STUDI PENDAHULUAN PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI NANOKATALIS NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ SERTA UJI AKTIVITAS PADA KONVERSI (CO2+ H2) PRELIMINARY STUDY ON PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NixCuyFe(1-x-y)O 3±ᵹ NANOCATALYSTS AND ACTIVITY TEST FOR CONVERSION OF CO2 A

ABSTRACT

PRELIMINARY STUDY ON PREPARATION AND

CHARACTERIZATION OF NixCuyFe(1-x-y)O 3±_ᵹ NANOCATALYSTS AND ACTIVITY TEST FOR CONVERSION OF CO2 AND H2 INTO

ALCOHOL

By

Septhian Try Sulistiyo

Climate change as a result of global warming is happening lately increasingly alarming and unavoidable. This is caused by increasing concentrations of greenhouse gases (GHG) in the earth's upper atmosphere. One of the efforts to tackle greenhouse gases is through conversion, especially conversion of CO2 gas which is the main component of the largest in greenhouse gases. One method of converting CO2 gas that has been developed is the catalytic hydrogenation to produce alcohol. The conversion method is done with the help of a catalyst. In this research, preparation nanokatalis NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ (dimana x = 0,1 - 0,4) by

sol-gel method, and its catalytic activity test against conversion reaction (CO2 +

H2) to alcohol at a temperature 100o C – 400o C. Acid content analysis using

gravimetric method indicated that Ni0.2Cu0.4Fe0.4O4 nanocatalyst has the highest

acidity of 30,75 mmole pyridine/g.catatlyst. FTIR analysis demosntrated that Lewis acid sites is more dominant than BrØnsted – Lowry acid sites in the three nanocatalysts investigated. Surface marphology analysis showed that NiyCuxFe (1-x-y)O4 nanocatalysts are not completely homogeneous, with particle sizes ranging

between ±85. Conversion experiments indicated that all three catalysts prepared are active to convert CO2 with hydrogen into ethanol and selective in the

temperature range investigated, with the highest ethanol produced is 90 ppm.

ABSTRAK

STUDI PENDAHULUAN PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI NANOKATALIS NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ SERTA UJI AKTIVITAS PADA

KONVERSI (CO2+ H2) Oleh

Septhian Try Sulistiyo

Perubahan iklim sebagai akibat pemanasan global yang terjadi akhir-akhir ini semakin mengkhawatirkan dan tidak dapat dihindari. Ini disebabkan oleh meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca (GRK) yang ada di lapisan atmosfer bumi. Salah satu upaya untuk menanggulangi gas rumah kaca adalah melalui konversi, khususnya konversi gas CO2 yang merupakan komponen utama terbesar

dalam gas rumah kaca. Salah satu metode konversi gas CO2 yang telah banyak

dikembangkan adalah hidrogenasi katalitik untuk menghasilkan alkohol. Metode konversi ini dilakukan dengan bantuan katalis. Dalam penelitian ini dilakukan preparasi nanokatalis NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ (dimana x = 0,1 - 0,4) dengan metode

sol-gel, serta uji aktifitas katalitiknya terhadap reaksi konversi (CO2 + H2)

menjadi alkohol pada suhu 100o C _– 400o C. Hasil analisis keasaman menggunakan metode Gravimetri menunjukan katalis Ni0.2Cu0.4Fe0.4O4 memiliki

nilai keasaman tertinggi yaitu 30,75 mmol piridin/g katalis, jika dibandingkan dengan katalis Ni0.2Cu0.1Fe0.7O4, Ni0.2Cu0.2Fe0.6O4 dan Ni0.2Cu0.3Fe0.5O4. Hasil

analisis keasaman katalis NiyCoxFe(1-x-y)O4 menggunakan Spektrofotometri Infra

Merah (FTIR) menunjukan situs asam Lewis lebih dominan dibandingkan dengan situs Bronsted-Lowry. Hasil analisis morfologi permukaan katalis NiyCuxFe (1-x-y)O4 yang dipreparasi dapat dikatakan belum homogen. Ukuran partikel yang telah

mencapai nano dengan ukuran partikel ± 85nm. Hasil uji aktivitas katalis NiyCuxFe(1-x-y)O4±δ terhadap konversi CO2/H2 menunjukkan bahwa katalis

NiyCuxFe(1-x-y)O4±δ aktif dan selektif terhadap pembentukan etanol. Analisis

menggunakan Kromatografi Gas menunjukkan bahwa katalis Ni0.2Cu0.1Fe0.7O4

STUDI PENDAHULUAN PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI

NANOKATALIS Ni

y

Cu

x

Fe

(1-x-y)

O4±δ SERTA UJI AKTIVITAS PADA

KONVERSI (CO

2

+H

2

)

Oleh

Septhian Try Sulistiyo

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA SAINS

Pada Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2013

STUDI PENDAHULUAN PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI NANOKATALIS NiyFe(1-x-y)CuxO3±_ᵹ SERTA UJI AKTIVITAS PADA

KONVERSI (CO2+ H2)

(Skripsi)

SEPTHIAN TRY SULISTIYO

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2013

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Model koordinasi antara CO2dengan logam ………. 7

2. Siklus reaksi katalisis ………. 10

3_{. Struktur kristal spinel ferite………} 12

4. Mekanisme karbida ……… 15

5. Mekanisme enol ………. 15

6_{. Mekanisme penyisipan CO ………} 16

7. Proses pembentukan puncak pada XRD ……… 18

8. Difraktogram nanokristal NiFe2O4………. 19

9. Difraktogram standar NiFe2O4……… 20

10. Skema Instrumentasi FTIR ………. 21

11_{. Contoh spectra FTIR dalam penentuan jenis situs asam …………} 22

12. Skema Kerja SEM ……… 24

13. Mikrograf SEM NiFe2O4……….. 25

14. Susunan komponen-komponen instrumentasi kromatografi gas .. 26

15. Skema reaktor katalitik ………. 31

16. Serbuk prekursor NiyCuxFe(1-x-y)O4... 34

17. Padatan bubuk NiyCuxFe(1-x-y)O4 setelah proses kalsinasi... 35

18. Difraktogram nanokatalis NiyCuxFe(1-x-y)O4... 37

vi

20. Spektra IR nanokatalis NiyCuxFe(1-x-y)O4 ... 40

21. Mikrograf SEM katalis FNCu 01... 45

22. Mikrograf SEM katalis FNCu 02... 46

23. Mikrograf SEM katalis FNCu 03... 47

24. Mikrograf SEM katalis FNCu 04... 48

25. Kromatogram hasil uji aktivitas katalis FNCo 01... 50

26. Kromatogram hasil uji aktivitas katalis FNCo 02... 51

27. Kromatogram hasil uji aktivitas katalis FNCo 03... 52

28. Kromatogram hasil uji aktivitas katalis FNCo 03... 53

ii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN ………. i

DAFTAR ISI ………... ii

DAFTAR TABEL ……… iv

DAFTAR GAMBAR ………. v

I. PENDAHULUAN ………. 1

A. Latar Bel_{akang ……….} 1

_{B. Tujuan Penelitian ………}.. 4

C. Manfaat Penelitian _……… 4

II. TINJAUAN PUSTAKA ……….. 5

A. Gas Rumah Kaca (GRK)... 5

B. Karbon Dioksida (CO2) ……… 5

_{C. Material Nanopartikel ………} 7

D. Katalis ……….. 10

E. Spinel Ferite ……….. 11

F. Hidrogenasi Katalitik CO2………. 13

G. Karakterisasi Katalis ……….. 16

Analisis Struktur Kristal ……….. 17

Keasaman Katalis ……… 20

Analisis Morfologi Permukaan Katalis ……… 23

H. Kromatografi Gas ……… 25

III. METODELOGI PENELITIAN………. 27

A. Tempat dan Waktu Penelitian ……….. 27

iii

C. Prosedur Penelitian ……….. 28

Pembuatan Nanokatalis ……… 28

Karakterisasi Katalis ………. 29

Analisis Struktur Katalis ……….. 29

Analisis Keasaman Katalis ……….. 29

Analisis Morfologi Permukaan Katalis ……… 30

Uji Aktifitas Katalis ……….. 30

Analisis Produk Dengan Kromatografi Gas……….. 32

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN………... …. 33

A. Preparasi Nanokatalis NiyCuxFe(1-x-y)O4……… 34

B. Karakterisasi Nanokatalis……… 35

1. Analisis Struktur Kristal NiyCuxFe(1-x-y)O4……… 35

2. Analisis Keasaman Katalis NiyCuxFe(1-x-y)O4………... 38

3. Analisis Morfologi Permukaan Katalis……… 44

a. FNCu 01……… 45

b. FNCu 02……… 45

c. FNCu 03……… 46

d. FNCu 04……… 47

C. Uji Aktivitas Katalis NiyCoxFe(1-x-y)O4... 43

a. FNCu 01……… 43

b. FNCu 02 ………... 44

c. FNCu 03……… 45

d. FNCu 04……… 45

V. SIMPULAN DAN SARAN………. 48

A. Simpulan... 48

B. Saran_……….. 49

DAFTAR PUSTAKA ……… 50

iv

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Sifat-sifat fisika dan kimia CO2……… 6

2. Puncak-puncak representatif difraktogram acuan... 36

3.Puncak-puncak representatif dari difraktogram nanokatalis... 37

4. Keasaman katalis... 38

Judul : Studi Pendahuluan Pembuatan dan Karakterisasi Nanokatalis NiyFe(1-x-y)CuxO4 serta Uji Aktivitas pada Konversi (CO2 + H2)

Nama : Septhian Try Sulistiyo

NPM : 0717011067

Jurusan : Kimia

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

MENYETUJUI

1. Komisi Pembimbing

Dr. Rudy T. M. Situmeang, M.Sc Wasinton Simanjuntak, Ph.D NIP. 19600616.1988111001 NIP. 19590706.1988111001

2. Ketua Jurusan Kimia

Andi Setiawan, Ph.D NIP. 19580922.1988111001

MENGESAHKAN

1. Tim Penguji

Ketua : Dr. Rudy T. M. Situmeang, M.Sc. ...

Sekretaris : Wasinton Simanjuntak, Ph.D. ...

Penguji

Bukan pembimbing : Prof. Sutopo Hadi, Ph.D ...

2. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Prof. Suharso, Ph.D.

NIP. 19690530 199512 1001

Memanjakan diri untuk mendewasakan pikiran

Harus santai saat berpikir dan serius dalam berpenampilan

(Merphin)

Seseorang yang optimis akan melihat adanya kesempatan

dalam setiap malapetaka, sedangkan orang pesimis melihat

malapetaka dalam setiap kesempatan (Muhammad SAW).

Tuhan itu maha penyayang, itu sebabnya yang baik bagi

kita akan diharuskan-Nya.

Meskipun Tuhan memberikan kita kebebasan untuk

memilih, sesungguhnya Tuhan lebih berpihak kepada

pilihan baik kita (Mario Teguh).

Terkadang kita terlalu terpaku pada orbit dan tidak berani

keluar untuk sedikit berimprovisasi dalam kehidupan,

padahal dunia ini sangat luas. Begitu khawatirnya, seolah

–

olah ada ikatan yang tak bisa terlepaskan. Kemudian kita

terdiam dan sIbuin terpaku yang membuat hidup tak ada

seni untuk dapat kita nikmati. (JS)

Dengan menyebut nama Allah yang maha pengasih lagi maha penyayang dan dengan segala rasa syukur kepada

Allah SWT, aku persembahkan karya ku ini untuk :

Bapak dan Ibu tersayang, yang senantiasa mendo’akan,

mendukung, memberi semangat, dan kegigihan serta perjuangan dan pengorbanan Ibu dan Bapak untuk ku

sampai bisa seperti ini semoga kasih sayang dan lindungan Allah SWT tak lepas dari kalian.

