Simulasi Dinamika Molekuler Implantasi b-Oriented ZSM-5 Film Modifikasi Permukaan Substrat -Quartz Dengan Pengubah Berbeda (2)

Simulasi Dinamika Molekuler Implantasi b-Oriented ZSM-5 Film Modifikasi Permukaan Substrat -Quartz Dengan Pengubah Berbeda (2)

Dalam penelitian ini, kami menyelidiki hubungan struktur-penyerapan dari pengubah permukaan umum kitosan (CTS), polivinil asetat (PVA), dan titanium dioksida (TiO2) dengan permukaan -kuarsa menggunakan simulasi dinamika molekul. Dan orientasi dan kombinasi yang diturunkan dari struktur antara kristalit -kuarsa dan ZSM-5 yang dimodifikasi juga diselidiki. Hasil penelitian menunjukkan bahwa PVA merupakan makromolekul organik nonlinier dengan jumlah gugus hidroksil yang besar pada permukaannya, yang mudah menempel pada permukaan substrat dan menggumpal. 

CTS adalah struktur rantai lurus yang mengandung sejumlah besar gugus hidroksil dan amino, yang mudah terakumulasi dan menyebar di permukaan substrat. TiO2 tidak hanya membentuk ikatan hidrogen dan kompleks dengan substrat tetapi juga berinteraksi satu sama lain untuk membentuk lapisan pengubah padat. Kami mengamati bahwa sejumlah besar ikatan kimia Ti-O-Si yang stabil terbentuk antara lapisan termodifikasi dari molekul kecil anorganik TiO2 dan permukaan -kuarsa, yang memadatkan dan menstabilkan film ZSM-5 yang terpasang. 

Selain itu, sudut orientasi nukleus nanokristalin ZSM-5 pada -kuarsa yang dimodifikasi dihitung, yang menegaskan bahwa orientasi sumbu b dari nukleus nanokristalin ZSM-5 adalah yang tertinggi pada permukaan substrat yang dimodifikasi oleh TiO2. Kami membahas pengaruh suhu modifikasi pengubah dalam bahan yang dibangun, dan kami telah mengamati perbedaan keadaan adsorpsi TiO2 pada suhu modifikasi yang berbeda. Kami juga membahas sifat katalitik dari bahan yang disiapkan dengan metode yang sesuai dalam konversi reaksi metanol-ke-aromatik (MTA). Hasil ini sesuai dengan data eksperimen kami sebelumnya. Dengan menggunakan simulasi dinamika molekul, kami telah memperoleh informasi konklusif yang lebih tepat dari pertumbuhan berorientasi b kristalit ZSM-5, yang sangat bergantung pada pengubah permukaan.

Bahan dan metode

Sintesis Bahan

Persiapan Modifikasi -Quartz

(1) Modifikasi permukaan substrat

Saringan -kuarsa dari tambang batu bara Zhouyuanshan dihancurkan dan kemudian melewati saringan 200 mesh. Serbuk -kuarsa dikalsinasi dalam muffle furnace pada suhu 850 °C selama 2 jam dan kemudian dicetak dengan kompresi untuk mendapatkan substrat mentah, sebelum perlakuan asam yang terdiri dari 15% HCl dan H2SO4 dengan rasio volume 1:1. Substrat mentah dikalsinasi dalam tungku meredam pada 1.123 K selama 1 jam. Sisi substrat -kuarsa dipoles dengan amplas 1000#, 1500#, dan 2000# sampai permukaannya halus, dan substrat -kuarsa ditempatkan untuk pembersihan ultrasonik selama 10 menit.

Larutan berair PVA 4% dan larutan asam asetat 0,5% CTS digunakan untuk memodifikasi substrat beberapa kali dengan metode pelapisan celup, dan kemudian substrat pelapis celup dikeringkan pada 333 K selama 12 jam. Sol etanol pada TiO2 10% diaplikasikan untuk memodifikasi substrat pada 373 K dengan metode sol-gel, dan substrat yang dimodifikasi dikeringkan selama 12 jam. Setelah dip-coating TiO2, substrat dikalsinasi pada 573 K.

