FUNGSI ZEOLIT TERHADAP BAHAN BAKAR METANOL

FUNGSI ZEOLIT TERHADAP BAHAN BAKAR METANOL

A. Karakterisasi struktural situs aktif besi non-heme dalam zeolit ​​​​yang menghidroksilat metana

Penting untuk dipahami

Zeolit - Memahami struktur situs aktif besi yang terbentuk dalam zeolit ​​​​sangat penting untuk memahami reaktivitas ekstrim katalis Fe-zeolit, yang menjanjikan dalam aplikasi industri yang penting. Studi ini mendefinisikan struktur geometri situs aktif Fe-zeolit ​​​​yang memotong ikatan C–H metana inert pada suhu kamar untuk membentuk metanol. Reaktivitas tinggi situs ini berasal dari geometri koordinasi yang dibatasi oleh matriks kaku katalis. Wawasan tentang hubungan antara struktur dan fungsi katalis ini merupakan langkah penting menuju bahan bakar metanol yang hemat biaya dan bahan baku kimia yang berasal dari gas alam.

Zeolit ​​​​yang mengandung besi menunjukkan reaktivitas yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam hidroksilasi metana suhu rendah untuk membentuk metanol. Reaktivitas terjadi pada situs aktif besi mononuklear, -Fe(II), yang diaktifkan oleh N2O untuk membentuk zat antara reaktif -O. Ini telah didefinisikan sebagai spesies Fe(IV)=O. Menggunakan spektroskopi getaran resonansi nuklir yang digabungkan dengan spektroskopi serapan sinar-X, kami menyelidiki interaksi ikatan antara pusat besi, ligan yang diturunkan dari kisi zeolit, dan oksigen reaktif. -O ditemukan mengandung ikatan Fe(IV)=O yang sangat kuat yang dihasilkan dari geometri koordinasi yang dibatasi oleh kisi zeolit. Perhitungan teori fungsi kepadatan menjelaskan bagaimana struktur geometrik yang ditentukan secara eksperimental dari situs aktif mengarah ke struktur elektronik yang sangat aktif untuk melakukan abstraksi atom-H.

Konversi katalitik langsung dari metana menjadi metanol akan memungkinkan penggunaan sumber daya gas alam kita secara lebih efisien. Saat ini, konversi metana menjadi metanol membutuhkan kondisi reaksi yang ekstrim dan berlangsung melalui perantara syngas, yang menyebabkan pemborosan energi yang signifikan. Tantangan utama di sini adalah 

(i) memutus ikatan inert 104 kkal/mol C–H metana dan 

(ii) mencegah oksidasi berlebih, yang secara termodinamika disukai. 

Metallozeolit ​​adalah katalis heterogen yang menunjukkan kinerja luar biasa dalam aplikasi ini. Situs aktif molekuler terdapat pada zeolit ​​Cu- dan Fe yang melakukan oksidasi metana parsial selektif. Situs aktif tereduksi dalam Fe-zeolit, -Fe(II), diaktifkan oleh N2O untuk membentuk zat antara reaktif -O, yang menghidroksilasi metana dengan cepat pada suhu kamar. Studi Magnetic Circular Dichroism (MCD) menunjukkan -O adalah spesies mononuklear high-spin (S = 2) piramidal persegi Fe(IV)=O dengan struktur elektronik yang sangat teraktivasi menuju abstraksi atom-H. 

Studi yang sama mendefinisikan situs prekursor tereduksi -Fe(II) sebagai spesies mononuklear high-spin (S = 2) planar persegi Fe(II). Diusulkan bahwa struktur elektronik teraktivasi dari -O berasal dari geometri koordinasi terbatas yang dipaksakan oleh kisi zeolit. Ini mengangkat paralel ke metaloenzim, yang menggunakan batasan geometris untuk mengaktifkan situs logam mereka untuk berfungsi, menghasilkan apa yang dikenal dalam biologi sebagai keadaan entatik.

