PREPARASI DAN KARAKTERISASI LOGAM PENDUKUNG KATALIS
PENDAHULUAN
Ada banyak keuntungan menggunakan katalis yang memiliki logam pendukung sebagai sebagai sisi aktifnya aktifnya seperti alumina, alumina, arang, dan silika. Logam Logam akan sangat membantu, dengan ukuran kecil yang terdapat di seluruh pori-pori pada pendukung. Bagian Bagian permukaan permukaan logam yang aktif aktif diproduksi relatif terhadap terhadap ukuran logam yang digunakan, khususnya berhubungan dengan logam berharga, jika tidak ditemukan. ditemukan. Baik dalam bentuk bentuk pelet, granular, atau atau bentuk fisik lainnya, lainnya, logam pendukung katalis mengandung saluran sebagai tempat pertukaran gas dengan reaktor dan berdifusi dengan reaktan pada seluruh pori-pori logam aktif. Pendukung dapat juga menurunkan reaksi pemanasan, memperlambat sinter pada kristal logam yang mana resultan akan kehilangan sisi aktif, dan meningkatkan ketahanan terhadap penghambat yang memperlambat kerja katalis. Untuk itu, dengan beberapa alasan, logam pendukung katalis sangat banyak digunakan dalam proses kimia. Harus diketahui baha !penyokong" juga berperan sebagai katalis. #atalis dalam pembuatan minyak tanah tersusun dari platinum berkonsentrasi rendah rendah digunakan digunakan sebagai pendukung pendukung alumina, alumina, keduanya merupakan logam yang memiliki sisi aktif, dan keduanya $bifungsional% merupakan katalis yang telah sering diteliti. Ada beberapa kelebihan dalam penggunaan logam pendukung katalis sebagai dasar pembelajaran adsorben dan bagian katalitik logam. Pada pelajaran #inetika dan &ekanismenya menggunakan berbagai macam logam atau pendukung lainnya lainnya sebaik mempelajari mempelajari adsorpsi menggunakan menggunakan infra merah. Usaha keras telah dilakukan baru-baru ini untuk menyelesaikan beberapa masalah pada katalis logam seperti ukuran kristal dan efek penyokong. 'stilah !(fek ukuran #ristalit" biasanya sering digunakan untuk menggambarkan menggambarkan perubahan pada akti)itas katalitik per unit per satuan luas permukaan logam logam karena ukuran kristal yang ber)ariasi. ber)ariasi. #ristal yang memiliki memiliki perbedaan ukuran ukuran diindikasikan diindikasikan adanya perbedaan perbedaan nomor relatif dari berbagai berbagai tipe sisi adsorpsi dan spesifitas sisi pada kemosorpsi diketahui dengan mempelajari
L((* dan +(&. Pengaturan bentuk permukaan atom logam dapat diubah dengan metode lain seperti perlakuan dengan panas, yang menyebabkan reaksi katalitik mungkin struktur menjadi sensitif atau terjadi pertentangan berupa struktur yang kuat. ifat alami dan sifat fisik dari penyokong dapat juga dimodifikasi aktifitas spesifik dan selektifnya. Posisi logam tanpa penyokong telah dipelajari bersamaan dengan penghambat katalis dan kontrol difusi persamaan reaksi. alah satu masalah dalam menjelaskan prosedur eksperimen dalam penyiapan logam penyokong katalis yaitu menghindari medan meliputi katalis tersebut. ontoh, (fek ukuran kritalit atau reaksi bolak-balik tidak dapat dijelaskan di sini, tetapi beberapa peneliti dalam masalah ini sangat bermanfaat. *alam hal memilih penyokong meskipun dengan teknik yang ber)ariasi dapat dijelaskan, harus diingat baha ada pengaruh kuat dari efek penyokong yang dipelajari. Hal ini dibahas pada halaman /, 012, 003, 004, dan 025. &asalah utama meskipun banyak literatur yang menjelaskan tentang preparasi logam penyokong katalis. Banyak )ariasi logam dan penyokong yang mungkin dan katalis dapat dibuat dengan teknik lain, seperti impregnasi, adsorpsi larutan, dan kopresipitasi. &eskipun bahan dan metode preparasi telah dicoba, akti)itas katalitik masih sangat sensitif untuk dijelaskan secara mendetail prosedur seperti kekuatan larutan, aktu kontak, pencucian, metode reduksi. elanjutnya, penjelasan mengenai preparasi katalis termasuk akti)asi atau penambahan promotor dibutuhkan. Perhitungan dalam preparasi katalis didapatkan pada sesi ''', bab ini membahas masalah seperti penjelasan sebelumnya. &etode preparasi yang biasa digunakan adalah impregnasi, kopresipitasi, dan lain sebagainya telah banyak dilakukan. Beberapa pelajaran dasar secara garis besar menegaskan bagaimana menyiapkan katalis mungkin dapat diubah dengan )ariasi kecil dari percobaan. Akhirnya langkah dalam prosedur diberikan secara detail dalam preparasi skala laboratorium beberapa )ariasi penyokong logam yang akhir-akhir ini digunakan. Pemahaman yang baik tentang bagaimana penyokong logam yang baik dipersiapkan, yang mana sangat dibutuhkan sebanyak mungkin informasi tentang struktur katalis tersebut, bagaimana mem)ariasikan struktur tersebut dan bagaimana kinerjanya yang berkesinambungan dengan struktur. Untuk itu,
