Smektit terpilar Al2O3 sebagai pengemban katalis TiO2 dan ZrO2

FATIMAH, Is, Promotor Prof. Dr. Narsito

2010 | Disertasi | S3 Matematika

Telah dilakukan penelitian preparasi smektit terpilar oksida aluminium (Al2O3-smektit) sebagai pengemban katalis TiO2 dan ZrO2. Penelitian bertujuan meningkatkan karakter TiO2 dan ZrO2 sebagai katalis melalui peningkatan stabilitasnya dengan cara mengembankannya ke dalam matriks anorganik yang stabil dan memiliki luas permukaan yang tinggi. Lempung smektit merupakan salah satu pengemban yang potensial. Pada umumnya, pengembanan oksida logam ke dalam struktur smektit dilakukan melalui pilarisasi. Namun, dalam hal pilarisasi TiO2 dan ZrO2 muncul kesulitan untuk mendapatkan struktur yang stabil dengan homogenitas ukuran pori yang tinggi oleh karena stabilitas polioksokation kedua logam dari prekursornya berada pada suasana asam sehingga berpotensi membentuk kerusakan struktur lempung. Untuk tetap memanfaatkan sifat aktif permukaan dari lempung smektit dan mendapatkan sifat stabilitas material pengemban, dalam penelitian ini dilakukan upaya dispersi TiO2 dan ZrO2 ke dalam smektit terpilar Al2O3 (Al2O3-smektit) sebagai pengemban. Kajian dalam penelitian ini bertujuan mendapatkan material Al2O3-smektit dengan karakter fisikokimiawi yang optimal sebagai pengemban TiO2 dan ZrO2 dan mempelajari karakter TiO2 dan ZrO2 terdispersi pada Al2O3-smektit termasuk sifat katalisis yang ditimbulkannya. Kajian preparasi Al2O3-smektit menyajikan data-data ketergentungan karakter fisikokimiawi material terhadap beberapa parameter sintesias seperti rasio - OH/Al dalam pembentukan Al13, Al/massa lempung dan metode kalsinasi. Montmorillonit merupakan material utama dalam penelitian ini, dan sebagai material referensi digunakan ssaponit sintetik didasarkan strukturnya yang diketahui dengan baik dan sedikit perngotor. Struktur saponit terdiri dari silika dan magnesia dapat digunakan sebagai acuan dalam studi konversi Al13 menjadi Al2O3 secara objektif. Secara umum terjadi peningkatan luas permukaan spesifik, porositas serta keasaman permukaan padatan melalui pilarisasi. Perubahan karakteristik material dipertegas dengan peningkatan aktivitasnya sebagai katalis asam dalam reaksi esterifikasi dan reaksi hidroksilasi fenol. Selanjutnya, smektit terpilar dapat berperan sebagai pengemban TiO2 dan ZrO2 melalui impregnasi. Karakter TiO2 dan ZrO2 terdispersi pada smektit terpilar Al2O3 merupakan fungsi dari jenis prekursor, konsentrasi prekursor dan temperatur kalsinasi dalam pembentukan oksida. Terjadi peningkatan aktivitas fotokatalitik semikonduktor TiO2 dan ZrO2 terdispersi pada Al2O3. Selain itu, peningkatan aktivitas juga diperlihatkan pada reaksi hidroksilasi fenol dan reaksi reduksi NO2. Kata Kunci : smektit, pilarisasi Al2O3, impregnasi, ZrO2, TiO2

Research of aluminium-pillared smectite preparation and its utilization as support of TiO2 and ZrO2 catalyst has been investigated. Preparation was aimed to improve the character of both TiO2 and ZrO2 catalyst by supporting in a support having high specific surface area and stability. Smectite clay minerals is an itnteresting and potential material for this application. Generally, metal oxide supporting in clay matrix was obtained by pillarization process. However, in the case of TiO2 and ZrO2, it is a difficult to find stable structure and homogeneously porous distribution because stability of both polyoxocations as pillaring agent lay in low pH range. The condition potentially damages to clay structure To keep the utilization of either the active sites of those metal oxides or clay properties, this research was efforted to disperse TiO2 and ZrO2 to the Al2O3-pillared smectite (Al2O3-smectite) as matrix.The study was aimed to obtain Al2O3-smectite having optimum physicochemical character can be used as support material for TiO2 and ZrO2 and also studied the character and catalytic properties of materials produced. Study of Al2O3-smectite preparation presents data and discussion on dependency of some physicochemical characters on several parameter synthesis in pillarization process such as -OH/Al in Al13 preparation, Al/clay mass ratio and calcination metthod. Montmorillonite was used as main mineral to be studied, and synthetic saponite was used as reference due to well kwon structure with low impurities. Specifically, the composition of saponite structure consisting of silica and magnesia can be referred in the study of Al13 conversion to Al2O3. In general, there was improvement on specific surface area, porosity and surface acidity by pillarization process. The physicochemical character change was also shown by catalytic activity improvement in esterification and phenol hydroxylation reaction. Furthermore, pillared smectite could be as matrix for TiO2 and ZrO2 by impregnation method. The character of dispersed TiO2 and ZrO2 in Al2O3-smectite was function of precursor type, precursor concentration and calcination temperature in metal oxide formation. Research showed the higher performance on photocatalytic acitvity of TiO2 and ZrO2 dispersed in Al2O3-smectite. Beside of the improvement in photocatalytic activity, dispersion of both metaloxide was found to increase its catalytic activity in phenol hydroxylation and NO2 reduction. Key Words : smectite, Al2O3 pillarization, impregnation, ZrO2, TiO2

Kata Kunci : Smektit,Pilarisasi Al2O3,Impregnasi,ZrO2,TiO2