.8 kJ/mol. The interaction that occurs between CO2 and NaCl@ZIF-8 is a strong electrostatic interaction, as shown through the Independent Gradient Model (IGM).

Kata Kunci : adsorpsi, DFT, karbon dioksida, NaCl@ZIF-8, ZIF-8

  1. S1-2023-442528-abstract.pdf  
  2. S1-2023-442528-bibliography.pdf  
  3. S1-2023-442528-tableofcontent.pdf  
  4. S1-2023-442528-title.pdf