Zeolite ZSM-5 (Adsorpsi SiO2): Simulasi Dinamika Molekuler Implantasi b-Oriented ZSM-5 Film Modifikasi Permukaan Substrat -Quartz Dengan Pengubah Berbeda

Zeolite ZSM-5 (Adsorpsi SiO2): Simulasi Dinamika Molekuler Implantasi b-Oriented ZSM-5 Film Modifikasi Permukaan Substrat -Quartz Dengan Pengubah Berbeda 

Simulasi MD b-ZSM-5/TiO2/Substrat

Adsorpsi TiO2 pada Permukaan Substrat

Snapshot diagram TiO2/substrat ditunjukkan pada Gambar 10. Setelah simulasi MD, molekul TiO2 pada suhu yang berbeda menunjukkan formasi yang berbeda. Pada 373–573 K, adsorpsi TiO2 pada permukaan substrat termasuk dalam adsorpsi non-disosiatif (Baguer et al., 2009), di mana molekul TiO2 tidak hanya berinteraksi dengan substrat tetapi juga berinteraksi dengan molekul TiO2 untuk mencegah TiO2 dari pemisahan pada permukaan substrat untuk membentuk lapisan termodifikasi padat. Pada 873 dan 1.173 K, beberapa molekul TiO2 bebas di dalam kotak dan tidak dapat teradsorpsi pada permukaan substrat, menunjukkan bahwa adsorpsi TiO2 termasuk dalam adsorpsi disosiatif. 

Juga dapat dilihat dari Gambar 10 bahwa karena suhu rendah dan energi kinetik yang diperlukan untuk pergerakan molekul TiO2 tidak mencukupi pada 373 K (Gambar 10A), ia hanya menyusut dengan pembentukan struktur “pulau” pada permukaan substrat. Pada 573 K (Gambar 10B), TiO2 telah membentuk monolayer termodifikasi padat, dan molekul TiO2 bagian dalam telah tertanam di permukaan substrat. 

Oleh karena itu, Ti–O–Si mudah terbentuk antara Ti dan Si (SiO4 di permukaan substrat) (Sang, 2004). Pada 873 K (Gambar 10C), meskipun sebagian besar TiO2 masih teradsorpsi pada permukaan substrat, sejumlah kecil TiO2 telah dilepaskan dalam kotak vakum, menunjukkan bahwa energi kinetik lebih besar daripada energi antar molekul TiO2. , menyebabkan disosiasi TiO2. Pada 1.173 K (Gambar 10D), sebagian besar molekul TiO2 telah terdisosiasi dan jarak antara TiO2 menjadi lebih panjang, menunjukkan bahwa energi kinetik lebih besar daripada jumlah energi untuk TiO2 dengan substrat dan antara molekul TiO2. Oleh karena itu, lapisan modifikasi yang terbentuk pada permukaan substrat jarang.

Gambar 11A menunjukkan MSD TiO2 pada permukaan substrat. TiO2 sebagai molekul kecil terhalang secara sterik, dan interaksi antarmolekulnya lemah, sehingga kurva MSD TiO2 curam. Pada suhu 373 sampai 573 K kurva MSD TiO2 mengalami sedikit perubahan, sedangkan dari 573 menjadi 1173 K, kecuraman kurva MSD menjadi lebih besar. Dari Gambar 11B juga terlihat bahwa nilai D adalah D(373 K) D(573 K), D(873 K) = 6D(573 K), dan D(1, 173 K) = 21D(573 K) ), menunjukkan bahwa 573 K adalah suhu kritis bagi molekul untuk membentuk adsorpsi non-disosiatif antara TiO2. 

Ketika suhu lebih tinggi dari 573 K, energi kinetik molekul TiO2 meningkat menyebabkan penghancuran adsorpsi non-disosiatif dan bahkan desorpsi (Gambar 10), sehingga nilai D meningkat secara drastis. Dengan meningkatnya suhu, TiO2 telah mengalami tahap adsorpsi non-disosiasi → tahap adsorpsi disosiasi → tahap desorpsi pada permukaan substrat. Fenomena ini dapat diamati secara visual dari Gambar 11C,D seiring dengan meningkatnya suhu. 

Puncak pertama dan bentuk puncak berubah. Ketika suhu di bawah 573 K, lapisan termodifikasi masih mempertahankan lapisan termodifikasi tunggal yang seragam, dan jumlah ikatan hidrogen yang terbentuk juga meningkat, yang termasuk dalam tahap adsorpsi non-disosiasi. Pada 873 K, puncak ganda simetris muncul di profil konsentrasi, yang membentuk lapisan termodifikasi ganda, menunjukkan bahwa gerakan TiO2 lebih intens. 