Dalam penelitian ini, kami melakukan dua pengukuran berbasis sinkrotron—spektroskopi serapan sinar-X (XAS) dan spektroskopi getaran resonansi nuklir (NRVS) (4)—yang mengarah ke data struktural geometris pada situs aktif hidroksilasi metana di Fe-zeolit. Ini memungkinkan perbandingan kuantitatif -O dengan zat antara Fe(IV)=O mononuklear lainnya, mengklarifikasi bagaimana struktur geometrisnya mengarah pada struktur elektronik yang sangat aktif. Di NRVS radiasi sinkrotron disetel ke pita samping getaran dari transisi 14,4 keV Mössbauer dari nukleus 57Fe. Data NRVS yang dihasilkan, dilaporkan sebagai spektrum keadaan vibrasi parsial (PVDOS), hanya berisi kontribusi dari mode normal yang melibatkan perpindahan nukleus 57Fe yang menyerap [Ini karena intensitas NRVS berskala dengan perpindahan tertimbang massa dari nukleus 57Fe, mFe(ΔrFe)2, dalam mode normal pada frekuensi tertentu.] (Dalam konteks ini, "intensitas" mengacu pada amplitudo kerapatan normal keadaan yang diturunkan dari data NRVS mentah.). 

Di sini, metodologi NRVS dikembangkan pada zat antara Fe(IV)=O dalam kompleks model dan metalloenzim diterapkan pada -Fe(II) dan -O. Data NRVS, yang diinterpretasikan dengan bantuan perhitungan frekuensi yang dilakukan pada model teori fungsional kepadatan (DFT) yang divalidasi secara eksperimental, memberikan wawasan selektif ke dalam struktur dan ikatan situs aktif <0,3 % berat Fe yang terikat pada matriks aluminosilikat dominan. [Pada prinsipnya, selektivitas juga dapat dicapai dengan menggunakan spektroskopi resonansi Raman; namun, ini memerlukan sampel dengan fitur penyerapan intens yang stabil di bawah radiasi laser. Pusat besi spin tinggi seperti -Fe(II), oleh karena itu tidak dapat diakses.] Karena NRVS dan XAS adalah teknik massal, semua situs Fe (aktif dan tidak aktif) menyumbangkan sinyal spektroskopi. 

Sampel zeolit ​​beta (BEA) dengan muatan besi rendah (0,3 % berat) yang mengarah ke >70–80% situs aktif (sebagaimana diukur dengan spektroskopi Mössbauer; lihat Informasi Pendukung) oleh karena itu diperlukan untuk mengumpulkan data yang dapat dipercaya. Dari struktur halus serapan sinar-X yang diperluas (EXAFS), ikatan Fe=O dari -O tampak biasa-biasa saja dibandingkan dengan zat antara Fe(IV)=O mononuklear lainnya. Namun, NRVS mengungkapkan perbedaan yang signifikan terkait dengan keadaan spin, kurangnya ligan trans aksial, dan adanya kendala kisi pada situs aktif besi. Dengan bantuan perhitungan DFT, fitur struktural unik -O yang terbukti dari NRVS berkorelasi dengan sistem model Fe(IV)=O terkait untuk menentukan struktur elektronik -O yang memungkinkan abstraksi atom-H cepat dari C alifatik terkuat -ikatan H.

Karakterisasi Struktural -Fe(II).

Motif cincin beranggota enam (β-6MR) tipe- yang mengandung dua situs Al T (anionik AlO4− tetrahedra) telah diidentifikasi sebagai lokasi pembentukan -Fe(II) dalam kisi BEA. Dari literatur tentang distribusi Al dalam kisi zeolit ​​silika tinggi (Si/Al > 10), tiga konfigurasi situs Al T ini dimungkinkan dalam -6MR. Representasi skema dari bidang persegi yang sesuai S = 2 Fe(II)-terikat -6MRs (termasuk panjang ikatan dari DFT dalam ref. 2). 