(2) pemuatan lapisan benih b-ZSM-5 pada substrat yang dimodifikasi

Sejumlah tertentu tetrapropilamonium hidroksida (TPAOH) dan air terionisasi ditimbang dengan Erlenmeyer sambil diaduk, dan tetraetil ortosilikat (TEOS) perlahan ditambahkan ke larutan campuran dan didiamkan selama 24 jam. Prekursor dikristalisasi pada suhu 450 K selama 80 menit, sebelum pertumbuhan kristal dihentikan dengan perlakuan quenching. Bahan yang disiapkan dikalsinasi dalam tungku tabung dengan atmosfer udara selama 2 jam pada 823 K, dan laju kenaikan dan penurunan suhu adalah 0,5 K/menit.

Karakterisasi Bahan

(1) Pola difraksi sinar-X serbuk (XRD) direkam dengan instrumen D8 ADVANCE yang dilengkapi dengan monokromator grafit yang beroperasi pada 40 kV dan 150 mA menggunakan radiasi Cu Kα (λ = 0,15 mm). Difraktogram serbuk direkam pada interval 0,02° dari 5° hingga 50° dengan laju pemindaian 2°/menit.

(2) Morfologi dan ukuran sampel diuji dengan mikroskop elektron pemindaian (SEM) Su8010 Hitachi, termasuk morfologi, morfologi kristal, dan ukuran permukaan substrat. Untuk menghindari pelepasan, sampel dikenai perlakuan semprotan emas sebelum pengujian.

(3) Model VERTEX 80v Bruker spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR) digunakan untuk mendeteksi kondisi substrat -kuarsa yang dimodifikasi oleh pengubah organik; karena termodifikasi secara organik pada permukaan substrat, digunakan uji spektroskopi inframerah total yang dilemahkan (attenuated total reflectance, ATR) dengan rentang panjang gelombang 600 hingga 4.500 cm−1.

Simulasi MD

Model Molekul

Parameter potensial diambil dari Universal, yang diparameterisasi oleh Johnson et al. (2006). Semua simulasi MD dilakukan oleh program Material Studio (Accelrys). Medan gaya yang digunakan sangat penting dalam simulasi MD. UFF adalah medan gaya semua atom yang memiliki parameterisasi untuk setiap atom dalam tabel periodik dengan nomor atom lebih rendah dari 103. Interaksi van der Waals dijelaskan oleh potensial Lennard–Jones. Interaksi elektrostatik dijelaskan oleh monopol atom dan istilah Coulomb yang disaring (tergantung jarak). Medan gaya ini memungkinkan prediksi yang akurat dan simultan dari sifat struktural, konformasi, dan termofisika untuk senyawa silikat (Rappe et al., 1992; Froudakis, 2001; Coupry et al., 2017). Jadi UFF diterapkan untuk menggambarkan antarmuka dan interaksi atom dalam simulasi kami. Metode kesetimbangan muatan (QEQ) digunakan untuk menghitung distribusi muatan berdasarkan geometri dan konektivitas selama simulasi.

Model ZSM-5 berasal dari saringan molekul MFI semua-silikon yang berasal dari Material Studio (Accelrys). ZSM-5 dirancang sebagai model cluster (Dahl dan Kolboe, 1994), mempertahankan struktur kerangka primitif. Atom silikon tersuspensi jenuh dengan gugus hidroksil, dan atom oksigen tersuspensi jenuh dengan atom hidrogen. Wajah kristalografi (1 0 0) dari -kuarsa digunakan untuk memodelkan substrat padat. Untuk mendapatkan permukaan yang realistis secara kimia, semua atom oksigen yang tidak menjembatani dijenuhkan oleh atom H.