Kakak ku, Rudy Agustaria dan Lely Myutiara Susanti serta seluruh keluarga besar ku yang tidak dapat ku

sebutkan satu persatu yang senantiasa mendoa’kan,

mendukung dan memberi semangat, tanpa kalian aku tak akan pernah meraih semua ini.

Zeniaana, terima kasih untuk kesabaran dan pacuan semangat serta doa yang selalu diberikan.

Seluruh Sahabat terbaiku

Almamater tercinta Universitas Lampung.

Guru-guru yang telah menjadi pembangkit semangatku.

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Branti Raya pada tanggal 27 September 1989, anak ke tiga dari tiga bersaudara, yang merupakan buah kasih dari pasangan Ayahanda Soebandi dan Ibunda

Sulistiyati.

Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SD Negeri 2 Branti Raya pada tahun 2001, Sekolah Lanjutan Tingkat Perama (SLTP) Negeri 1 Natar pada tahun 2004, dan Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Negeri 2 Bandar Lampung pada tahun 2007. Penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung pada tahun 2007 melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB).

Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah aktif dalam organisasi kemahasiswaan Himpunan Mahasiswa Kimia (HIMAKI) periode 2007 - 2008 sebagai anggota Biro Usaha Mandiri (BUM) HIMAKI periode 2008 – 2009. Penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia Dasar untuk mahasiswa Jurusan

Agroekoteknologi Fakultas Pertanian periode 2010 _– 2011, asisten praktikum Kimia Dasar untuk mahasiswa Jurusan Geofisika Fakultas Teknik periode 2010 –

Pertanian Fakultas Pertanian periode 2011_– 2012, asisten praktikum Kimia Medik untuk mahasiswa jurusan Pendidikan Kedokteran Fakultas Kedokteran dan

asisten Kimia Fisika untuk mahasiswa Jurusan FMIPA Kimia periode 2010 _– 2011 dan periode 2011 – 2012.

Pada bulan Januari 2011 penulis menyelesaikan Praktik Kerja Lapangan di Laboratorium Kimia Fisika dengan judul ‘’ Analisis Kuantitatif Padatan NiFe2O4 Menggunakan Metode Rietveld’’.

SANWACANA

Alhamdulillahi robbil’alamin. Segala puji dan syukur hanya milik Allah SWT,

Dzat yang senantiasa menganugerahkan ilmu pengetahuan kepada manusia dengan perantara kalam, sehingga atas kehendak dan izin-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul _{ʻ ʻ} Studi Pendahuluan Pembuatan dan Karakterisasi Nanokatalis NiyCuxFe(1-x-y)O4±δ Serta Uji Aktivitas Pada Konversi (CO2+H2) ’’ dengan baik. Shalawat serta salam semoga selalu tercurah kepada

Nabi Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat serta pengikutnya yang setia hingga Yaumil Akhir. Amin.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains pada Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung. Tidak sedikit kendala yang dihadapi penulis dalam pelaksanaan serta dalam penulisan skripsi ini, tapi Alhamdulillah, Allah

menunjukkan kemurahan-Nya melalalui orang-orang yang dipercaya untuk membantu penulis, sehingga kendala tersebut dapat ditaklukkan. Dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada :

1. Bapak dan Ibu, yang memberikan pendidikan pertama di dunia ini, motivasi,

pengorbanan, serta do’a yang tiada henti-hentinya demi kelancaran penulis dalam menuntut ilmu.

2. Bapak Dr. Rudy TM Situmeang, M.Sc., selaku pembimbing utama, guru, rekan, sekaligus ayah bagi penulis yang dengan sabar memberikan bimbingan dan dukungan kepada penulis.

3. Bapak Wasinton Simanjuntak, Ph.D., selaku pembimbing II penulis, atas saran, masukan dan diskusi-diskusinya hingga selesainya skripsi ini. 4. Bapak Prof. Sutopo Hadi, Ph.D., selaku pembahas, atas semua kritik, saran

dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Bapak Andi Setiawan, Ph.D., selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

6. Bapak Prof. Suharso, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahua Alam Universitas Lampung.

7. Bapak Sonny Widiarto, S.Si. M.Sc., selaku pembimbing Akademik yang telah memberikan motivasi dan arahan selama masa kuliah.

8. Segenap staf pengajar dan karyawan Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

9. Keluarga besar penulis yang selalu memberikan saran, motivasi, dukungan, keceriaan dan canda tawa yang tercipta selama ini.

10. My Special One Ana, atas motivasi dan pacuan semangat yang diberikan kepada penulis.

11. Sahabat-sahabat terbaik ku, Heriyanto (Jaulax, Pep, Pepi), Mitra (mitro), Afriorawan (Mou), Gunadi ,Wikan (Gembul) S.Si., M.Ishom, S.Si., Hady N, S.Si., Aprian AB, Merphin (Tulang) dan Iwan.

12. Teman-teman Kimia angkatan 2007 : Kimia Fisik : Mitra Septanto, S.Si.,

Sunardi Sutrisna, S.Si., Gia Asmoro, S.Si., Sudarmono, Riri Napitupulu, Kartika Sari, Sari Handayani, S.Si., Organik : Eka Epriynati, S.Si., Astri

Rahayu, Dewi Puspa NC, S.Si., Gunadi Senang, Heriyanto, Aprian AB, Yulistiawan. Anorganik : M. Ishom, S.Si., Dwi FS, Halimah, S.Si., Mega

Dewi FS, S.Si., Andi Yuli Fitriani, S.Si., Murdiyah, Dewi Asmarani, S.Si., Rivera Sialagan, S.Si., Yuni Rahmania, S.Si. Analitik : Hady Novadianto,

S.Si., Yohanes Wikan AN, S.Si., Nurtika Kurniati, S.Si., Clara Citra Resmie, S.Si., Tristian Martika, S.Si., Dwi Puji Astuti, S.Si., Yanti Lianita, Refi Indarosa. Biokimia : Putri Amalia, S.Si., Eka Sulis Sundari, S.Si., Feby Dwi

Indri, S.Si., Ratna Maulina Dewi, S.Si., Hade Sastra Wiyana, S.Si., Sartika Putri F, S.Si., Winda Rahma Wati, Nova Budiani, Asih Yuni Astuti. 13. Catalyst Crew : Kak Sukmawibowo, S.Si., yang telah banyak memberi

masukan, saran, semangat, motivasi dan diskusi-diskusinya kepada penulis, Mb. Nova F, S.Si yang belum sempat membantu kerja dalam penelitian penulis, M.Subari lanjutin perjuangan, Kiki jangan putus asa penelitianany memang lama jangan terburu-buru nanti hasilnya jelek dan Dani jangan malas ke lab ajak adik-adiknya, harus banyak belajar sama kakak-kakanya jangan malu bertanya.

14. Teman-teman Kimia angkatan 2006, 2008, 2009, 2010, dan 2011. 15. Teman-teman lab Biomassa Universitas Lampung.

16. Teman-teman Kantin Bude.

17. Teman-teman Kosan Aprian dan Angsa Putih. 18. Teman-teman di bengkel Malau.

19. Semua pihak yang telah membantu dan mendukung penulis dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis berharap semoga Allah SWT mencatat dan membalas semua kebaikan yang diberikan kepada penulis. Amin. Akhir kata penulis menyadari bahwa skripsi ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, namun demikian penulis

berharap semoga skripsi yang sangat ssederhana ini dapat bermanfaat dan memiliki nilai guna khususnya bagi rekan-rekan mahasiswa dan pembaca pada umumnya. Amin.

Bandar Lampung, Febuari 2013

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perubahan iklim global mendapat perhatian yang sangat besar dalam beberapa dekade terakhir. Perubahan iklim sebagai akibat pemanasan global yang terjadi akhir-akhir ini semakin mengkhawatirkan dan tidak dapat dihindari. Ini

disebabkan oleh meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca (GRK) yang ada di lapisan atmosfer bumi . Apabila dibiarkan akan semakin mengancam terhadap keberadaan semua makhluk yang hidup di muka bumi ini, tanpa terkecuali manusia. Pemanasan global tersebut disebabkan oleh gas polutan seperti CO2,

NO2, dan SO2 yang dibuang sebagai hasil pembakaran bahan bakar fosil dan

aktivitas lainya (Santoso dan Yudiartono,2006).

Karbon dioksida merupakan salah satu gas rumah kaca, memiliki pengaruh sangat besar terhadap terjadinya pemanasan global. Sumber utama emisi CO2 adalah

penggunaan bahan bakar fosil untuk berbagai kegiatan manusia, terutama industri yang menyumbangkan 74% dari total emisi gas CO2 (Sugiyono, 2006) dan setiap

tahunnya jumlah gas CO2 yang diemisikan ke atmosfer dapat mencapai 22 x 106

2

karena masih besarnya ketergantungan terhadap bahan bakar fosil sebagai pemenuh kebutuhan energi (http://www.co2now.org).

Salah satu upaya untuk menanggulangi gas rumah kaca adalah melalui konversi, khususnya konversi gas CO2 yang merupakan komponen utama terbesar dalam

gas rumah kaca (Indala, 2004). Dengan metode konversi, gas CO2 diubah

menjadi senyawa-senyawa kimia yang bermanfaat seperti olefin ringan atau hidrokarbon cair (Jun et al., 2006), metanol dan senyawa alkohol lainnya (Cabrera et al., 1998 ; Joo, 1999 ; Olah et al., 2009), dimetil eter (Olah et al., 2009), LPG,

etilen dan propilen (Fujiwara et al., 1995). Salah satu metode konversi gas CO2

yang telah banyak dikembangkan adalah hidrogenasi katalitik untuk menghasilkan alkohol. Metode konversi ini dilakukan dengan bantuan katalis. Menurut Joo dan Jung (2003), katalis yang digunakan dalam reaksi hidrogenasi katalitik CO2 harus

memiliki keaktifan dan kestabilan terhadap reaksi pergeseran terbalik air dan gas (Reverse Water-Gas Shift, RWGS) dan reaksi Fischer-Tropsch. Karena CO2 akan

diubah menjadi CO melalui reaksi RWGS, dan selanjutnya diubah menjadi produk yang diinginkan melalui reaksi sintesis Fischer-Tropsch (Joo, 1999).

Wokaun et al (1999) menunjukan bahwa katalis dengan rumus umum X/ZrO2

(dimana X = Cu, Ni, Ag, Rh, Pd, Pt, dan Au) dapat digunakan dalam hidrogenasi katalitik untuk menghasilkan alkohol , meskipun hasil konversi sangat kecil dan selektifitas berkisar 30 sampai 97%. Selain itu suhu dan tekanan reaksi yang dibutuhkan cukup tinggi yaitu 490-570o C dan tekanan 100 bar. Udron (1997) menunjukan katalis berbasis Cu memiliki aktivitas katalitik pada reaksi konversi

3

CO2/H2 menjadi metanol dan senyawa alkohol lainya pada suhu 250-350o C dan

tekanan 30-90 bar dengan selektifitas 60 sampai 70%. Hal ini menunjukan aktivitas katalitik katalis berbasis Cu lebih beik karena terjadi pada suhu dan tekanan lebih rendah.

Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Situmeang et al (2010) konversi

CO2/H2 dengan katalis NiFe2O4 (dimana perbandingan mol Ni terhadap Fe 0,1 –

0,5) yang dipreparasi menggunakan metode sol-gel sitrat dengan ukuran partikel ≤ 50μm, serta uji aktivitas katalitik dilakukan pada kondisi suhu 100 _– 400o_{C dan}

tekanan 1 atm, diperoleh senyawa alkohol metanol, etanol, propanol dan butanol. Pada penelitian ini katalis Ni0,2Fe0,8O4 adalah katalis yang memiliki aktivitas

paling tinggi terhadap konversi CO2/H2 menjadi alkohol pada suhu 200oC dan

400oC dengan rendemen alkohol 793,62 ppm.