Ini diberi label sesuai dengan posisi substitusi Al dalam -6MR [yaitu, model 2T8 memiliki dua Al pada dua posisi T8; konfigurasi Al lainnya, termasuk pasangan situs T campuran (misalnya, T4/T6) melibatkan urutan Al–O–Si–O–Al atau Al–O–Al yang tidak ada dalam kisi BEA silika tinggi]. Pada situs 2T4 dan 2T8, pusat Fe(II) terikat oleh satu pasang ligan SiOAl anionik dan satu pasang ligan SiOSi netral. Dalam model 2T6, Fe(II) terikat oleh empat ligan SiOAl anionik. 

Perbedaan dalam bidang koordinasi pertama ini menghasilkan stabilisasi 25–30 kkal/mol dari model 2T6 relatif terhadap situs 2T4/2T8. Data reflektansi difus UV-visible, Mössbauer, dan variabel-suhu, variabel-bidang (VTVH)-MCD bersama-sama menunjukkan satu jenis situs -Fe(II) ada di Fe(II)-BEA, dan dari VTVH-MCD nol -parameter pemisahan bidang digabungkan ke perhitungan CASPT2 disimpulkan bahwa situs tunggal ini paling mirip dengan model 2T6. Untuk mengevaluasi model ini, kami menggunakan Fe K-edge XAS dan NRVS untuk mendapatkan wawasan langsung tentang struktur geometrik -Fe(II) dalam Fe-BEA

Fe K-Edge XAS dari -Fe(II).

Spektrum Fe K-edge XAS dikumpulkan dari sampel Fe(II)-BEA yang mengandung 73% -Fe(II) (dari Mössbauer;. Daerah penyerapan sinar-X di dekat struktur tepi (XANES) dari spektrum yang ditunjukkan berisi transisi pra-tepi yang lemah (1s → 3d) dan karakteristik transisi tepi naik yang jelas (1s → 4p) dari Fe(II) spin tinggi ) dalam bidang ligan planar persegi (10⇓⇓-13). Analisis wilayah XANES disajikan dalam SI Fe K-Edge XANES Fe-BEA. Spektrum EXAFS Fe(II)-BEA berbobot k3, Inset, bersama dengan transformasi Fourier terkait yang diambil dari 2 k 14 1 (data berwarna hitam, sesuai dengan warna merah). Interaksi hamburan EXAFS kunci. 

Dari kecocokan EXAFS, kulit koordinasi pertama -Fe(II) berisi empat penghambur oksigen pada 2,02. Panjang ikatan Fe–O yang serupa terlihat pada situs Fe(II)O4 bidang datar lain yang didefinisikan secara struktural dari difraksi sinar-X (12⇓-14). Ada kulit kedua pada 2,81 yang mengandung dua atom T6 T yang mengikat Fe(II) (r2). Akhirnya, pada 3,29 , ada kulit ketiga yang berisi empat atom T4/T8 (r3). 

Interaksi hamburan T-atom pada r2 = 2,81 dan r3 = 3,29 adalah bukti langsung bahwa -Fe(II) terbentuk dalam -6MRs. Membandingkan data eksperimen dengan teori, ketiga model memiliki panjang ikatan Fe–Olattice rata-rata (2,00–2,04 ) yang sebanding satu sama lain dan dengan nilai eksperimen 2,02 . Memasang data EXAFS dengan dua pasang penghambur oksigen cangkang pertama (bukan empat penghambur oksigen yang setara) tidak memperjelas ambiguitas ini atau memperbaiki kesalahan kecocokan (35%). Oleh karena itu EXAFS tidak cukup sensitif untuk menyelesaikan distribusi Al di dalam situs aktif. Namun, distribusi Al dapat dievaluasi secara langsung dari data NRVS [lihat NRVS dari -Fe(II)].

LAYANAN ADY WATER

Jual zeolit untuk filter air jenis Batu, Pasir, dan Tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram. Sudah suplai zeolit ke industri Food and Beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Ready Stock, kemampuan suplai hingga puluhan ton rutin per bulan

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung. 

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi. 

1. Alamat Bandung:

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

2. Alamat Jakarta Timur

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater