2019 : Sintesis Komposit Nanopori Baru Alumina-Zeolitic Imidazolate Frameworks (Al-ZIF-8) dengan Metode Solvotermal serta Aplikasinya sebagai Katalis dan Adsorben
Abstract
Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIF) adalah salah satu kelompok metal organic frameworks (MOF), terdiri dari ion logam tetrahedral misalnya Zn2+ atau Co2+ yang dijembatani oleh ligan imidazolate (MeIM), memiliki porositas permanen, stabilitas thermal dan kimia yang tinggi sehingga dapat diaplikasikan sebagai katalis, adsorben dan membran pemisah. Pada peneltian kami sebelumnya, Zeolitic Imidazolate Frameworks tipe 8 (ZIF-8) telah berhasil disintesis dengan metoda solvotermal dengan pelarut metanol maupun N,N-dimetilformamida (DMF). Dalam aplikasinya sebagai katalis maupun adsorben yang melibatkan molekul dengan ukuran relatif besar, ukuran pori dari ZIF-8 dapat diperbesar melalui penambahan surfaktan atau material mesopori (seperti MCM-41 dan zeolite) saat sintesis, maupun ion logam lain seperti Co2+ maupun Ni2+. Komposit Co-ZIF-8 yang telah berhasil kami sintesis, menunjukkan kapasitas adsorpsi terhadap zat warna metilen biru dalam air yang lebih baik dibandingkan dengan ZIF-8 murni. Selain itu, penambahan surfaktan dimetil sulfat pada saat sintesis ZIF-8, telah meningkatkan kapasitas adsorpsi ZIF-8 yang dihasilkan terhadap limbah antibiotik sulfametoxasol dalam air. Di sisi lain, alumina (Al2O3) merupakan oksida aluminium yang banyak digunakan sebagai katalis maupun pendukung katalis, karena memiliki karakteristik kekerasan yang tinggi, ketahanan kimia yang baik, bersifat amfoter dan kestabilan termal yang tinggi. Penambahan Al2O3 pada sintesis MOF telah dilaporkan dapat menghasilkan material dengan kinerja meningkat, baik sebagai katalis, adsorben maupun membran. Pada penelitian ini, akan disintesis komposit nanopori baru Al-ZIF-8 dengan metode solvotermal secara langsung dengan pelarut DMF maupun metanol. Banyaknya Al2O3 yang ditambahkan ke dalam campuran reaksi seng nitrat dan 2-metilimidazol divariasi untuk mengetahui pengaruh rasio Al/Zn terhadap karakteristik dan kinerja komposit yang dihasilkan. Seluruh material komposit hasil sintesis akan dikarakterisasi dengan teknik XRD, FTIR, SEM/EDX dan adsorpsi desorpsi nitrogen. Selanjutnya Al-ZIF-8 tersebut akan diuji kinerjanya sebagai katalis pada esterifikasi asam lemak bebas serta ditentukan kapasitas adsorpsinya terhadap ion Cr3+ dalam air. Penelitian Laboratorium ini melibatkan sedikitnya 3 mahasiswa S1 serta merupakan penelitian pendukung unggulan yang mendukung roadmap penelitian Laboratorium Kimia Material dan Energi (sudah LBE), serta sesuai dengan roadmap penelitian Pusat Sains dan Nanomaterial bidang Material Maju. Luaran dari penelitian berupa artikel-artikel ilmiah yang dipublikasi dalam Seminar Nasional, Seminar Internasional dan Jurnal Internasional terindeks Scopus, melulukan 3 mahasiswa S1, Buku Ajar, proposal PKM serta Deskripsi Paten.