Selain pengembangan jenis katalis upaya lain yang potensial untuk meningkatkan konversi CO2 + H2 adalah menggunakan nanokatalis. Nanokatalis memiliki

aktivitas yang lebih baik sebagai katalis karena material nanokatalis memiliki area permukaan yang luas dan rasio-rasio atom yang tersebar secara merata pada permukaanya. Sifat ini menguntungkan untuk transfer massa di dalam pori-pori dan juga menyumbangkan antar muka yang besar untuk reaksi-reaksi adsorpsi dan katalitik (Widegren et al., 2003). Menurut El-Kherbawi (2010), katalis dengan

berbagai macam campuran oksida logam dalam suatu sistem katalis mempunyai keaktifan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan logam tunggal itu sendiri.

4

Berdasarkan penjelasan di atas dan mengacu pada penelitian sebelumnya, maka dalam penelitian ini dilakukan preparasi nanokatalis NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ (dimana

x = 0,1 - 0,4) dengan metode sol-gel, serta uji aktivitas katalitiknya terhadap reaksi konversi (CO2 + H2) menjadi alkohol pada suhu 100o C – 400oC.

B. Tujuan Penelitian

Mendapatkan nanokatalis NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ, dan menguji keaktifan nanokatalis

NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ terhadap reaksi konversi (CO2 + H2) pada suhu 100 – 400oC

dan melihat pengaruh penambahan logam Cu dalam aktivitas katalitiknya.

C. Manfaat Penelitian

Memberi gambaran tentang penggunaan nanokatalis NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ pada

reaksi hidrogenasi katalitik yang merupakan penanganan efek gas rumah kaca dan pemanfaatan gas CO2 menjadi alkohol dalam bidang industri.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Gas Rumah Kaca

Gas Rumah Kaca (GRK) merupakan gas di udara di atas lapisan permukaan bumi (atmosfer) yang secara alami memungkinkan sebagian panas dari matahari ditahan di atas permukaan bumi. Dengan adanya gas rumah kaca di atmosfer, sinar

matahari yang masuk atmosfer dapat diserap dan menghangatkan udara. Energi matahari dalam bentuk panas dan cahaya memanaskan bumi sehingga suhu meningkat. Sebagian dari panas ini dikembalikan ke angkasa,tetapi sebagian besar terperangkap oleh molekul- molekul gas rumah kaca seperti CO2, CH4 dan

N2O (Sugiyono, 2006). Suhu rata-rata dipermukaan bumi naik 33°C lebih tinggi

menjadi 15°C dari seandainya tidak ada gas rumah kaca (-18°C), suhu yang terlalu dingin bagi kehidupan manusia. Dengan demikian gas rumah kaca membuat suhu di bumi pada titik yang layak huni bagi makhluk hidup (Santoso dan Yudiartono, 2006).

B. Karbon Dioksida (CO2)

CO2 merupakan molekul linear yang simetris, dengan panjang ikatan C – O

sebesar 1,16 Å (Volpin and Kolomnikov, 1972). Beberapa sifat fisika dan kimia dari CO2 dirangkum dalam Tabel 1 berikut.

6

Tabel 1. Sifat-sifat fisika dan kimia dari CO2 (Song et al., 2002)

Sifat-sifat Nilai dan Satuan

Panas pembentukkan pada 25 oC -393,5 kJ/mol Entropi pembentukkan pada 25 o_{C 213,6 J/K.mol}

Energi bebas Gibbs pembentukkan pada 25 o_{C -394,3 kJ/mol}

Titik sublimasi pada 1 atm -78,5 oC Titik tripel pada 5,1 atm -56,5 oC Temperatur kritis 31,04 oC

Tekanan kritis 72,85 atm

Densitas kritis 0,468 g/cm3 Densitas gas pada 0 oC dan 1 atm 1,976 g/L Densitas cair pada 0 oC dan 1 atm 928 g/L

Densitas padat 1560 g/L

Panas terkandung dalam penguapan pada 0 oC 231,3 J/g Kelarutan dalam air

Pada 0 oC dan 1 atm Pada 25 oC dan 1 atm

0,3346 g CO2/100 g H2O

0,1449 g CO2/100 g H2O

Dari Tabel 1 di atas, panas pembentukkan (∆H˚) dan energi bebas Gibbs

pembentukkan (_∆G˚) dari CO2 adalah dua sifat penting. Nilai-nilai tersebut secara

luas digunakan untuk memperkirakan panas pembentukkan dan energi bebas Gibbs standar dari berbagai reaksi (Indala, 2004).

CO2 adalah molekul yang sangat stabil, akibatnya sejumlah energi harus diberikan

untuk mendorong reaksi ke arah yang diinginkan (Creutz and Fujita, 2000). Namun, berdasarkan energi bebas Gibbs-nya, energi yang diberikan untuk melangsungkan reaksi akan lebih kecil jika CO2 digunakan sebagai ko-reaktan

7

bersama dengan reaktan lain yang memiliki energi bebas Gibbs yang lebih besar seperti metana, karbon (grafit), atau hidrogen (Song et al., 2002).

Karbon dioksida menunjukkan beberapa model koordinasi dengan senyawa logam transisi, yang pertama melalui donasi pasangan elektron bebas dari oksigen ke orbital kosong dari logam. Kedua melalui donasi elektron dari logam ke orbital karbon dengan membentuk turunan asam logam. Dan ketiga melalui

pembentukkan kompleks-_{π melalui ikatan gand}a C = O. Ketiga model koordinasi tersebut ditunjukkan pada Gambar 1 berikut.

M O C O M

 C O O  M O C O

I II III

Gambar 1. Model koordinasi antara CO2 dengan logam

(I) melalui donasi elektron bebas oksigen ke orbital kosong dari logam (II) melalui donasi elektron dari logam ke orbital karbon

(III) melalui pembentukkan kompleks-_{π melalui ikatan ganda C = O} Dari ketiga model koordinasi di atas, model II dan III adalah model yang paling disukai. Model pertama hanya akan terjadi jika senyawa logam merupakan asam Lewis yang kuat (Volpin and Kolomnikov, 1972).

C. Material Nanopartikel

Nanopartikel didefinisikan sebagai partikulat yang terdispersi atau partikel-partikel padatan dengan ukuran partikel-partikel berkisar 10 _– 100 nm (Mohanraj and Chen, 2006 ; Sietsma et al., 2007 ; Abdullah dkk., 2008). Material nanopartikel

8

dan kimia yang sangat berbeda dari bulk materialnya, seperti kekuatan mekanik, elektronik, magnetik, kestabilan termal, katalitik dan optik (Mahaleh et al., 2008;

Deraz et al., 2009). Ada dua hal utama yang membuat nanopartikel berbeda

dengan material sejenis dalam ukuran besar (bulk) yaitu : (a) karena ukurannya yang kecil, nanopartikel memiliki nilai perbandingan antara luas permukaan dan volume yang lebih besar jika dibandingkan dengan partikel sejenis dalam ukuran besar. Ini membuat nanopartikel bersifat lebih reaktif. Reaktivitas material ditentukan oleh atom-atom di permukaan, karena hanya atom-atom tersebut yang bersentuhan langsung dengan material lain; (b) ketika ukuran partikel menuju orde nanometer, hukum fisika yang berlaku lebih didominasi oleh hukum-hukum fisika kuantum (Abdullah et al., 2008).

Sifat-sifat yang berubah pada nanopartikel biasanya berkaitan dengan fenomena-fenomena berikut ini. Pertama adalah fenomena-fenomena kuantum sebagai akibat

keterbatasan ruang gerak elektron dan pembawa muatan lainnya dalam partikel. Fenomena ini berimbas pada beberapa sifat material seperti perubahan warna yang dipancarkan, transparansi, kekuatan mekanik, konduktivitas listrik dan magnetisasi. Kedua adalah perubahan rasio jumlah atom yang menempati permukaan terhadap jumlah total atom. Fenomena ini berimbas pada perubahan titik didih, titik beku, dan reaktivitas kimia. Perubahan-perubahan tersebut

diharapkan dapat menjadi keunggulaan nanopartikel dibandingkan partikel sejenis dalam keadaan bulk (Abdullah et al., 2008).

9

Material nanopartikel menunjukkan potensi sebagai katalis karena material nanopartikel memiliki area permukaan yang luas dan rasio-rasio atom yang tersebar secara merata pada permukaanya, sifat ini menguntungkan untuk transfer massa di dalam pori-pori dan juga menyumbangkan antar muka yang besar untuk reaksi-reaksi adsorpsi dan katalitik (Widegren et al., 2003). Selain itu, material

nanopartikel telah banyak dimanfaatkan sebagai katalis untuk menghasilkan bahan bakar dan zat kimia serta katalis untuk mengurangi pencemaran lingkungan (Sietsma et al., 2007).

Banyak metode yang telah dikembangkan untuk preparasi material nanopartikel, seperti metode pemanasan sederhana dalam larutan polimer. Secara sederhana prinsip kerja dari metode ini adalah mencampurkan logam nitrat dalam air dengan larutan polimer dengan berat molekul tinggi yang disertai dengan pemanasan (Abdullah et al., 2008). Metode sintesis koloid, prinsip kerja dari metode ini

adalah membuat suatu larutan koloid yang kemudian ditambahkan surfaktan, yang akan mendeaktivasi pertumbuhan partikel koloid dan melindungi permukaan koloid (Soderlind, 2008). Metode pembakaran, dalam metode ini logam nitrat dicampurkan dengan suatu asam amino (glisin) dalam air, kemudian dipanaskan sampai mendidih dan sampai terbentuk bubur kering yang produknya berupa oksida logam (soderlind, 2008). Metode kopresipitasi, prinsip kerja dari metode ini adalah dengan mengubah suatu garam logam menjadi endapan dengan menggunakan pengendap basa hidroksida atau karbonat, yang kemudian diubah ke bentuk oksidanya dengan cara pemanasan (Pinna, 1998). Metode Sol-Gel,

10

prinsip kerja dari metode ini adalah hidrolisis garam logam menjadi sol, yang kemudian sol ini mengalami kondensasi membentuk gel (Ismunandar, 2006).

D. Katalis

Katalis didefinisikan oleh Berzelius sebagai suatu senyawa yang dapat

meningkatkan laju dari suatu reaksi kimia, tapi tanpa terkonsumsi selama reaksi (Stoltze, 2000). Katalis dapat membentuk ikatan dengan molekul-molekul yang bereaksi, dan membiarkan mereka bereaksi untuk membentuk produk kemudian terlepas dari katalis. Suatu reaksi terkatalisis digambarkan sebagai suatu siklus peristiwa dimana katalis berpartisipasi dalam reaksi dan kembali ke bentuk semula pada akhir siklus. Siklus tersebut digambarkan pada Gambar 2 berikut (Chorkendroff and Niemantsverdriet, 2003).

Gambar 2. Siklus reaksi terkatalisis

Gambar 2. Siklus reaksi katalisis

Dari Gambar 2 di atas, siklus diawali dengan pengikatan molekul-molekul A dan B (reaktan) pada katalis. Kemudian A dan B bereaksi dalam bentuk kompleks ini

katalis

katalis

katalis

Pemisahan

Pengikatan

11

membentuk produk P, yang juga terikat pada katalis. Pada tahap akhir, P terpisah dari katalis sehingga siklus kembali ke bentuk semula.

Secara umum, katalis dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Untuk katalis homogen, katalis dan reaktan berada dalam fase yang sama. Sedangkan untuk katalis heterogen, katalis dan reaktan berada pada fase yang berbeda. Untuk tujuan praktis, penggunaan katalis heterogen saat ini lebih disukai dibandingkan dengan katalis homogen

(Chorkendroff and Niemantsverdriet, 2003)

Saat ini, proses katalitik heterogen dibagi menjadi dua kelompok besar, reaksi-reaksi reduksi-oksidasi (redoks), dan reaksi-reaksi-reaksi-reaksi asam-basa. Reaksi-reaksi-reaksi redoks meliputi reaksi-reaksi dimana katalis mempengaruhi pemecahan ikatan secara homolitik pada molekul-molekul reaktan menghasilkan elektron tak berpasangan, dan kemudian membentuk ikatan secara homolitik dengan katalis melibatkan elektron dari katalis. Sedangkan reaksi-reaksi asam-basa meliputi reaksi-reaksi dimana reaktan membentuk ikatan heterolitik dengan katalis melalui penggunaan pasangan elektron bebas dari katalis atau reaktan (Li, 2005).