Berdasarkan pengamatan Gambar 10D, jumlah ikatan hidrogen sangat berkurang dari 573 menjadi 875 K, menyebabkan pengurangan besar interaksi antara TiO2 dan permukaan substrat, yang menunjukkan bahwa TiO2 berada pada fase adsorpsi disosiatif. Pada 1.173 K, dapat dilihat dari profil konsentrasi bahwa puncak TiO2 muncul pada 20-120 , menunjukkan bahwa ikatan hidrogen menghilang dan interaksi antara TiO2 dengan permukaan substrat menjadi lemah. Singkatnya, pada 573 K, TiO2 paling mudah teradsorpsi pada substrat, dan lapisan yang dimodifikasi mempertahankan kerataan yang seragam.

Adsorpsi b-ZSM-5 pada TiO2/Permukaan Substrat

Melalui simulasi MD di atas pada suhu yang berbeda (Zeng Y. et al., 2015), diketahui bahwa TiO2 mempertahankan tahap desorpsi dan disosiasi pada 1,173 K, sehingga studi untuk preplanting ZSM-5 pada permukaan TiO2/substrat adalah difokuskan pada 373, 573, dan 873 K.

Gambar 12 menunjukkan diagram snapshot b-ZSM-5 pada permukaan TiO2/substrat setelah relaksasi MD. Karena suhu preimplantasi ZSM-5 adalah 450 K, dapat dilihat dari Gambar 12A bahwa morfologi adsorpsi TiO2 juga berubah dari struktur pulau sebelumnya menjadi struktur lapisan. Namun, ketika b-ZSM-5 ditanamkan pada TiO2/substrat yang dilakukan di bawah simulasi MD pada 373 K, energi kinetik TiO2 diperkuat dan molekul TiO2 mengalir pada permukaan substrat, sehingga ZSM-5 tidak ditanamkan pada permukaannya. permukaan pada kondisi tunak, menghasilkan kemiringan ZSM-5 pada permukaan substrat (Gambar 12A). 

Ketika b-ZSM-5 ditanamkan pada TiO2/substrat yang dilakukan di bawah simulasi MD pada 573 K, dapat dilihat dari Gambar 11B bahwa ZSM-5 dapat ditanamkan secara stabil dengan orientasi b-aksial, dan lapisan dalam ZSM-5 adalah tertanam di lapisan pengubah TiO2, menunjukkan bahwa Si–OH (ZSM-5) dan Ti rentan terhadap ikatan, sedangkan ketika b-ZSM-5 ditanamkan pada TiO2/substrat dilakukan di bawah simulasi MD pada 873 K, dapat dilihat dari Gambar 12C bahwa lapisan yang dimodifikasi telah bertransisi dari tahap adsorpsi disosiasi ke tahap adsorpsi non-disosiasi. Namun, apa yang mirip dengan keadaan yang dilakukan di bawah simulasi MD pada 373 K adalah bahwa ZSM-5 miring pada permukaan substrat karena kegagalan untuk melakukan preplant dalam keadaan tunak. Singkatnya, ZSM-5 lebih mudah ditanamkan dengan orientasi b-aksial yang dilakukan di bawah simulasi MD pada 573 K.

Gambar 13A,B menunjukkan sudut orientasi dan profil konsentrasi. Urutan sudut orientasi adalah 573 > 873 > 373 K, menunjukkan bahwa lapisan modifier pada 573 K paling sesuai untuk preplanting b-ZSM-5, yaitu 88,42°. Dikombinasikan dengan distribusi konsentrasi TiO2 pada Gambar 13B, puncak ZSM-5 tinggi dan sempit ketika b-ZSM-5 ditanamkan di bawah 573 K, menunjukkan bahwa interaksi antara ZSM-5 dan TiO2 menghasilkan lapisan modifikasi yang lebih padat.

Untuk preplantasi pada 373 K, karena suhu meningkat dari 373 menjadi 450 K, energi kinetik TiO2 meningkatkan pergerakan TiO2, tetapi konsentrasi dan bentuk puncak TiO2 tidak berubah, menunjukkan bahwa energi kinetik TiO2 sangat tidak mencukupi pada 450 K bagian dari struktur "pulau" itu masih ada. Oleh karena itu, b-ZSM-5 dimiringkan pada permukaan substrat. Namun, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12B, ketika suhu diturunkan dari 873 menjadi 450 K, konsentrasi TiO2 setelah pratanam jauh lebih tinggi daripada sebelum pratanam, yang pada dasarnya sama dengan pada 573 K, menunjukkan bahwa proses adsorpsi TiO2 berubah dari fase adsorpsi disosiatif ke fase adsorpsi non-disosiasi. Namun, karena aliran TiO2, ZSM-5 tidak dapat ditanamkan dalam keadaan tunak, mengakibatkan kemiringan ZSM-5 pada permukaan lapisan yang dimodifikasi TiO2.