6ariabel preparatif 7 struktur katalis 7 kinerja katalis Penggantian )ariabel dalam persiapan dan takaran pembentukan katalis, produk diperlukan pemahaman dalam masalah ini. Banyak hal dari struktur logam pendukung katalis dibutuhkan untuk diuji terdapat pada bagian aal esi '6 dalam karakterisasi katalis. Ukuran logam yang mana sebagian besar lebih kecil dari ukuran logam pada katalis, merupakan hal yang sangat membantu. A.
KOMPONEN LOGAM
#edua $ 04% sangat menekankan pembelajaran terhadap katalis oleh logam, sementara yang lain $01, 48, //% terdapat langkah-langkah percobaan yang lengkap $pemilihan katalis, pelarut, suhu, tekanan, dan lain sebagainya% untuk penerapan khusus. #uantitas penggunaan platinum, paladium, nikel $khususnya nikel raney% dan untuk memperpanjang rodium dan rutenium. Penambahan logam dalam katalis dapat di)ariasikan dari 09 atau kurang $contoh: pembuatan katalis platinum% hingga pada tingkat logam menjadi stabil. Presentase penggunaan logam yang tepat biasanya pada rentang 0-019 biasanya sering ditentukan dalam pemakaiannya dengan pertimbangan harga. *alam penelitian laboratorium, faktor lain juga diperhitungkan termasuk kontrol akti)itas pada tingkat hingga mudah dicapai atau )ariasi ukuran kristalit dengan cara menukar komponen logam dalam beberapa metode preparatif. #etika logam pendukung katalis disiapkan dengan cara adsorpsi melalui larutan, impregnasi, atau presipitasi, meliputi pemilihan komponen logam yang berada pada pendukung dan dikurangi terhadap logam. 6ariasi komponen logam telah digunakan seperti yang disebutkan pada esi ''' dalam konteks Prosedur preparasi, tetapi beberapa poin yang biasanya ada tentang pemilihan komponen akan ada di sini. +aktor meliputi pemilihan komponen logam termasuk hal di baah ini: #etersediaan ;at terlarut sangat dipertimbangkan dan ketersediaan komponen $seperti peraturan pada katalog di industri% dengan mudah larut dalam air seperti yang didaftar pada
atau hilang. Berikutnya, pergerakan selama pengeringan, kalsinasi, dan reduksi juga dipertimbangkan untuk mengkontrol ukuran logam kristalit. Penyerapan komponen logam harusnya mudah dilakukan. ecara kimia, proses reduksi basah dan juga pembentuk presipitat juga merupakan faktor yang rele)an. edikit klorida, bromida, dan lain sebagainya masih berikatan dengan logam atau pendukung setelah persiapan mungkin menghasilkan sesuatu yang tidak diinginkan atau menimbulkan efek racun. h >hl3, $=H8%2@>u$H2%l3 >u >ul3 . $=H8%2@>uH2%l4 'r H2'rl?.'rl3.$=H8%3'rl? Ag Ag=3, Ag$=H3%2 =3, laktat perak Au Haul B. PEMILIHAN PENDUKUNG
alah satu tujuan yang praktis dari bahan pendukung yang umum, misalnya alumina, silika, atau arang, adalah menjadikannya lebih sempurna. Pada bagian ini, telah dituliskan baberapa bagian dari percobaan laboratorium yang telah dipikirkan dan beberapa bagian untuk membantu dalam pemilihan bahan pendukung dari banyak )ariasi dari bahan-bahan yang standart. 1. Bentuk fisik
Pertimbangan proses yang katalitis menyarankan bentuk fisik yang paling sesuai. Bahan pendukung berbentuk pellet atau butiran kecil, seperti silinder. ecara umum reactor yang besar dipenuhi dengan reaksi berfasa uap air. Bentuk pellet dan dimensi menentukan pengepakan, arus, dan karakteristik pemindahan kalor. Bahan pendukung monolitis, seperti keramik sarang lebah mempunyai suatu ketahanan yang rendah terhadap aliran gas. Bubuk atau pasta katalis, seperti katalisator arang metal, mungkin sesuai untuk proses batch fasacair tetapi memerlukan agitasi yang baik untuk menyediakan kontak pada reaksi