E. Spinel Ferite

Spinel ferite adalah material magnetik yang sangat penting, karena sifat magnetik, elektrik dan kestabilan termal dari material tersebut sangat menarik. Spinel ferite ini secara teknologi penting dan telah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti media perekam magnetik, pemindai magnetik resonansi (MRI), katalis,

12

sistem pembawa obat dan zat pewarna (Maensiri et al., 2007; Kasapoglu et al.,

2007). Spinel ferite memiliki rumus umum AB2O4 dimana A adalah kation-kation

bervalensi 2 seperti Fe, Ni, Co, dll., yang menempati posisi tetrahedral dalam struktu kristalnya dan B adalah kation-kation bervalensi 3 seperti Fe, Mn, Cr dll., yang menempati posisi oktahedral dalam struktur kristalnya, serta terdistribusi pada lattice fcc yang terbentuk oleh ion O2- (Kasapoglu et al., 2007 ; Almeida et al., 2008 ; Iftimie et al., 2006). Gambar 3 berikut adalah struktur kristal spinel

ferite.

Gambar 3. Struktur Kristal Spinel Ferite

Kation _– kation yang terdistribusi dalam struktur spinel terdapat dalam tiga bentuk yaitu normal, terbalik (inverse) dan diantara normal dan terbalik. Pada posisi

normal ion _– ion logam bervalensi 2 terletak pada posisi tetrahedral (posisi A) atau dapat dituliskan (M2+)A[M23+]BO4, pada posisi terbalik (inverse) ion – ion

logam bervalensi 2 terletak pada posisi oktahedral (posisi B) atau dapat dituliskan (M3+₎

A[M2+M3+]BO4 dan posisi diantara normal dan terbalik, setengah dari ion -

ion logam bervalensi 2 dan 3 menempati posisi tetrahedral dan oktahedral atau dapat dituliskan (M2+M3+)A[M1-x2+M2-λ3+]BO4 (Manova et al.,2005).

13

Nikel ferite (NiFe2O4) merupakan salah satu material spinel ferite yang sangat

penting. Nikel ferite ini memiliki struktur spinel terbalik (inverse) dimana

setengah dari ion Fe mengisi pada posisi tetrahedral (posisi A) dan sisanya menempati posisi pada oktahedral (posisi B) hal ini dapat dituliskan dengan rumus (Fe3+1.0)[Ni2+1.0Fe3+1.0]O2-4 (Kasapoglu et al., 2007 ; Maensiri et al., 2007).

NiFe2O4 telah banyak digunkan sebagai katalis untuk benzoilasi toluen dengan

benzil klorida dan kemampuan sebagai sensor gas klorin pada konsentrasi rendah (Ramankutty and Sugunan, 2001 ; Reddy et al., 1999 ; Iftimie et al., 2006) untuk

reaksi hidrogenasi (CO2 + H2) menjadi senyawa alkohol (Situmeang et al., 2010).

F. Hidrogenasi Katalitik CO2

Hidrogenasi katalitik CO2 merupakan gabungan dua tahap reaksi yaitu pergeseran

terbalik air dan gas (RWGS) dan reaksi sintesis Fischer-Tropsch (Joo dan Jung, 2003). RWGS adalah reaksi antara CO2 dengan H2 untuk menghasilkan CO dan

H2O. Konversi CO2 menjadi CO ini memainkan peran yang sangat penting dalam

hidrogenasi CO2, karena kestabilan CO2 tidak memungkinkan untuk melakukan

hidrogenasi secara langsung (Joo, 1999). Persamaan reaksi untuk RWGS adalah

O H CO H

CO₂ ₂katalis   ₂ H0 41kJ mol,G0 29kJ mol

CO yang dihasilkan dari RWGS kemudian mengalami reaksi hidrogenasi melalui reaksi sintesis Fischer-Tropsch. Produk yang dihasilkan dapat berupa parafin-parafin linear, α-olefin, ataupun hidrokarbon mengandung oksigen seperti alkohol dan eter (Bakhtiari et al., 2008).

14

Konversi gas CO2 menjadi senyawa alkohol dapat dilakukan dengan mereaksikan

gas CO2 dengan gas H2, yang mana gas H2 merupakan agen reduksi yang terbaik.

Reaksi pembentukan senyawa alkohol dari gas CO2 dan H2 seperti metanol (1)

juga dapat diikuti dengan pembentukan produk-produk senyawa kimia lainnya seperti reaksi Sabatier (2), reaksi Bosch (3), reaksi pergeseran air dan gas (4) dimetileter (5), dan asam format (6). Mekanisme reaksi di atas dapat dituliskan di bawah ini :

CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O ∆H298 = -49,4 Kj mol-1 (1)

CO2 + 4H2 → CH4 + H2O ∆H298 = -164,1 Kj mol-1 (2)

CO2 + 2H2 → C + 2H2O ∆H298 = -14,6 Kj mol-1 (3)

CO2 + H2 → CO + H2O ∆H298 = +42,3 Kj mol-1 (4)

CO2 + 6H2 → CH3OCH3 + 3H2O ∆H298 = -112,2 Kj mol-1 (5)

CO2 + H2 → HCOOH ∆H298 =+16,7 Kj mol-1 (6)

Reaksi (1), (2), (3),dan (5), adalah reaksi eksotermis sedangkan reaksi (4) dan (6) adalah reaksi endotermis. Pada reaksi di atas seluruh reaksi sebanding dan

bersaing (Atkins, 2004).

Mekanisme reaksi sintesis Fischer-Tropsch secara garis besar dikelompokkan menjadi 3 yaitu, mekanisme karbida, mekanisme enol, dan mekanisme penyisipan CO. Mekanisme karbida diajukan oleh Fischer dan Tropsch pada tahun 1926. Dalam mekanisme ini, CO yang teradsorpsi dipisahkan menjadi C dan O, karbida yang terbentuk kemudian terhidrogenasi menjadi CHx (monomer). Monomer

15

membentuk produk. Mekanisme ini digambarkan pada Gambar 4 berikut (Fischer dan Tropsch, 1926).

Gambar 4. Mekanisme karbida

Mekanisme enol diajukan oleh Storch et al., (1951). Dalam mekanisme ini,

pertumbuhan rantai diinisiasi melalui kondensasi dua spesies hidroksikarbena teradsorpsi (CHOHads) dengan mengeliminasi air. Mekanisme enol ini

ditunjukkan dalam Gambar 5 berikut.

Gambar 5. Mekanisme enol

Mekanisme yang terakhir, mekanisme penyisipan CO diajukan oleh Pichler and Schulz (1970). Mekanisme ini melibatkan penyisipan CO yang teradsorpsi ke

16

dalam ikatan alkil metil. Karbon teroksigenasi kemudian mengalami hidrogenasi untuk menghilangkan oksigen. Gambar 6 berikut menunjukkan mekanisme penyisipan CO.

Gambar 6. Mekanisme penyisipan CO

G. Karakterisasi Katalis

Karakterisasi adalah hal yang sangat penting dalam bidang katalisis. Beberapa metode seperti difraksi, spektroskopi, dan mikroskopi memberikan kemudahan dalam menyelidiki sifat-sifat suatu katalis, sehingga diharapkan kita dapat mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang katalis agar kita dapat meningkatkan atau mendesain suatu katalis yang memiliki aktivitas yang lebih baik (Chorkendorf and Niemantsverdriet, 2003).

17

Analisis struktur kristal katalis dilakukan menggunakan instrumentasi difraksi sinar-X (X-ray Difraction/XRD). XRD merupakan salah satu metode karakterisasi

material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga saat ini. Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi suatu material berdasarkan fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel suatu material (Auda, 2009).

Metode XRD didasarkan pada fakta bahwa pola difraksi sinar-X untuk masing-masing material kristalin adalah karakteristik. Dengan demikian, bila pencocokan yang tepat dapat dilakukan antara pola difraksi sinar-X dari sampel yang tidak diketahui dengan sampel yang telah diketahui, maka identitas dari sampel yang tidak diketahui itu dapat diketahui (Skoog dan Leary, 1992).

Difraksi sinar-X terjadi pada hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom dalam sebuah kisi periodik. Hamburan monokromatis sinar-X dalam fasa tersebut memberikan interferensi yang konstruktif. Dasar dari penggunaan XRD untuk mempelajari kisi kristal adalah berdasarkan persamaan Bragg (Ismunandar, 2006):



 n

d.sin 

2

dimana :

d = jarak antara dua bidang kisi (nm)

θ = sudut antara sinar datang dengan bidang normal n = bilangan bulat yang disebut sebagai orde pembiasan

18

Gambar 7 berikut menunjukkan proses terjadinya pembentukkan puncak-puncak difraksi pada XRD.

Gambar 7. Proses pembentukkan puncak pada XRD

Berdasarkan persamaan Bragg, jika seberkas sinar-X dijatuhkan pada sampel kristal, maka bidang kristal itu akan membiaskan sinar-X yang memiliki panjang gelombang yang sama dengan jarak antar kisi dalam kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh detektor, kemudian diterjemahkan sebagai puncak difraksi. Semakin banyak bidang kristal yang sama terdapat dalam sampel, semakin kuat intensitas pembiasan yang dihasilkan. Tiap puncak yang muncul pada pola XRD mewakili satu puncak bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi (Auda, 2009).

Gambar 8 berikut adalah contoh difraktogram sinar-X NiFe2O4 yang dipreparasi

19

Gambar 8. Difraktogram nanokristal NiFe2O4 (Kasapoglu et al., 2007).

Difraktogram di atas diinterpretasikan melalui pencocokan dengan difraktogram standar. Gambar 9 berikut adalah difraktogram standar yang digunakan dalam pencocokan difraktogram di atas.

Gambar 9. Difraktogram standar NiFe2O4 PDF 10-0325 (PCPDFwin, 1997)

Dari Gambar 9 di atas, puncak-puncak yang mewakili NiFe2O4terdapat pada 2θ

20

2. Keasaman Katalis

Keasaman katalis dapat dikategorikan menjadi dua yaitu jumlah situs asam dan jenis situs asam. Jumlah situs asam memberikan informasi tentang banyaknya situs asam yang terkandung pada katalis, yang pada umumnya berbanding lurus dengan situs aktif pada katalis yang menentukan keaktifan suatu katalis.

Penentuan jumlah situs asam dalam katalis dapat dilakukan dengan menggunakan metode gravimetri melalui adsorpsi basa adsorbat dalam fasa gas pada permukaan katalis (ASTM, 2005).

Basa adsorbat yang dapat digunakan untuk menentukan jumlah situs asam katalis antara lain amoniak atau piridin. Jumlah situs asam menggunakan adsorpsi amoniak sebagai basa adsorbat merupakan penentuan jumlah situs asam total katalis, dengan asumsi bahwa ukuran molekul amoniak yang kecil sehingga memungkinkan masuk sampai ke dalam pori-pori katalis. Sedangkan penentuan jumlah situs asam menggunakan piridin sebagai basa adsorbat merupakan penentuan jumlah situs asam yang terdapat pada permukaan katalis, dengan asumsi bahwa ukuran molekul piridin yang relatif besar sehingga hanya dapat teradsorpsi pada permukaan katalis (Rodiansono dkk., 2007).

Penetuan jenis situs asam pada katalis dapat ditentukan menggunakan spektroskopi infra merah (FTIR) dari katalis yang telah mengadsorpsi basa adsorbat (Seddigi, 2003). Spektroskopi inframerah adalah metode analisis yang yang didasarkan pada absorpsi radiasi inframerah oleh sampel yang akan

21

menghasilkan perubahan keadaan vibrasi dan rotasi sampel. Frekuensi yang diabsorpsi tergantung pada frekuensi vibrasi dari molekul (karakteristik).