Energi interaksi ZSM-5/TiO2/substrat diberikan pada Tabel 3.

Urutan energi interaksi antara ZSM-5 dan TiO2/substrat adalah 373 > 873 > 573 K. Hal ini karena TiO2 membentuk struktur anatase dan rutil ketika TiO2 berturut-turut adalah <573 dan >873 K, dan sifat aktivasi anatase lebih tinggi daripada rutil. Energi interaksi pratanam permukaan ZSM-5 dan TiO2/substrat konsisten dengan ZSM-5 pada modifikasi permukaan PVA dan CTS dan dipengaruhi oleh derajat orientasi pratanam berorientasi b. Semakin tinggi derajat orientasi preplant b-ZSM-5 maka energi interaksinya semakin kecil. Namun, tidak seperti PVA dan CTS, karena TiO2 termasuk dalam struktur molekul kecil, ZSM-5 tidak tertanam di lapisan pengubah, dan TiO2 mudah berikatan dengan Si–O–H pada ZSM-5, menghasilkan energi yang jauh lebih tinggi daripada energi ZSM-5 ditanamkan pada permukaan substrat yang tidak dimodifikasi.

Uji Reaksi MTA Bahan

Katalis zeolit ​​ZSM-5 adalah katalis yang baik untuk mengubah metanol menjadi hidrokarbon dari produk minyak bumi. Semua metanol menghilang pada HZSM-5 atau zeolit ​​HZSM-5 yang dimodifikasi dalam banyak laporan literatur. Namun, hasil satu lintasan hidrokarbon aromatik belum tentu tinggi (Wei et al., 2015; Yang et al., 2017a,b). Anehnya, dalam penelitian ini, kami menemukan bahwa katalis b-ZSM-5/TiO2/substrat menghasilkan hidrokarbon benzena, toluena, dan xilena (BTX) yang tinggi (Gambar 14A) dan menunjukkan masa pakai yang lama (Gambar 14B) dalam reaksi MTA, meskipun konversi metanol sedikit menurun.

Kami berspekulasi bahwa kinerja katalis ini dapat dikaitkan dengan dua aspek. Di satu sisi, sementara dalam reaksi MTA, metanol pertama-tama didehidrasi menjadi dimetil eter, kemudian produk kesetimbangan metanol, dimetil eter, dan air diubah menjadi olefin ringan, dan kemudian olefin ringan direaksikan lebih lanjut membentuk alkana dan sejumlah besar hidrokarbon aromatik (Dahl dan Kolboe, 1994). Jika produk tidak segera keluar dari permukaan katalis, produk akan bereaksi lebih lanjut membentuk deposit karbon dan mengakibatkan deaktivasi. 

Dalam makalah ini, film zeolit ​​b-ZSM-5 padat dan seragam yang disintesis dapat memberikan struktur pori yang sesuai dan memastikan bahwa waktu tinggal reaktan dan produk dalam pori lebih kondusif untuk pembentukan hidrokarbon BTX. Di sisi lain, komponen efektif film zeolit ​​ZSM-5 yang didukung oleh pembawa kuarsa hanya 5% dari katalis padat ZSM-5 konvensional pada volume pemuatan katalis yang sama, tetapi aktivitas katalitiknya masih dapat mencapai 95%, hanya 5 % lebih rendah dari katalis padat ZSM-5 konvensional. 

Hal ini menunjukkan bahwa katalis film zeolit ​​b-ZSM-5 dapat memberikan pusat yang lebih aktif dan memiliki aktivitas katalitik yang lebih baik dalam reaksi MTA. Dikombinasikan dengan data simulasi sebelumnya, kami menemukan bahwa konversi metanol dari katalis yang dimodifikasi oleh pengubah yang berbeda berkorelasi dengan energi gaya ikat (Gambar 14D) dan bahwa pemilihan BTX berkorelasi dengan sudut orientasi sumbu b dari film ZSM-5 ( Gambar 14C). Oleh karena itu, semakin besar gaya ikat, semakin padat film zeolit ​​molekul yang disintesis. Selain itu, semakin sesuai orientasi sumbu-b dari film zeolit ​​molekuler, semakin baik difusivitas produk, karena situs olefin yang lebih aktif diubah menjadi hidrokarbon aromatik. Kemudian waktu tinggal produk hidrokarbon aromatik lebih pendek di pori-pori katalis, dan selektivitas hidrokarbon aromatik menjadi lebih tinggi.

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