yang mempunyai tiga fasa yaitu gas, cairan, dan bubuk katalisator. Ukuran butir bubuk bahan pendukung adalah suatu kompromi antara garis ekstrim dengan kemampuan suatu katalisator yang mungkin ditingkatkan dari suatu bubuk yang lebih kasar yang dapat dengan mudah terpisah dari produk reaksi dengan penyaringan. 2. Luas Permukaan
Adalah hal yang umum untuk membuat suatu pembedaan antara bahan pendukung dengan luas permukaan tinggi dan rendah, misalnya untuk menjadikan suatu katalis bersifat inert dengan luas permukaan yang besar adalah melibatkannya dalam proses katalisis tersebut. ontoh untuk luas permukaan yang rendah meliputi karbida-silikon, oksida aluminium yang dipadukan, muliite buatan dan material alami, seperti beryl atau batu apung. &aterial dengan luas permukaan rendah mungkin bersifat nonporous, yang terdiri dari partikel-partikel unsure atau butir Cbutir yang terpisah yang mungkin mempunyai suatu struktur dengan pori-pori yang kasar. Butir-butir ini bermanfaat untuk mendukung bahan bahan aktif di dalam keadaan seperti partikel yang teroksidasi, di mana jika reaksi lebih lanjut dalam kaitan dengan difusi lambat melalui suatu struktur pori-pori adalah hal yang tidak diinginkan. Permasalahan yang digunakan meliputi pengembangan dan ketetapan akti)itas metal oleh penurunan derajad. Bahan pendukung dengan luas permukaan besar yang utama diuraikan bagian H, D pengaruh mereka pada reaksi katalisasi manapun dengan mengarahkan keikutsertaan atau secara tidak langsung oleh efek pada difusi tingkat reactansEproducts dibahas dibaah sesuai dengan pokok. 3. Porositas
#etika laju reaksi dapat diperbandingkan dengan laju pembentukan reaktan atau produk dengan system pori, aktifitas katalis dan keselektifan dapat dimidofikasi dengan perubahan struktur pori-pori (100). ebagai contoh, akti)itas dan keselektifan dapat ditingkatkan pada hidrogenasi asam lemak dengan bantuan katalis nikel (29) ketika diameter pori-pori ditingkatkan dari 25 menjadi ??F $diameter dari molekul trigliserida 08,?F, diasumsikan berbentuk bola%. leh karena itu, informasi tentang porositas harus dicari karena hal ini penting dalam pembuatan dan penggunaan katalis. *istribusi dari diameter pori-pori mungkin
menunjukkan nilai maksimum pada 4 sampai 01F sebagai contoh pada ;eolit atau pada 01 sampai 011F sebagai contoh pada beberapa karbon, silica dan pendunkung alumina dan hanya beberapa pori-pori yang lebih besar yang dihadirkan. Bagaimanapun, metode dari penyiapan bahan pendukung mungkin diproduksi dari !permukaan" yang penyerapannya lebih rendah dari yang diberikan, akan menghambat aliran dari reaktan pada bagian dalam pellet. (fek yang hampir sama ditunjukkan pada pelumas, beberapa pelumas organik seperti stearin dapat dicuci atau dibakar keluar (120). eperti halnya pada adisi dari logam yang dapat menutupi pori-pori dan umumnya pori-pori yang dimodifikasi distribusinya. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan pada bentuk aal bahan pendukung, yaitu pada penyiapan sebelum adisi logam, dan penggunaan dari data porisitas. truktur dari penyiapan percobaan mungkin dipertimbangkan tetapi beberapa material seperti alumina atau silica tersedia karakteristik pori dengan cakupan yang lebar. #ebutuhan yang umum dalam katalisator atau luas permukaan yang tinggi atau tengah dalam suatu jaringan yang berkelanjutan dari pori-pori transisi $ 21-211F diameter% dan pori-pori $G211F%, yang disesuaikan dalam jumlah yang relatif termasuk ion dan beberapa kondisi. Pada beberapa kasus, suatu penambahan )olume yang besar akan meningkatkan keefektifan difusi dan sebab itu kapasitas dari pori ditunjukkan oleh gambar (47). Hal ini dapat dilihat baha perhitungan manapun yang dibuat adalah lebih solute untuk mendukung katalis logam karena logam pendukung berada di permukaan luar yang berupa butiran. Atau distribusi dari sistem pori yang mendukung . *istribusi logam yang tepat tentu saja tidak akan diketahui, kecuali jika metode khusus seperti analisa masalah elektron digunakan untuk menentukan profil konsentrasi.