Instumen FTIR menggunakan sistem yang disebut dengan interferometer untuk mengumpulkan spektrum. Interferometer terdiri atas sumber radiasi, pemisah berkas, dua buah cermin, laser dan detektor. Intensitas absorpsi bergantung pada seberapa efektif energy foton inframerah dipindahkan ke molekul, yang

dipengaruhi oleh perubahan momen dipol yang terjadi akibat vibrasi molekul (Åmand and Tullin, 1999). Skema lengkap dari instrumentasi FTIR ditunjukan pada Gambar 10.

Gambar 10. Skema instrumentasi FTIR.

Berdasarkan Gambar 10 cara kerja dari instrumentasi FTIR adalah sebagai berikut:

22

Energi inframerah diemisikan dari sumber bergerak melalui celah sempit untuk mengontrol jumlah energi yang akan diberikan ke sampel. Di sisi lain, berkas laser memasuki interferometer dan kemudian terjadi _{“pengkodean spektra”} menghasilkan sinyal interferogram yang kemudian keluar dari interferogram. Berkas laser kemudian memasuki ruang sampel, berkas akan diteruskan atau dipantulkan oleh permukaan sampel tergantung dari energinya, yang mana merupakan karakteristik dari sampel. Berkas akhirnya sampai ke detektor (Bradley, 2008).

Dari spektra yang dihasilkan dari FTIR, jenis situs asam (Brønsted-Lowry atau Lewis) yang terdapat pada katalis dapat diketahui melalui puncak-puncak serapan yang dihasilkan dari interaksi basa adsorbat dengan situs-situs asam tersebut. Pada penggunaan piridin sebagai basa adsorbat, situs asam Brønsted-Lowry akan ditandai dengan puncak serapan pada bilangan-bilangan gelombang 1485 _– 1500, ~1620, dan ~1640 cm-1. Sedangkan untuk situs asam Lewis ditandai dengan puncak-puncak serapan pada bilangan-bilangan gelombang 1447 _– 1460, 1488 _– 1503, ~1580, dan 1600 – 1633 cm-1 (Tanabe, 1981).

Gambar 11 berikut adalah contoh spektra FTIR dalam analisis penentuan jenis situs asam dalam katalis.

23

Gambar 11. Contoh spektra FTIR dalam penentuan jenis situs asam (Rodiansono dkk., 2007)

4. Analisis Morfologi Permukaan Katalis

Interaksi antara gas dan permukaan material dan reaksi-reaksi pada permukaan material memiliki peran yang sangat penting dalam bidang katalisis. Siklus awal katalsis diawali dengan adsorpsi molekul reaktan pada permukaan katalis. Oleh karena itu kita perlu untuk mempelajari morfologi permukaan dari katalis (Chorkendorff and Niemantsverdriet, 2003). Untuk mempelajari morfologi permukaan katalis dapat menggunakan instrumentasi Scanning Electron Microscopy (SEM) (Ertl et al., 2000).

SEM merupakan metode untuk menggambarkan permukaan suatu bahan dengan resolusi yang tinggi. Resolusi yang tinggi pada SEM dihasilkan dari penggunaan elektron dalam menggambarkan permukaan bahan. Resolusi yang dihasilkan juga jauh lebih tinggi dibandingkan dengan mikroskop cahaya (0,1 – 0,2 nm untuk SEM dan 200 nm untuk mikroskop cahaya) (Hanke, 2001).

24

Gambar 12. Skema kerja dari SEM

SEM memiliki beberapa peralatan utama antara lain :

1. Pistol elektron, berupa filamen yang terbuat dari unsur yang mudah melepas eketron misalnya tungsten.

2. Lensa untuk elektron, berupa lensa magnetik karena elektron yang bermuatan negatif dapat dibelokkan oleh medan magnet.

3. Sistem vakum, karena elektron sangat kecil dan ringan maka jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran.

Dari Gambar 12 di atas, sebuah pistol elektron memproduksi berkas elektron dan dipercepat di anoda. Lensa magnetik kemudian memfokuskan elektron menuju

25

sampel. Berkas elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel

dengan diarahkan oleh kumparan pemindai. Ketika elektron mengenai sampel, maka sampel akan mengeluarkan elektron yang baru yang akan diterima oleh detektor (Hanke, 2001).

Gambar yang dihasilkan SEM, dibentuk dari elektron sekunder yang dipantulkan sampel pada peristiwa penembakan berkas elektron dari alat. Permukaan yang lebih tinggi akan memberikan warna yang lebih cerah daripada permukaan yang lebih rendah, ini diakibatkan oleh lebih banyaknya elektron sekunder yang dibebaskan menuju detektor (Ertl et al., 2000). Gambar 13 berikut ini adalah

contoh mikrograp SEM untuk NiFe2O4

Gambar 13. Mikrograf SEM dari NiFe2O4 (Kasapoglu et al., 2007)

Dari Gambar 13 di atas, dapat dilihat bahwa NiFe2O4 yang disintesis secara

keseluruhan memiliki morfologi permukaan yang seragam dengan bentuk partikel oktahedron.

H. Kromatografi Gas

Kromatografi adalah metode pemisahan suatu campuran berdasarkan partisi substansi antara dua fase, yaitu fase stasioner yang memiliki luas permukaan yang

26

besar dan fase bergerak yang mengalir sepanjang fase diam. Kromatografi gas merupakan cabang kromatografi yang saat ini paling populer, dimana substansi yang dianalisis terdapat dalam keadaan gas atau keadaan uap (Brewer, 1998).

Dalam kromatografi gas, sampel diuapkan dan dibawa oleh fase bergerak berupa gas pembawa (carrier gas) melalui kolom. Sampel terpartisi pada fase diam,

berdasarkan perbedaan kekuatan interaksinya dengan fase diam pada temperature yang diberikan. Komponen-komponen sampel (disebut solut atau analit) terpisah satu sama lain berdasarkan tekanan uap relatif dan afinitasnya terhadap fase stasioner. Proses pemisahan ini disebut elusi (McNair and Miller, 1997).

Sistem kromatografi gas terdiri dari 6 komponen utama yaitu, gas pembawa dan pengendali aliran, injektor, detektor, oven, kolom dan suatu sistem data. Susunan komponen-komponen kromatografi gas ditunjukan oleh Gambar 14 (Rood, 2007).

27

Komponen penting dalam kromatografi gas yaitu :

1. Tangki Pembawa gas yang dilengkapi dengan pengatur tekanan 2. Tempat injeksi sampel

3. Kolom

4. Detektor yang dilengkapi dengan thermostat 5. Penguat arus (amplifier)

III. METODELOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biomassa Jurusan Kimia FMIPA

Universitas Lampung. Analisis Difraksi Sinar-X dilakukan di Laboratorium Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) Batan Serpong, analisis morfologi permukaan dilakukan di Laboratorium Biomassa Universitas Lampung, analisis keasaman dilakukan di Laboratorium Biomassa Universitas Lampung. Uji aktivitas katalis dilakukan di Laboratorium Biomassa Universitas Lampung, dan analisis hasil uji aktivitas dilakukan di Laboratorium Biomassa Universitas Lampung. Penelitian ini dilakukan dari bulan Januari 2012 sampai dengan bulan Januari 2013.

B. Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain, pengaduk magnetik,

furnace, neraca analitik, difraktometer sinar-X, Scanning Electron Microscopy, Fourier Transform Infra Red (FTIR), reaktor katalitik, Kromatografi Gas (KG),

29

Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini antara lain, feri nitrat Fe(NO3)3.9H2O (Merck, 99%), nikel nitrat Ni(NO3)2.6H2O (Merck, 99%),

tembaga nitrat (Merck, 99%) Cu(NO3)2.6H2O, piridin (J.T. Baker), C5H5N, putih

telur, gas argon (Bumi Waras 99,95%), gas hidrogen (BOC 99,99%), gas CO2

(BOC 99,99%), dan akuades/bides.

C. Prosedur Kerja

1. Pembuatan Nanokatalis

Pembuatan nanokatalis NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ (variabel x = 0.1 – 0.4; y = 0,2)

dilakukan dengan cara melarutkan 60 mL putih telur dalam 40 mL aquades. Larutan kemudian diaduk menggunakan pengaduk magnet pada suhu ruang sampai diperoleh larutan yang homogen. Kemudian larutan putih telur dibagi menjadi 3 bagian yaitu pada tabung pertama terdiri dari 30 mL putih telur dan 2,3986 g Ni(NO3)2.6H2O, tabung ke dua terdiri dari 50 mL putih telur dan 3,3325

g Fe(NO3)3.9H2O, dan tabung ketiga terdiri dari 20 mL putih telur dan 1,9933 g

Cu(NO3)2.3H2O (untuk x = 0,1). Kemudian masing-masing campuran diaduk

menggunakan pengaduk magnet selama 2 jam pada suhu ruang sampai diperoleh larutan yang homogen. Setelah itu, masing-masing campuran larutan dicampur menjadi satu dan diaduk menggunakan pengaduk magnet selama 2 jam pada suhu ruang sampai diperoleh larutan yang homogen. Kemudian, campuran dipanaskan menggunakan hot plate pada suhu 80oC sampai terbentuk padatan prekursor

30

600oC selama 2 jam (Maensiri et al., 2007). Perlakuan yang sama juga dilakukan

unutk sintesis NiyFe(1-x-y)CuxO3±ᵹ (x = 0,2 ; 0,3 dan 0,4; y = 0,2).

2. Karakterisasi Katalis a. Analisis Struktur Kristal

Analisis struktur kristal dilakukan menggunakan instrumentasi difraksi sinar-X (XRD). Prosedur analisis ini disesuaikan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Maiti et al., (1973). Analisis dilakukan menggunakan radiasi CuK_α (1,5425

Å), tabung sinar-X dioperasikan pada 40 kV dan 200 mA. Rentang difraksi yang diukur (2θ) dalam rentang 10 – 80o, dengan scan step size 0,02o/menit.

Puncak-puncak yang terdapat pada difraktogram kemudian diidentifikasi menggunakan metode Search Match dengan standar file data yang terdapat dalam program

PCPDF-win 1997 (Drbohlavova et al., 2009).

b. Analisis Kuantitatif Kristal

Analisis kuantitatif kristal dilakukan dengan metode penghalusan data XRD menggunakan software riedveld. Salah satu software penghalusan data XRD yaitu program bernama retica. Menjalankan program riedtveld bernama retica dilakukan langkah-langkah berikut:

a. Menyiapkan tiga buah file dengan baik yakni: file data(hasil data XRD), file input (program dibuat sendiri)berisi panjang gelombang yang digunakan XRD, pengambilan sudut difraksi 20 dan File output.

31

c. Mendapatkan hasil olahan data dari retica dengan analisis jika ≤ 4 maka file input yang dibuat dikatakan cukup berhasil.

d. Analisis Keasaman Katalis

Penentuan jumlah situs asam pada katalis dilakukan secara gravimetri (ASTM, 2005) melalui kemisorpsi basa piridin. 0,2 g katalis ditimbang, dimasukkan ke dalam wadah dan diletakkan di dalam desikator bersama basa piridin. Desikator di tutup selama 24 jam untuk memberikan waktu katalis mengadsorpsi basa piridin. Setelah 24 jam, sampel katalis dikeluarkan dan dibiarkan di tempat terbuka selama 2 jam. Kemudian sampel katalis ditimbang. Selanjutnya jumlah situs asam yang terdapat pada katalis ditentukan menggunakan persamaan berikut.

Dimana, w1 = Berat wadah kosong

w2 = Berat wadah + cuplikan

w3 = Berat wadah + cuplikan yang telah mengadsorpsi piridin

BM = Bobot molekul piridin.

Penentuan jenis situs asam katalis, dilakukan secara kualitatif menggunakan spektroskopi inframerah. Sampel katalis yang dianalisis dicampur dengan KBr kemudian dimasukkan ke dalam vessel sampel, lalu dilakukan pengukuran.

Kemudian dilakukan analisis dari spektra yang didapat pada daerah bilangan gelombang 1200 _– 2100 cm-1 _{(Rodiansono dkk., 2007).}

32

e. Analisis Morfologi Permukaan Katalis

Analisis morfologi permukaan katalis dilakukan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM). 0,1 g sampel katalis yang akan dianalisis ditempatkan pada

wadah sampel yang mengandung sticking tape tembaga, kemudian sampel dilapisi

lapisan tipis emas atau bahan yang besifat konduktor lainnya (Drbohlavova et al.,

2009). Kemudian sampel tersebut diberikan berkas elektron. Berkas elektron akan dipantulkan oleh sampel untuk kemudian ditangkap detektor membentuk foto (Hanke, 2001).

3. Uji Aktivitas Katalis

Aktivitas katalitik dari katalis diuji menggunakan reaktor dengan skema kerja reaktor digambarkan pada Gambar 15 berikut.

Gambar 15. Skema reaktor katalitik

Keterangan :

1 – 3 = regulator (flowmeter), 4 – 6 = pengatur aliran gas, 7 = wadah pencampur, 8 – 9 =

penghubung swagelock, 10 = termokopel, 11 = wadah katalis, 12 = furnace, 13 = valve, 14 =

33

Sampel katalis sebanyak 20 mg ditempatkan pada tabung reaktor. Kemudian katalis dipanaskan sampai suhu reaksi, suhu kemudian dipertahankan selama 30 menit. Kemudian dialirkan gas CO2, H2 dan Ar dengan perbandingan CO2 : H2 = 1

: 3, dan laju aliran total CO2, H2 dan Ar adalah 50 mL/menit atau setara 3 L/jam,

reaksi kemudian dibiarkan selama 30 menit. Variasi suhu yang dilakukan adalah 100oC, 200oC, 300oC dan 400oC. Hasil katalisis yang keluar dari tabung reaktor kemudian ditampung dalam wadah penampung. Hasil dari uji aktivitas ini selanjutnya dianalisis menggunakan Kromatografi Gas.

4. Analisis Produk dengan Kromatografi Gas

Sebanyak 20 μL hasil dari uji aktivitas diinjeksikan ke dalam instrumentasi kromatografi gas. Instrumentasi kromatografi gas diatur dengan parameter-parameter sebagai berikut :

Fase gerak : gas helium (5 mL/menit) dan gas nitrogen (5 mL/menit) Kolom : PEG (polyethylene glycol) 2 M sepanjang 4 meter

Detektor : TCD

Suhu : 150oC (injektor) dan 120oC (kolom)

Analisis produk alkohol secara kuantitatif dilakukan dengan cara membuat kurva standar dari larutan standar metanol, etanol, propanol, butanol dan pentanol, sedangkan untuk asam karboksilat kurva standar dibuat dari larutan standar asam formiat, asam etanoat, dan asam propanoat. Kemudian kromatogram hasil uji analisis yang diperoleh dibandingkan terhadap kromatogram standar alkohol dan asam karboksilat dengan cara membandingkan waktu retensi produk analisis dengan larutan standar. Sedangkan untuk analisis konsentrasi produk yang

34

terbentuk dilakukan dengan cara perhitungan integrator yaitu menghitung luas area bawah puncak kromatogram sampel dan dibandingkan dengan luas puncak kromatogram standar yang telah diketahui konsentrasinya. Karena luas area kromatogram sebanding dengan konsentrasi produk yang dihasilkan.

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil yang didapat dari penelitian ini maka dapat diambil kesimpulan bahwa :

1. Katalis yang disintesis menggunakan metode sol-gel dan sonofikasi secara simultan dengan putih telur adalah nanokatalis NiCuFe2O4.

2. Hasil analisis sinar-X (XRD) menunjukkan bahwa fasa kristalin CuFe2O4

lebih dominan dibanding fasa kristalin NiFe2O4, selain itu terdapat juga

fasa kristalin Fe3O4, CuO, dan NiO.

3. Katalis Ni0,2Cu0,4Fe0,4O4 (FNCu 04) memiliki tingkat keasaman tertinggi

yaitu 30,75mmol piridin/g katalis jika dibandingkan dengan katalis Ni0,2Cu0,2Fe0,6O4 (FNCu 03) yaitu 24,05mmol piridin/g katalis

Ni0,2Cu0,3Fe0,5O4 (FNCu 03) yaitu 19,32mmol piridin/g katalis dan

Ni0,2Cu0,1Fe0,7O4 (FNCu 01) yaitu 14,39mmol piridin/g katalis.

4. Hasil analisis FTIR , situs asam yang mendominasi pada permukaan katalis adalah situs asam Lewis.

5. Hasil analisis menggunakan SEM menunjukan bahwa katalis

Ni0,2Cu0,4Fe0,4O4 (FNCu 02) berukuran nano ±85nm, dengan morfologi

57

6. Secara umum katalis NiyCuxFe(1-x-y)O4 aktif dalam konversi CO2/H2 dan

selektif terhadap pembentukan etanol.

B. Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, pada penelitian selanjutnya perlu disarankan untuk :

1. Pada sintesis katalis metode penambahan bahan tidak bersaman,

melainkan dengan membagi menjadi 3 bagian, agar putih telur dan ketiga bahan pembuat katalis homogen terlebih untuk menghindari aglomerasi 2. Melakukan metode sonifikasi pada sintesis katalis dengan waktu 60-90

menit untuk mendapatkan katalis berukuran nano dengan morfologi permukaan yang seragam (homogen) dengan sifat-sifat katalis yang lebih baik.

3. Melakukan variasi perbandingan laju alir CO2 dan H2 pada uji aktivitas

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, M., Yudistira V., Nirmin, dan Khairurrijal. 2008. Sintesis Nanomaterial. Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi. 1, p. 33–36.

Ahmed, S. R., and P. Kofinas. 2005. Magnetic properties and morphology of block copolymer-cobalt oxide nanocomposites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 288, p. 219 – 223.

Almeida, J. M. A., C. T. Meneses, A. S. de Menezes, R. F. Jardim, and J. M. Sasaki. 2008. Synthesis and Characterization of NiMn2O4

nanoparticles using gelatin as organic precursor. Jmmm. 320, p.

304-307.

Ǻmand, L. A. and C. J. Tullin. 1999. The Theory Behind FTIR Analysis: Application Examples From Measurement at the 12 MW Circulating Fluidized Bed Boiler at Chalmers. Dept. of Energy Conversion

Chalmers University of Technology. Gıtenborg, Sweden, p. 1 – 15. Anonim. Karbon dioksida (CO2) . http://www.co2now.org/CO2/indexing.

exercises.html. Diakses 23 juli 2011.

ASTM D4824-03. 2005. Test Method for Determination of Catalyst Acidity by Ammonia Chemisortption. Annual Book of ASTM.

Atkins., P.W. 2004. Physical Chemistry. 10th Ed.W.H Freeman and Company,

New York. USA.

Auda, H. Y. 2009. Spektroskopi Difraksi Sinar-X (X-ray Difraction/XRD).

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

Bakhtiari, M., F. Khorasheh, A. Zamanian, A. Nakhaeipour, and M. Irani. 2008.

Preparation, Evaluation and Characterization of Monolithic Catalysts For Fischer-Tropsch Synthesis. Petroleum & Coal, 50, p. 56 – 61.

Bradley, M. 2008. Advantages of Fourier Transform Spectrometer. Thermo

Fischer Scientific. Technical Note: 50674.

Brewer, L. W. 1998. Gas Chromatography. Springer-Verlag. Berlin. pp. 257 –

276.

Budinski, K.G. and Budinski, M.K. 1999. Engineering Material (Properties and Selection). Prentice Hall. Uppar Saddle River Publishing. New Jersey.

59

Cabrera, I. M., M. L. Granados, P. Terreros, and J. L. G. Fierro. 1998. CO2 Hydrogenation Over Pd-Modified Methanol Synthesis Catalysts.

Catalysis Today, 45, p. 251 – 256.

Chauhan, S. S., C. Ojha, and A.K. Shrivastava. 2009. Synthesis and characterization of CuFe2O4 nanoparticles. Journal of Theoretical & Applied Sciences, International Journal of Theoretical & Applied Sciences, vol. 2, p. 9 – 11.

Chorkendroff, I. and J. W. Niemantsverdriet. 2003. Concept of Modern Catalysis and Kinetics. Wiley-VCH GmbH & Co. New York, p. 2 – 4.

Creutz, C. and E. Fujita. 2000. Carbon Management: Implications for R&D in the Chemical Sciences and Technology: A Workshop Report to the Chemical Sciences Roundtable. The National Academies Press.

Washington D. C.

Drbohlavova, J., R. Hrdy, V. Adam, R. Kizek, O. Schneeweiss, J. Hubalek. 2009.

Preparation and Properties of Various Magnetic Nanoparticles.

Sensors, Vol. 9, p. 2352 – 2362.

Deraz, N. M., M. M. Selim, and M. Ramadan. 2009. Processing and Properties of Nanocrystalline Ni and NiO Catalysts. Materials Chemistry and Physics.113, p. 269-275.

El-Kherbawi, M. A. 2010. Physical and Catalytic Properties of Solids Produced from Solid-solid interactions between NiO andFe2O3 System Doped

with Ag2O. Journal of American Science. 10, p. 6.

Ertl, G., H. Knözinger, and J. Weitkamp. 2000. Handbook of Heterogeneous Catalysis Vol. 3. Wiley-VCH GmbH & Co. New York, p. 4 – 6.

Fischer, F. and H. Tropsch. 1926. The Synthesis of Petroleum at Atmospheric Pressures from Gasification Product of Coal. Brenstoff-Chemie, 7, p.

97-104.

Fujiwara, M., R. Kieffer, H. Ando, Q. Xu, and Y. Souma. 1995. Hydrogenation of Carbon Dioxide over Fe-ZnO/HY Composite Catalyst. LERCSI,

ECPM Strasbourg. France, p. 1 _– 5.

Hanke, L. D. 2001. Hanbook of Analytical Methods for Materials. Materials

Evaluation and Engineering Inc. Plymouth, p. 35 – 38.

Iftimie, N., E. Rezlescu, P. D. Popa, and N. Rezlescu. 2006. Gas Sensitivity of Nanocrystalline Nickel Ferrite. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials.8, No.3, p. 1016-1018.

Indala, S. 2004. Development and Integration of New Processes Consuming Carbon Dioxide in Multi-Plant Chemical Production Complexes.Thesis. Department of Chemical Engineering. Andhra

University.India, p. 4 – 22.

Ismunandar. 2006. Padatan Oksida Logam: Struktur, Sintesis, dan Sifat-sifatnya.

60

Joo, O. S. 1999. Camere Process for Carbon Dioxide Hydrogenation to Form Methanol. Catalysis Laboratory. Korea Institute of Science and

Technology. Seoul. South Korea, p. 686 _– 689.

Joo, O. S. and K. D. Jung. 2003. Stability of ZnAl2O4 Catalyst for Reverse-Water

Gas-Shift Reaction (RWGS). Bull. Korean Chem. Soc., 24, p. 86– 90.

Jun, K. W., S. J. Lee, M. J. Choi, and K. W. Lee. 2006. Catalytic Hydrogenation of CO2 Into Hydrocarbons: Support Effects on Fe and Fe-K Catalyst. Catalyst Division. Korea Research Institute of Chemical Technology. Taejon. Korea, p. 1411 – 1414.

Kasapoglu, N., A. Baykal, M. S. Toprak, Y. Koseoglu, and H. Bayrakdar. 2007. Synthesis and Characterization of NiFe2O4 Nano-Octahedrons by

EDTA-Assisted Hydrothermal Method. Turk. J. Chem. 31, p.

