Sintesis Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF-8) Termodulasi NaCl Dalam Pelarut Metanol dan Studi Teoritik Interaksinya Dengan CO2
Amarilis Aliefa, Fajar Inggit Pambudi, S.Si., M.Sc., Ph.D.; Prof. Dr. Bambang Rusdiarso, DEA
2023 | Skripsi | KIMIA
Sintesis zeolitic imidazole framework (ZIF-8) dan ZIF-8 termodulasi dengan NaCl telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh konsentrasi NaCl pada ZIF-8 dan aplikasinya sebagai adsorben gas CO2. Penelitian diawali dengan sintesis ZIF-8 menggunakan metode direct precipitation dengan prekursor zink nitrat heksahidrat dan 2-metilimidazol menggunakan metanol sebagai pelarut. Modifikasi ZIF-8 dilakukan dengan konsentrasi NaCl sebesar 0,3; 0,7; 1,0; dan 2,0 mmol. Material hasil sintesis dikarakterisasi dengan FTIR, XRD, SEM-EDX, dan TEM, sedangkan interaksi antara ZIF-8 dan NaCl@ZIF-8 dengan CO2 dipelajari dari aspek kimia komputasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa material ZIF-8 dan NaCl@ZIF-8 telah berhasil disintesis melalui metode direct precipitation dengan karakteristik berupa padatan serbuk berwarna putih dengan kristalinitas tinggi dan rata-rata unit sel sebesar 16,993 Å. Keberadaan NaCl menyebabkan disorientasi pada susunan atom kristal ZIF-8 dibuktikan dengan pergeseran puncak 7,4; 12,8; dan 18,2° ke sudut difraksi yang lebih besar. Analisis Williamson-Hall plot menunjukkan bahwa ZIF-8 dan NaCl@ZIF-8 tergolong ke dalam nanokristal dengan ukuran berkisar antara 63-92 nm dan kemungkinan adanya defect akibat penambahan NaCl dibuktikan dengan regangan kisi NaCl@ZIF-8 yang lebih kecil daripada ZIF-8. Penambahan NaCl tidak merubah morfologi ZIF-8 yang berupa rhombic dodecahedron, tetapi terjadi peningkatan ukuran diameter rata-rata didasari oleh citra SEM-EDX dan TEM. Karakterisasi FTIR menunjukkan adanya daerah serapan CO2 pada bilangan gelombang 644 cm-1 yang merupakan vibrasi tekuk dari CO2. Berdasarkan aspek kimia komputasi, kehadiran molekul NaCl dapat menambah situs adsorpsi tambahan ketika CO2 ditempatkan di dekat NaCl dan secara tidak langsung dapat menstabilkan struktur karena adanya penurunan energi interaksi.
Synthesis of zeolitic imidazole framework (ZIF-8) and ZIF-8 modulated with NaCl have been carried out. This research aims to examined the effect of NaCl on ZIF-8 and its application as an adsorbent for CO2 gas. The research began with the synthesis of ZIF-8 using the direct precipitation method with zinc nitrate hexahydrate and 2-methylimidazole using methanol as solvent. Modification of ZIF-8 was carried out by concentration of NaCl 0.3; 0.7; 1.0; and 2.0 mmol. The synthesized material was characterized by FTIR, XRD, SEM-EDX, and TEM, while the interactions between ZIF-8 and NaCl@ZIF-8 with CO2 were observed from computational perspective.
The results showed that the ZIF-8 and NaCl@ZIF-8 materials were successfully synthesized using direct precipitation method and had the characteristic of a white solid powder with high crystallinity and average unit cell of 16.993 Å. The presence of NaCl caused disorientation in the atomic arrangement of the ZIF-8 crystals as evidenced by a peak shift of 7.4; 12.8; and 18.2° to larger diffraction angles. Williamson-Hall plot analysis showed that ZIF-8 and NaCl@ZIF-8 belong to nanocrystals with sizes around 63-92 nm and the possibility of defect due to addition of NaCl proved by the lattice strain of NaCl@ZIF-8 smaller than ZIF-8. The addition of NaCl did not change the morphology of ZIF-8 which was rhombic dodecahedron, but there was an increment in diameter size based on the average particle distribution from SEM-EDX and TEM. FTIR characterization showed that there was a CO2 absorption area at 644 cm-1 which was the bending vibration of CO2. Based on computational chemistry aspects, the presence of NaCl molecule can added additional adsorption sites when CO2 placed near NaCl and can indirectly stabilized the structure due to decrement in interaction energy.
Kata Kunci : ZIF-8, NaCl, karbon dioksida, carbon dioxide