TiO2, PVA, dan CTS dimodelkan oleh perangkat lunak Material Studio (Accelrys). Untuk membuat kondisi simulasi lebih dekat dengan berat molekul dan derajat aglomerasi PVA dan CTS dalam percobaan, derajat aglomerasi PVA dan CTS masing-masing diatur ke 40 dan 10, dan unit pengulangan molekul TiO2 diatur ke 100.

Model periodik PVA, CTS, dan TiO2 dibangun pada modul Sel Amorf di Material Studio 8.0. Untuk meningkatkan derajat modifikasi dan meningkatkan kerataan permukaan substrat, model periodik yang terdiri dari PVA dan CTS dengan satu hingga lima unit pengulangan dibangun. Model molekul PVA-dan-CTS kemudian ditambahkan di atas permukaan -kuarsa, dan ada jarak 3 dipertahankan antara substrat dan pengubah. Selain itu, untuk menghilangkan efek struktur atas pada model, lapisan vakum 10 nm ditempatkan di atas model. Pertama, 100 molekul TiO2 ditempatkan pada permukaan substrat dan pada jarak 3 dijaga antara TiO2 dan substrat. Preplanting ZSM-5 pada permukaan substrat yang dimodifikasi dilakukan dengan menempatkan b-ZSM-5 pada permukaan substrat yang dimodifikasi dengan jarak 3 antara ZSM-5 dan substrat yang dimodifikasi.

Detail Simulasi

Simulasi MD untuk PVA dan CTS/substrat: Optimalisasi struktur dilakukan dalam modul Forcite untuk meminimalkan energi sistem, di mana UFF dan radius cutoff 12,5 digunakan. Simulasi MD dilakukan di Material Studio 8.0 sebagai berikut: pada 333 K, dengan ansambel NVT dan ukuran langkah 1 fs dan waktu simulasi 500 ps menggunakan UFF pada kondisi batas periodik.

Simulasi MD untuk TiO2/substrat: Keadaan adsorpsi TiO2 pada permukaan substrat pada suhu yang berbeda dipertimbangkan. Pertama, 100 unit pengulangan molekul TiO2 dimuat di permukaan, dan jarak 3 dijaga antara permukaan dan TiO2. Setelah struktur dioptimalkan untuk meminimalkan energi sistem, simulasi MD dilakukan pada 373, 573, 873, dan 1.173 K di bawah ansambel NVT, dengan ukuran langkah waktu 1 fs dan waktu simulasi 1.000 ps menggunakan UFF .

Simulasi MD untuk ZSM-5/modifier/substrat: Setelah optimasi struktur menggunakan modul Forcite untuk meminimalkan energi sistem, simulasi MD kemudian dilakukan di bawah ansambel NVT pada 450 K, dengan ukuran langkah 1 fs dan waktu simulasi 1.000 ps menggunakan UFF.

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

Jual karbon aktif dengan merek import: HAYCARB, JACOBI, CALGON, dan NORIT. Merek karbon aktif lokal: KARBON AKTIF ADY WATER. Kemasan karbon aktif 25 kg per karung untuk karbon import, untuk karbon lokal 25 kg per karung dan 20 kg per karung. Menyediakan karbon aktif lokal eceran kiloan, untuk import tidak eceran. Fungsi karbon aktif untuk filter air bersih, filter air minum, filter air aquarium, filter air kolam, filter air proses industri, filter air lingkungan, dekolorisasi, gula rafinasi, pemulihan emas (gold recovery), menghilangkan klorin, bau pada air, dll.

Jual silica gel minimal pembelian 1 kg. Ukuran sachet silica gel yang dijual 1 gram, 2 gram, 5 gram, 10 gram, 25 gram, 50 gram, 100 gram, 250 gram, 500 gram, 1 kilogram. Jual silica gel curah per karung 25 kilogram. Sudah suplai silica gel untuk kebutuhan bandara, industri sepatu, makanan (FOOD GRADE), gas separasi / kromatografi kolom, aquarium, kebutuhan pribadi, dll

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