659-666.

Kim, K. D., S. S. Kim, Y. H. Choa and H. T. Kim. 2007. Formation and Surface Modification of Fe3O4 Nanoparticles by Co-precipitation and Sol-gel

Method. Journal of industrial engineering chemistry. l13, p. 1137 -

1141.

Lecloux, A. J., and J. P. Pirarad. 1998. High-Temperature Catalyst Through Sol-Gel Synthesis. Journal of Non-Crystalline Solids. 225, p. 146 - 152.

Li, Z. 2005. Novel Solid Basa Catalyst for Michael Additions: Synthesis, Characterization and Application. Dissertation.

Mathematisch-Narurwissenschaftlichen Fakultät I. Humboldt-Universität. Berlin, p.2

– 4.

Maensiri, S., C. Masingboon, B. Bonochom, and S. Seraphin. 2007. A simple route to synthesize nickel ferrite (NiFe2O4) nanoparticles using egg

white. J. scriptamat. 56, p. 797-800.

Mahaleh, Y. Bahari Molla., S. K. Sadrnezhaad, and D. Hosseini. 2008. NiO

Nanoparticles Synthesis by Chemical Precipitation and Effect of Applied Surfactant on Distribution of Particle Size. Hindawi Publishing Corporation Journal of Nanomaterials Volume 2008, Article ID

470595, 4 pages.

Maiti, G. C., M. L. Kundu, S. K. Ghosh, and B. K. Banerjee. 1973. Cyrstallite Size Measurements and Phase Transformation of Fe2O3, Cr2O3 and

Fe2O3- Cr2O3 System by X-Ray Difraction Method. Physical Research Wing.Fertilizer Corporation of India Limited, p. 496 – 505.

Manova, E., T. Tsoncheva, Cl. Estournes, D. Paneva, K. Tenchev, I. Mitov, L. Petrov. 2005. Nanosized Iron and Iron _– Cobalt Spinel Oxides as Catalysts for Methanol decomposition. J. apcata. 11, p. 5.

McNair, H. M. and J. M. Miller. 1997. Basic Gas Chromatography. John Wiley &

Sons, Inc. Canada, p. 1 _– 14.

Mohanraj, V. J., and Y. Chen. 2006. Nanoparticles _– A Review. Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 5, p. 561-573.

61

More, R. M., T. J. Shinde, N. D. Choudhari, and P. N. Vasambekar. 2005. Effect on Temperature on X-ray, IR and Magnetic Properties of Nickel Ferrite Prepared by Oxalate co-precipitation method. Journal of Materials Science : Materials in Electronics.16, p.721.

Olah, G. A., A. Goeppert, and G. K Surya Prakash. 2009. Chemical Recycling of Carbon Dioxidde to Methanol and Dimethyl Ether : From Greenhouse Gas to Renewable, Environmentally Carbon Neutral Fuels and Synthetic Hydrocarbons. J. Org. Chem. 74B, p. 487-498.

Parry, E. P. 1963. An Infrared Study of Pyridine Adsorbed on Acidic Solids. Characterization of Surface Acidity. Journal of Catalysis. 2, p. 371 -

379.

Perego,C., and P. Villa. 1997. Catalyst Preparation Methods. Catalysis Today.34,

p. 281 - 305.

Pichler, H. and H. Schulz. 1970. Recent Results in the Synthesis of Hydrocarbons from Carbon Monoxide and Hydrogen. Chemie Ingenieur Technik,

42, p. 1162 – 1174.

Pinna, F. 1998. Supported Metal Catalyst Preparation. Catalysis Today. 41, p.

129-137.

Ramankutty, C.G. and S. Sugunan. 2001. Surface properties and catalytic activity of ferospinel of Nickel, Cobalt, and Coper, prepared by soft chemical methods. Appl. Catal. A 218, 39-51.

Rataq, A., I. Meliana, M. Lopes Granados, P. Terreros. 1998. CO2 hydrogenation

over Pd-modified methanol synthesis catalysts. Catalysis Today 45. P.

251-256.

Reddy, C.V.G., S.V. Manorama and V.J. Rao. 1999. Semiconducting Gas Sensor for Chlorine Based on Inverse Spinel Nickel Ferrite. Sens. Actuators B: Chemical 55, 90-95.

Rodiansono, W., Trisunaryanti, dan Triyono. 2007. Pembuatan, Karakterisasi dan Uji Aktifitas Katalis NiMo/Z dan NiMo/Z-Nb2O5 pada Reaksi

Hidrorengkah Fraksi Sampah Plastik Menjadi Fraksi Bensin. Berkala

MIPA, 17, p. 44 – 54.

Rood, D. 2007. The Troubleshooting and Maintenance Guide for Gas Chromatographers, Fourth Eddition. Willey-VCH Verlag GmbH &

Co. KGaA, Weinheim, p. 3 _– 13.

Santosa, J. dan Yudiartono. 2006. Analisis Prakiraan Kebutuhan Energi Nasional Jangka Panjang Di Indonesia. Strategi Penyediaan Listrik Nasional

Dalam Rangka Mengantisipasi Pemanfaatan PLTU Batu Bara Skala Kecil, PLTN, Dan Energi Terbarukan, p. 1-12.

Seddigi, Z. S. 2003. Acidic Properties of HZSM-5 Using Acetonylacetone, TPD Ammonia, and FTIR of Adsorbed Pyridine. The Arabian Journal for Science and Engineering. 27, p. 149 – 156.

Sietsma, J. R. A., J. D. Meeldijk, J. P. den Breejen, M. Versluijs-Helder, A. J. van Dillen, P. E. de Jongh, and K. P. de Jong. 2007. The Preparation of

62

Supported NiO and Co3O4 Nanoparticles by the Nitric Oxide

Controlled Thermal Decomposition of Nitrates. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, p. 4547 –4549.

Situmeang, R., R. Supriyanto, Sukmawibowo, Fitri J., and Sarah A. 2010. Fe 1-xNixO3±ᵹ Catalyst For Converting CO2/H2 To Alcohols Compounds.

Proceedings of The International Conference on Materials Science and Technology. Batan, Serpong, Indonesia.Oktober 19-23, 2010 p.

173-179.

Skoog, D. A. dan J. J. Leary. 1992. Principle of Instrument Analysis 4th Ed.

Saunders College Pub.

Soderlind, F. 2008. Colloidal Synthesis of Metal Oxide Nanocrystals and Thin Films. Dissertation. Linkoping, Sweden. Linkoping University.

Song, C., S. T. Srimat, S. Murata, W. Pan, L. Sun, A. W. Scaroni, and J. N. Armor. 2002. Effects of Pressure on CO2 Reforming of CH4 over

Ni/Na-Y and Ni/Al2O3 Catalysts. ACS Symposium Series, 809, Conversion and Utilization, p. 258 – 274.

Stoltze, P. 2000. Introduction to Heterogeneous Catalysis. Department of

Chemistry and Applied Engineering Science. Aalborg University. p. 6 - 7.

Storch, H. H., N. Golumbic, and R. B. Anderson. 1951. The Fischer-Tropsch Synthesis and Related Synthesis. John Wiley. New York, p. 202.

Sugiyono, A. 2006. Penanggulangan Pemanasan Global Di Sektor Pengguna Energi. Jurnal Sains & Teknologi Modifikasi Cuaca. 7, p. 15-19.

Swoboda, A. R., and G. W. Kunze. 2006. Infrared Study of Pyridine Adsorbed on Montmorillonite Surface. Texas Agricultural Experiment Station. p.

277 - 288.

Tanabe, K., 1981. Solid Acid and Base Catalyst in Catalysis Science and Technology. John R. Anderson and Michael Boudart Vol. 2.

Springer-Link. Berlin, p. 231 – 273.

Udron L., C. Courson, D. Swierczynski, C. Petit, A. Kiennemann.1997

Hydrogen production from biomass gasification on nickel catalysts Tests for dry reforming of methane. Catalysis Today 76. p. 75- 86.

Volpin, M. E., and I. S. Kolomnikov. 1972. Reactions of Carbon Dioxide with Transition Metal Compounds. Institute of Organo-Element

Compounds. Moscow, p. 567 – 581.

Widegren, J. A.; Finke, R. G., and J. Mol. 2003. Preparation of a multifunctional core-shell nanocatalyst and its characterization by HRTEM. Catal. A: Chem. 191, p.187.

Wokaun, A., C. Y. Huang, Y. M. Sun, C. Y. Chou. 1999. Performance of catalysts CuO-ZnO-Al2O3, CuO-ZnO-Al2O3-Pt-Rh, and Pt-Rh in a small reformer for hydrogen generation. Journal of Power Sources 166. P.

63

Zhiqiang, W., H. Qiao, H. Yang, C. Zhang, and X. Yan. 2009. Characterization of NiO Nanoparticles by Anodic Arc Plasma Method. Journal of Alloys and Compounds.479, p 855 - 858.

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, M., Yudistira V., Nirmin, dan Khairurrijal. 2008. Sintesis Nanomaterial. Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi. 1, p. 33–36. Ahmed, S. R., and P. Kofinas. 2005. Magnetic properties and morphology of

block copolymer-cobalt oxide nanocomposites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 288, p. 219 _– 223.

Almeida, J. M. A., C. T. Meneses, A. S. de Menezes, R. F. Jardim, and J. M. Sasaki. 2008. Synthesis and Characterization of NiMn2O4 nanoparticles using gelatin as organic precursor. Jmmm. 320, p. 304-307.

Ǻmand, L. A. and C. J. Tullin. 1999. The Theory Behind FTIR Analysis: Application Examples From Measurement at the 12 MW Circulating Fluidized Bed Boiler at Chalmers. Dept. of Energy Conversion Chalmers University of Technology. Gıtenborg, Sweden, p. 1 – 15. Anonim. Karbon dioksida (CO2) . http://www.co2now.org/CO2/indexing.

exercises.html. Diakses 23 juli 2011.

ASTM D4824-03. 2005. Test Method for Determination of Catalyst Acidity by Ammonia Chemisortption. Annual Book of ASTM.

Atkins., P.W. 2004. Physical Chemistry. 10th Ed.W.H Freeman and Company, New York. USA.

Auda, H. Y. 2009. Spektroskopi Difraksi Sinar-X (X-ray Difraction/XRD). Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

Bakhtiari, M., F. Khorasheh, A. Zamanian, A. Nakhaeipour, and M. Irani. 2008. Preparation, Evaluation and Characterization of Monolithic Catalysts For Fischer-Tropsch Synthesis. Petroleum & Coal, 50, p. 56 _– 61. Bradley, M. 2008. Advantages of Fourier Transform Spectrometer. Thermo

Fischer Scientific. Technical Note: 50674.

Brewer, L. W. 1998. Gas Chromatography. Springer-Verlag. Berlin. pp. 257 _– 276.

Budinski, K.G. and Budinski, M.K. 1999. Engineering Material (Properties and Selection). Prentice Hall. Uppar Saddle River Publishing. New Jersey. P215-220

Cabrera, I. M., M. L. Granados, P. Terreros, and J. L. G. Fierro. 1998. CO2 Hydrogenation Over Pd-Modified Methanol Synthesis Catalysts. Catalysis Today, 45, p. 251 _– 256.

Chauhan, S. S., C. Ojha, and A.K. Shrivastava. 2009. Synthesis and characterization of CuFe2O4 nanoparticles. Journal of Theoretical & Applied Sciences, International Journal of Theoretical & Applied Sciences, vol. 2, p. 9 _– 11.

Chorkendroff, I. and J. W. Niemantsverdriet. 2003. Concept of Modern Catalysis and Kinetics. Wiley-VCH GmbH & Co. New York, p. 2 – 4.

Creutz, C. and E. Fujita. 2000. Carbon Management: Implications for R&D in the Chemical Sciences and Technology: A Workshop Report to the Chemical Sciences Roundtable. The National Academies Press. Washington D. C.