8. ifat-sifat adsorpsi uatu perbedaan terbentuk antara luas permukaan dan kapasitas unit area untuk mengadsorpsi garam-garam logam, reaktan, produk dan lain-lain. ifat-sifat adsorpsi sering digunakan sebagai dasar penetapan kadar logam yang tersebar dan keseragaman atau sebaliknya dari keseluruhan distribusi bahan pendukung dan
poin-poin ini di diskusikan secara mendetail pada bab 3.
komponen antara logam reaktif dan bahan pendukung $ selanjutnya untuk mempersiapkan suatu katalis % dapat juga tidak diinginkan misalnya antara nikel dengan kobalt dan bahan pendukung alumina atau silika. ika seng oksida digunakan sebagai bahan pendukung untuk logam yang tidak murni, secara relatif campuran logam yang tidak aktif dapat terbentuk dari reaksi reduksi jika suhu dinaikan sangat tinggi. 5. #eikutsertaan >eaktif Bahan pendukung seharusnya tidak mengkatalisis reaksi yang tidak dikehendaki tetapi hal ini tidak selalu dapat diprediksi atau dapat diketahui dengan mudah. Hal ini tidak dapat di asumsikan, itu disebabkan oleh bahan pendukung itu sendiri yang inert, bahan ini akan tertinggal $sisa% setelah logam ditambahkan. uatu bagian dari fungsi ganda platimun-alumina sangat terkenal untuk memperbaiki katalisator. Ada katalisator lain yang ! spill-o)er" dari reaktanreaktan untuk mendukung reaksi yang diinginkan. ejumlah contoh yang sangat berguna yang diberikan oleh *oden $85% dengan mengikutsertakan bahan pendukung. ika isolasi oksida misalnya &g, a, Al23, i2, tunggal atau campuran, digunakan sebagai bahan pendukung yang tetap mempetimbangkan sifat asam atau basa mereka. Asam oksida tidak akan dipilih dimana terdapat alkohol kecuali jika reaksi dehidrasi diperlukan atau oksida basa dengan aldehida jika kondensasi dapat dicegah. Bahan-bahan pendukung mungkin dapat diperlakukan untuk dimodifikasi seperti sifat-sifatnya, misalnya alumina yang mungkin bersifat alkali. ecara alami penambahan matermateri $ kieseguhr, tanah liat, asbes % di akti)asi dengan asam-asam kuat menjadi katalisator asam yang kuat dan asam ini mungkin tidak diinginkan. #arbon aktif juga dapat mempunyai sifat asam, permukaan yang hidrofilik atau bersifat basa, permukaan yang hidrofobik menurut metode pemisahan. ksida-oksida semikonduktor itu dapat juga disiapkan dengan keadaan yang cukup tinggi, kestabilan daerah permukaan mungkin dapat digunakan sebagai bahan pendukung pada temperatur rendah yang mana mereka menjadi katalisator yang aktif tetapi tidak praktis digunakan dalam jumlah yang banyak. . enis-jenis
Berdasarkan diskusi diatas mengenai efek terhadap struktur pori-pori, sifat adsorpsi dan lain-lain, dapat mengindikasikan baha bahan pendukung dapat mempunyai efek yang dalam terhadap penampilan dari katalisator secara kompleks. adi, hal ini tidak mengherankan baha ireproduksibilitas dari penampilan katalisator terkadang dapat dihubungkan dengan jenis-jenis dari materi-materi bahan pendukung, secara umum penambahan kadar bahan dapat memberikan masalah terhadap kualitas kontrolnya. &asalah ini mengenai kontrol dari kadar kotoran dari bahan pendukung. ifat-sifat mekanik misalnya ketahanan terhadap tumbukan dan seringnya pemakaian dan peletabilitas dari materi-materi bahan pendukung juga harus dipertimbangkan. 