Latar Belakang Persiapan dan Karakterisasi

14

BAB III TINJAUAN KHUSUS

3.1. Latar Belakang

Sifat dari sisa keasaman berhubungan dengan keasaman Lewis dan Brønsted. Pada penelitian penggunaan katalis zirkonia yang bermacam-macam untuk reaksi siklisasi seperti zirkonia diketahui memiliki sisi asam Lewis dan sebagian kecil asam Brønsted setelah dikalsinasi pada 200˚C Nakano et al., 1979. Sama dengan zirkonium hidroksida yang memiliki lebih banyak gugus hidroksil dibanding zirkonia, perbandingan kedua zat tersebut menarik untuk diteliti. Sebelumnya telah diteliti mendigestasi pengendapan zirkonium hidroksida segar dari larutan induk mempengaruhi besar pori dan keasaman dari sampel. Keasaman juga dapat dimodifikasi dengan memfosfatisasi atau sulfatisasi sirkonia Chuah et al., 2000. Pada penelitian ini, akan dibandingkan dengan dengan katalis resin tersulfonasi yang komersial di pasaran, seperti Amberlyst 15 dan Nafion SAC 13. Sebagai tambahan, beta zeolit dan montmorillonite K10 juga dipergunakan sebagai katalis untuk mempelajari efek mikropori dan struktur pori pada reaksi siklisasi pada gambar 3.1. Amberlyst Nafion Silika Gel Montmorillonite Beta Zeolit Robson, Gambar 3.1 Padatan Asam Lainnya

3.2. Persiapan dan Karakterisasi

Zirkonia hidrat dipersiapkan dengan cara mengendapkan larutan zirkonium klorida 10 dengan amoniak 5M ca. 50 berlebih Chuah et al., 1998. Sebagian endapan diambil dan dicuci dengan amonium nitrat sampai bebas klorida, selanjutnnya dicuci dengan akuades dan dikeringkan pada 100˚C. Sisa dari bahan sebelumnya direfluks pada 100˚C selama 4 dan 16 hari. Kemudian masing-masing sampel, disaring, dicuci, dikeringkan dan dikalsinasi pada 300˚C dan 500˚C selama 12 jam. Sampel-sampel ini diberi label ZrO 2 -D-T dimana D adalah lama hari didigestasi dan T adalah suhu kalsinasi. Zirkonia fosfat dipersiapkan berdasarkan penelitian Spielbauer et al. 1997. Zirkonia hidrat didigestasi selama 4 dan 16 hari dicuci sampai bebas klorida dan dikeringkan pada 100˚C, kemudian disuspensikan dalam larutan NH 4 2 HPO 4 8wt selama 1 jam dengan pengadukan konstan. Kemudian kandungan air diuapkan dan dikalsinasi pada 500˚C. Beberapa zirkonia tanpa didigestasi pada 500˚C diperlakukan sama dengan prosedur penempelan gugus fosfat. Zirkonia sulfat dibuat dengan cara merendam zirkonia hidrat kering dalam H 2 SO 4 0,25 N selama 1 jam pada suhu kamar menggunakan 5 ml per gram padatan. Padatan yang dihasilkan disaring dan dikeringkan pada 100˚C. kemudian dikalsinasi pada 500˚C selama 12 jam. Kandungan fosfor dan sulfur ditentukan dengan ICP-AES dan XRF. Beta zeolit dipersiapkan berdasarkan penelitian Robson 1998. Setelah zeolit dikalsinasi pada 550˚C, dilakukan proses pertukaran-ion dengan merendam tiga porsi NH 4 NO 3 pada 80˚C sebelum dilakukan kalsinasi pada 500˚C untuk mendapatkan bentuk-H. Silika gel 60 Merck, Ambelyst 15 Fluka, Nafion SAC-13 Aldrich, Montmorillonite K10 Fluka dan Clayzik seng klorida dalam montmorillonite digunakan sebagai penerima. Luas permukaan, distribusi ukuran pori dan volume pori ditentukan dengan adsorpsi nitrogen dengan menggunakan Quantrachrome NOVA 2000. Fase serbuk kristalin dari sampel ditentukan dengan XRD menggunakan Siemens D5005 difraktometer Cu anoda dalam 40 kV dan 40 mA. Temperature- programed desorption amonia digunakan untuk menentukan keasaman suatu sampel. Sebanyak 0,2 gram sampel ditempatkan dalam reaktor kuarsa dan dipersiapkan dalam helium pada 600˚C selama 2 jam sebelum didinginkan pada suhu kamar. Amonia dimasukkan dengan helium sebelum TPD diukur. Pemanasan diatur 20˚C min -1 dipergunakan untuk melepaskan amonia. Pelepasan gas-gas dianalisa dengan menggunakan quadropole spekroskopi massa Hiden HAL 201 parallel terhadap reaktor dengan perbedaan antar-muka tekanan yang berbeda. Sifat situs keasaman diidentifikasi dengan Spektroskopi Inframerah pengadsorpsian piridin pada sampel Chuah et al., 1999. Sampel tipis dihitung dalam taksiran sel Pyrex IR dengan sel NaCl. Spektroskopi Bruker Equnox 55 digunakan dengan resolusi 2 cm -1 . Sampel divakum dalam 300˚C selama 2 jam sebelum didinginkan pada suhu kamar dan dikenai piridin pada 22 mbar. Piridin berlebih dipompa keluar dan sampel divakum sampai 10 -3 mbar selama 30 menit sebelum diukur dengan inframerah. Sampel kemudian dipanaskan sampai 100˚C di dalam kondisi vakum selama 30 menit dan didinginkan pada suhu kamar sebelum diukur dengan inframerah dan sampel lainnya diukur pada 200˚C.

3.3. Siklisasi Katalitik dari Sitronelal