Drbohlavova, J., R. Hrdy, V. Adam, R. Kizek, O. Schneeweiss, J. Hubalek. 2009. Preparation and Properties of Various Magnetic Nanoparticles. Sensors, Vol. 9, p. 2352 – 2362.

Deraz, N. M., M. M. Selim, and M. Ramadan. 2009. Processing and Properties of Nanocrystalline Ni and NiO Catalysts. Materials Chemistry and Physics. 113, p. 269-275.

El-Kherbawi, M. A. 2010. Physical and Catalytic Properties of Solids Produced from Solid-solid interactions between NiO andFe2O3 System Doped with Ag2O. Journal of American Science. 10, p. 6.

Ertl, G., H. Knözinger, and J. Weitkamp. 2000. Handbook of Heterogeneous Catalysis Vol. 3. Wiley-VCH GmbH & Co. New York, p. 4 _– 6. Fischer, F. and H. Tropsch. 1926. The Synthesis of Petroleum at Atmospheric

Pressures from Gasification Product of Coal. Brenstoff-Chemie, 7, p. 97-104.

Fujiwara, M., R. Kieffer, H. Ando, Q. Xu, and Y. Souma. 1995. Hydrogenation of Carbon Dioxide over Fe-ZnO/HY Composite Catalyst. LERCSI, ECPM Strasbourg. France, p. 1 _– 5.

Hanke, L. D. 2001. Hanbook of Analytical Methods for Materials. Materials Evaluation and Engineering Inc. Plymouth, p. 35 – 38.

Iftimie, N., E. Rezlescu, P. D. Popa, and N. Rezlescu. 2006. Gas Sensitivity of Nanocrystalline Nickel Ferrite. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 8, No.3, p. 1016-1018.

Indala, S. 2004. Development and Integration of New Processes Consuming Carbon Dioxide in Multi-Plant Chemical Production Complexes.Thesis. Department of Chemical Engineering. Andhra University. India, p. 4 – 22.

Ismunandar. 2006. Padatan Oksida Logam: Struktur, Sintesis, dan Sifat-sifatnya. Penerbit ITB. Bandung. Indonesia, p. 8 _– 23.

Joo, O. S. 1999. Camere Process for Carbon Dioxide Hydrogenation to Form Methanol. Catalysis Laboratory. Korea Institute of Science and Technology. Seoul. South Korea, p. 686 _– 689.

Joo, O. S. and K. D. Jung. 2003. Stability of ZnAl2O4 Catalyst for Reverse-Water Gas-Shift Reaction (RWGS). Bull. Korean Chem. Soc., 24, p. 86– 90. Jun, K. W., S. J. Lee, M. J. Choi, and K. W. Lee. 2006. Catalytic Hydrogenation

of CO2 Into Hydrocarbons: Support Effects on Fe and Fe-K Catalyst.

Catalyst Division. Korea Research Institute of Chemical Technology. Taejon. Korea, p. 1411 – 1414.

Kasapoglu, N., A. Baykal, M. S. Toprak, Y. Koseoglu, and H. Bayrakdar. 2007. Synthesis and Characterization of NiFe2O4 Nano-Octahedrons by EDTA-Assisted Hydrothermal Method. Turk. J. Chem. 31, p. 659-666.

Kim, K. D., S. S. Kim, Y. H. Choa and H. T. Kim. 2007. Formation and Surface Modification of Fe3O4 Nanoparticles by Co-precipitation and Sol-gel Method. Journal of industrial engineering chemistry. l13, p. 1137 - 1141.

Lecloux, A. J., and J. P. Pirarad. 1998. High-Temperature Catalyst Through Sol-Gel Synthesis. Journal of Non-Crystalline Solids. 225, p. 146 - 152. Li, Z. 2005. Novel Solid Basa Catalyst for Michael Additions: Synthesis,

Characterization and Application. Dissertation. Mathematisch- Narurwissenschaftlichen Fakultät I. Humboldt-Universität. Berlin, p. 2 – 4.

Maensiri, S., C. Masingboon, B. Bonochom, and S. Seraphin. 2007. A simple route to synthesize nickel ferrite (NiFe2O4) nanoparticles using egg white. J. scriptamat. 56, p. 797-800.

Mahaleh, Y. Bahari Molla., S. K. Sadrnezhaad, and D. Hosseini. 2008. NiO Nanoparticles Synthesis by Chemical Precipitation and Effect of Applied Surfactant on Distribution of Particle Size. Hindawi Publishing Corporation Journal of Nanomaterials Volume 2008, Article ID 470595, 4 pages.

Maiti, G. C., M. L. Kundu, S. K. Ghosh, and B. K. Banerjee. 1973. Cyrstallite Size Measurements and Phase Transformation of Fe2O3, Cr2O3 and

Fe2O3- Cr2O3 System by X-Ray Difraction Method. Physical Research

Wing. Fertilizer Corporation of India Limited, p. 496 – 505.

Manova, E., T. Tsoncheva, Cl. Estournes, D. Paneva, K. Tenchev, I. Mitov, L. Petrov. 2005. Nanosized Iron and Iron _– Cobalt Spinel Oxides as Catalysts for Methanol decomposition. J. apcata. 11, p. 5.

McNair, H. M. and J. M. Miller. 1997. Basic Gas Chromatography. John Wiley & Sons, Inc. Canada, p. 1 _– 14.

Mohanraj, V. J., and Y. Chen. 2006. Nanoparticles _– A Review. Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 5, p. 561-573.

More, R. M., T. J. Shinde, N. D. Choudhari, and P. N. Vasambekar. 2005. Effect on Temperature on X-ray, IR and Magnetic Properties of Nickel Ferrite Prepared by Oxalate co-precipitation method. Journal of Materials Science : Materials in Electronics. 16, p.721.

Olah, G. A., A. Goeppert, and G. K Surya Prakash. 2009. Chemical Recycling of Carbon Dioxidde to Methanol and Dimethyl Ether : From Greenhouse Gas to Renewable, Environmentally Carbon Neutral Fuels and Synthetic Hydrocarbons. J. Org. Chem. 74B, p. 487-498.

Parry, E. P. 1963. An Infrared Study of Pyridine Adsorbed on Acidic Solids. Characterization of Surface Acidity. Journal of Catalysis. 2, p. 371 - 379.

Perego,C., and P. Villa. 1997. Catalyst Preparation Methods. Catalysis Today. 34, p. 281 - 305.

Pichler, H. and H. Schulz. 1970. Recent Results in the Synthesis of Hydrocarbons from Carbon Monoxide and Hydrogen. Chemie Ingenieur Technik, 42, p. 1162 – 1174.

Pinna, F. 1998. Supported Metal Catalyst Preparation. Catalysis Today. 41, p. 129-137.

Ramankutty, C.G. and S. Sugunan. 2001. Surface properties and catalytic activity of ferospinel of Nickel, Cobalt, and Coper, prepared by soft chemical methods. Appl. Catal. A 218, 39-51.

Rataq, A., I. Meliana, M. Lopes Granados, P. Terreros. 1998. CO2 hydrogenation over Pd-modified methanol synthesis catalysts. Catalysis Today 45. P. 251-256.

Reddy, C.V.G., S.V. Manorama and V.J. Rao. 1999. Semiconducting Gas Sensor for Chlorine Based on Inverse Spinel Nickel Ferrite. Sens. Actuators B: Chemical 55, 90-95.

Rodiansono, W., Trisunaryanti, dan Triyono. 2007. Pembuatan, Karakterisasi dan Uji Aktifitas Katalis NiMo/Z dan NiMo/Z-Nb2O5 pada Reaksi

Hidrorengkah Fraksi Sampah Plastik Menjadi Fraksi Bensin. Berkala MIPA, 17, p. 44 _– 54.

Rood, D. 2007. The Troubleshooting and Maintenance Guide for Gas Chromatographers, Fourth Eddition. Willey-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, p. 3 _– 13.

Santosa, J. dan Yudiartono. 2006. Analisis Prakiraan Kebutuhan Energi Nasional Jangka Panjang Di Indonesia. Strategi Penyediaan Listrik Nasional Dalam Rangka Mengantisipasi Pemanfaatan PLTU Batu Bara Skala Kecil, PLTN, Dan Energi Terbarukan, p. 1-12.

Seddigi, Z. S. 2003. Acidic Properties of HZSM-5 Using Acetonylacetone, TPD Ammonia, and FTIR of Adsorbed Pyridine. The Arabian Journal for Science and Engineering. 27, p. 149 _– 156.

Sietsma, J. R. A., J. D. Meeldijk, J. P. den Breejen, M. Versluijs-Helder, A. J. van Dillen, P. E. de Jongh, and K. P. de Jong. 2007. The Preparation of

Supported NiO and Co3O4 Nanoparticles by the Nitric Oxide Controlled Thermal Decomposition of Nitrates. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, p. 4547 _–4549.

Situmeang, R., R. Supriyanto, Sukmawibowo, Fitri J., and Sarah A. 2010. Fe 1-xNixO3±ᵹ Catalyst For Converting CO2/H2 To Alcohols Compounds. Proceedings of The International Conference on Materials Science and Technology. Batan, Serpong, Indonesia.Oktober 19-23, 2010 p. 173-179.

Skoog, D. A. dan J. J. Leary. 1992. Principle of Instrument Analysis 4th Ed. Saunders College Pub.

Soderlind, F. 2008. Colloidal Synthesis of Metal Oxide Nanocrystals and Thin Films. Dissertation. Linkoping, Sweden. Linkoping University.

Song, C., S. T. Srimat, S. Murata, W. Pan, L. Sun, A. W. Scaroni, and J. N. Armor. 2002. Effects of Pressure on CO2 Reforming of CH4 over

Ni/Na-Y and Ni/Al2O3 Catalysts. ACS Symposium Series, 809,

Conversion and Utilization, p. 258 – 274.

Stoltze, P. 2000. Introduction to Heterogeneous Catalysis. Department of Chemistry and Applied Engineering Science. Aalborg University. p. 6 - 7.

Storch, H. H., N. Golumbic, and R. B. Anderson. 1951. The Fischer-Tropsch Synthesis and Related Synthesis. John Wiley. New York, p. 202. Sugiyono, A. 2006. Penanggulangan Pemanasan Global Di Sektor Pengguna

Energi. Jurnal Sains & Teknologi Modifikasi Cuaca. 7, p. 15-19. Swoboda, A. R., and G. W. Kunze. 2006. Infrared Study of Pyridine Adsorbed on

Montmorillonite Surface. Texas Agricultural Experiment Station. p. 277 - 288.

Tanabe, K., 1981. Solid Acid and Base Catalyst in Catalysis Science and Technology. John R. Anderson and Michael Boudart Vol. 2. Springer- Link. Berlin, p. 231 – 273.

Udron L., C. Courson, D. Swierczynski, C. Petit, A. Kiennemann.1997

Hydrogen production from biomass gasification on nickel catalysts Tests for dry reforming of methane. Catalysis Today 76. p. 75- 86. Volpin, M. E., and I. S. Kolomnikov. 1972. Reactions of Carbon Dioxide with

Transition Metal Compounds. Institute of Organo-Element Compounds. Moscow, p. 567 – 581.

Widegren, J. A.; Finke, R. G., and J. Mol. 2003. Preparation of a multifunctional core-shell nanocatalyst and its characterization by HRTEM. Catal. A: Chem. 191, p.187.

Wokaun, A., C. Y. Huang, Y. M. Sun, C. Y. Chou. 1999. Performance of catalysts CuO-ZnO-Al2O3, CuO-ZnO-Al2O3-Pt-Rh, and Pt-Rh in a small reformer for hydrogen generation. Journal of Power Sources 166. P. 450–457

Zhiqiang, W., H. Qiao, H. Yang, C. Zhang, and X. Yan. 2009. Characterization of NiO Nanoparticles by Anodic Arc Plasma Method. Journal of Alloys and Compounds. 479, p 855 - 858.