6ariasi bahan pedukung dapat digunakan untuk mengendalikan masalah misalnya resiko kesehatan saat menggunakan beryllia atau thoria, memberikan keamanan dari bahaya yang berhubungan dengan api, ini diterangkan oleh >ylander $//%. Pada akhirnya, efek bahan pendukung sering di tulis dalam literatur $ referensi pada bab pertama %. Hal ini berguna untuk membedakan antara pengaruh dari bahan pendukung pada akti)itas spesifik atau selektifitas dari kristal logam dan keterlibatan bahan pendukung sekunder, misalnya efek ukuran pori dan partikel, reaksi katalisis satu atau lebih tahap-tahap reaksi, adsorpsi racun-racun, )ariasi dispersi atau lokalisasi logam. #emudian pengaruh dari uraian diatas dapat keluar dari area penelitian sehingga pemilihan bahan pendukung harus dipertimbangkan. C. PENDUKUNG
uatu penggolongan dari pendukung tidaklah dicoba oleh karena beranekaragamnya karakteristik yang dimiliki oleh suatu jenis bahan kimia.
yang mempunyai struktur sel $??%. 'ni adalah salah satu pembentuk katalis yang lebih sesuai sebagai material pendukung$021%. Permukaannya cukup besar, 01-1 m2Egm dengan pori-pori yang relatif besar juga. *iameternya sekitar 011 M atau lebih, dan di sana ada suatu pilihan berkenaan dengan kualitasnya yang bisa dicoba. Begitu besar dan luasnya alam memungkinkan untuk strukturnya dimodifikasi yakni dengan asam yang dapat melarutkan, kalsinasi, dan fluN kalsinasi. #arbon aktif, paling banyak digunakan dalam preparasi katalis yang terdiri dari batu bara, arang, atau material karbon lain yang dihasilkan dari oksidasi parsial, yang dibuat sedemikian rupa sehingga struktur pori-porinya dapat dikembangkan. Permukaannya sangat luas, 411-0411 m 2Egm dengan sedikit pori pori dan diameter 01-?1 M $05%. Ada tidaknya oksigen $024% sangat penting untuk preparasi katalis. Batu apung $ O 0 m 2Egm%, suatu kompleks silikat, dan beberapa macam tanah liat $seperti tanah liat untuk porselin dan bentonit% sering disebutkan di bagian depan sebagai katalis pendukung. epiolite, suatu magnesium trisilikat dengan struktur yang hampir sama dengan attapulgiie, mempunyai molekular 4,? N 00,1 M yang menyilang pada kristal $38% $+ig. 3%. 2. tandar pendukung Anorganik 'ni meliputi silika, alumina, magnesia, dan campurannya, molekul ;eolit kasar $kristal aluminosilicates%, silikon karbida, ;irkonia, kalsium karbonat, dan barium sulfat. 'ni diasumsikan baha standar pendukung pada suatu saat akan dibeli. umlahnya baru-baru ini $021% dari katalis pendukung dengan referensi khusus untuk silika, alumina, dan molekul ;eolit kasar, meliputi data permukaannya, )olume pori, dan sebagainya tentang kekomersialan produk. *alam konteks preparasi pendukung, silika sebagai contoh sampel telah ditunjukkan $/1% yaitu tentang tekstur pori yang dapat dimodifikasi pada tiap langkah preparasinya, termasuk proses gel, yaitu setelah pembentukan hydrogel dengan proses aging dan washing dengan berbagai cairan dan pengeringan. Proses pembentukan, tekstur pori, serta permukaan dari alumina aktif $5% dan magnesia $81% telah pula ditinjau. Beberapa standar pendukung itu berguna, dengan indikasi baha range dari porositas @berdasarkan proses pembentukan pada $021% telah didaftarkan untuk diproses lebih lanjut.
ilika el dapat diperoleh dengan )ariasi luas permukaan dan ukuran pori-pori. ilika dengan permukaan yang luas sebagai serbuk atau granula, mempunyai permukaan lebih dari ?11 atau 11 m 2Egm. ilika koloidal, juga menggunakan studi infra merah dari pengadsorbsian spesies.
