1 JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 1-5
Sintesis ZSM-5 secara Langsung dari Kaolin tanpa Templat Organik: Pengaruh Waktu Kristalisasi Oni Saputro, Djoko Hartanto dan Didik Prasetyoko Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail:
[email protected] Abstrak—ZSM-5 telah berhasil disintesis secara langsung dari kaolin tanpa menggunakan templat organik dengan variasi waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam. Dalam penelitian ini ZSM-5 disintesis dengan komposisi molar 10Na2O:100SiO2:Al2O3:1800H2O menggunakan metode hidrotermal pada suhu 175 °C. Hasil analisis menggunakan teknik difraksi sinar-X (XRD) dan spektroskopi inframerah menunjukkan bahwa ZSM-5 mulai terbentuk pada waktu kristalisasi 12 jam. ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 24 jam memiliki kristalinitas tertinggi yaitu 101,17% dan mulai berkurang pada waktu kristalisasi 48 dan 72 jam. Selain itu, berdasarkan analisis SEM-EDX semua sampel pada waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam memiliki perbandingan Si/Al antara 5,74-9,49 dengan morfologi berupa agregat yang memiliki siku tidak tajam, kecuali sampel pada waktu kristalisasi 12 jam yang memiliki bentuk tidak teratur. Kata Kunci— Benih, kaolin, tanpa templat organik, sintesis ZSM-5.
I. PENDAHULUAN
I
NDONESIA adalah negara yang kaya bahan tambang, salah satunya adalah kaolin. Berdasarkan Pusat Data dan Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral (Pusdatin ESDM) Kementerian Energi dan Sumber Daya Alam (KESDM), cadangan kaolin di Indonesia tahun 2010 mencapai 1.036.857.260 ton [1]. Kaolin merupakan mineral tanah liat yang mengandung mineral kaolinit, dickit, nakrit dan haloisit [2]. Kaolin biasa digunakan dalam industri cat, plastik, karet, semen dan kertas [3]. Selain itu, hasil kalsinasi kaolin yaitu metakaolin banyak digunakan sebagai bahan dasar sintesis zeolit [4]. Zeolit merupakan kristal aluminosilikat yang tersusun atas kerangka tiga dimensi tetrahedral alumina [AlO4]5- dan silika [SiO4]4- terhubung oleh atom oksigen membentuk struktur berpori [5]. Beberapa macam zeolit telah disintesis menggunakan metakaolin sebagai sumber silika maupun alumina. Zeolit 4A dan analsim telah disintesis dari metakaolin hasil kalsinasi [4, 6, 7]. Sementara itu, mordenit telah berhasil disintesis dari kaolin yang belum dan telah melalui proses kalsinasi [8]. ZSM-5 (Zeolite Socony Mobil-5) ialah salah satu zeolit yang banyak digunakan sebagai katalis dalam pengelolahan minyak bumi dan produksi petrokimia. ZSM-5 telah berhasil disintesis dari metakaolin [9-10]. Penggunaan sumber silika dan alumina dari bahan alam seperti kaolin, abu layang dan abu sekam padi dapat menurunkan biaya sintesis ZSM-5. Sintesis ZSM-5 biasa dilakukan dengan metode hidrotermal dari prekursor silika, alumina, kation logam dan templat organik. Penggunaan kation tetrapropilamonium
(TPA+) sebagai templat organik yang paling efektif dalam sintesis ZSM-5 ternyata menimbulkan banyak permasalahan, diantarannya harga yang mahal, menimbulkan racun dan sulit terdegradasi. Selain itu, proses pelepasan templat organik dalam struktur ZSM-5 melalui kalsinasi mengakibatkan keretakan dan penurunan struktur kisi kristal ZSM-5 [11, 12]. Oleh karena itu, penelitian mengenai sintesis ZSM-5 tanpa templat organik mulai dikembangkan.Seperti yang dilakukan Kim dkk. (2006) mensintesis ZSM-5 tanpa templat organik melalui 2 tahapan yaitu tahap nukleasi pada suhu 190 °C dan tahap kristalisasi pada suhu 150-165 °C [12]. Selain itu, banyak penelitian tentang sintesis zeolit tanpa templat organik yang menggunakan benih (seed) untuk membantu pembentukan kristal dan mengurangi resiko ketidakmurnian kristal hasil sintesis [13]. Berdasarkan uraian tersebut, dalam penelitian ini dilakukan studi sintesis ZSM-5 secara langsung dari kaolin tanpa templat organik dengan penambahan benih pada waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam. II. URAIAN PENELITIAN A. Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan diantaranya peralatan gelas, neraca analitik, indikator pH universal, oven, kurs porselen, sentrifuge, pengaduk magnet, furnace dan peralatan autoklaf stainless steel. Instrumentasi yang digunakan diantaranya XRD JOEL JDX-3530 X-ray Diffractometer, FTIR Shimadzu Insrument Spectrum One 8400S, SEM ZEISS EVO MA 10 dan EDX BRUKER 129 EV. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan diantaranya NaOH (Merck, 99%), LUDOX (Aldrich, 30% Si), Kaolin Bangka Belitung (57% SiO2; 22% Al2O3) dan aquademineralisasi. B. Prosedur Kerja B.1 Sintesis ZSM-5 Dalam penelitian ini disintesis ZSM-5 secara langsung dari kaolin tanpa templat organik dengan variasi waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam. Metode sintesis disesuaikan dengan prosedur yang telah dilaporkan Prasetyoko dkk. (2012) dengan komposisi rasio molar 10Na2O:100SiO2:2Al2O3:1800H2O [14]. Sintesis diawali penimbangan aquademineralisasi dan dibagi menjadi dua bagian. Dalam setengah bagian aquademineralisasi pertama dilarutkan 1 g NaOH. Kemudian 1,1586 g kaolin ditambahkan sambil distirer. Pada campuran berwarna putih tersebut ditambahkan LUDOX sebanyak 22,8337 g dan kecepatan pengadukan dinaikkan. Setelah penambahan LUDOX selesai dan larutan telah homogen, dilanjutkan dengan penambahan setengah bagian aquademineralisasi
2 JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 1-5 yang kedua. Kemudian campuran diaduk dengan kecepatan 550 rpm selama 8 jam. Setelah pengadukan, campuran diperam (aging) selama 12 jam pada suhu ruang. Campuran hasil pemeraman ditambahkan benih silikalit sebanyak 0,09 g (1% berat padatan dalam campuran) lalu dilakukan proses hidrotermal pada suhu 175 °C. Padatan hasil hidrotermal dicuci dengan aquades dan dikeringkan dalam oven bersuhu 110 °C selama 12 jam [11]. B.2 Karakterisasi Karakterisasi dengan spektroskopi inframerah digunakan untuk mengidentifikasi vibrasi ikatan; difraksi sinar-X (XRD) digunakan untuk mengetahui struktur, komposisi dan kristalinitas sampel serta SEM-EDX digunakan untuk mengetahui morfologi dan mengukur kandungan unsur dari permukaan sampel. Tingkat kristalinitas dihitung menggunakan difraktogram XRD silikalit sebagai referensi dengan membandingkan puncak pada 2θ = 22,5-25° [15]. Tingkat kristalinitas dinyatakan dalam prosentase dengan rumus: tinggi puncak sampel Kristalinitas = 2 tinggi puncak referensi
pembentukan ikatan-ikatan baru diantaranya seperti ikatan antar atom Si, Al-O-Si, Al (T-O-T) [13]. Padatan hasil hidrotermal dicuci menggunakan aquades sampai pH netral dan dikeringkan dalam oven bersuhu 110 ºC selama 12 jam untuk menghilangkan sisa air proses pencucian. B. Karakterisasi ZSM-5 B.1 Difraksi Sinar-X (XRD) Pola difraktogram sinar-X (XRD) sampel kaolin, silikalit, ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam ditunjukkan pada Gambar 3.1. Difraktogram Kaolin Bangka Belitung pada Gambar 3.1 (a) menunjukkan puncak-puncak pada 2θ 2 32, 9 87, 2 34, 24 85, 26 6 , 28 5 , 34 95, 35.40, 35.91, 38.37 dan 39.22°. Hasil ini didukung oleh laporan Alkan dkk., (2005), difraktogram XRD kaolin memiliki puncak tajam kaolinit pada 2θ 2 3 dan 24 8° serta puncak kecil diantara 2θ 2 5 dan 35-38.5° [17].
(f) 5
15
20
25
30
35
40
10
15
20
25
30
35
40
10
15
20
25
30
35
40
10
15
20
25
30
35
40
(e)
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Intensitas (cps)
A. Sintesis ZSM-5 Sintesis dilakukan dengan perbandingan komposisi molar 10Na2O:100SiO2:2Al2O3:1800H2O dan benih silikalit sebanyak 1% massa padatan. Prekursor yang digunakan diantaranya adalah kaolin sebagai sumber alumina dan silika; silika sol (LUDOX) sebagai sumber silika tambahan; NaOH sebagai sumber ion Na+ dan agen mineralisasi; benih silikalit untuk memicu pembentukan kristal dengan struktur MFI dan aquademineralisasi sebagai sumber H2O. Tahapan sintesis meliputi hidrolisis, gelasi, pemeraman dan kristalisasi. Sintesis diawali dengan melarutkan NaOH dalam aquademineralisasi. Kemudian ditambahkan kaolin sambil diaduk menggunakan pengaduk magnet. Selanjutnya, silika sol (LUDOX) ditambahkan perlahan pada campuran. Saat penambahan LUDOX, campuran menjadi sangat kemudian pengadukan dilanjutkan dengan kecepatan 550 rpm selama 8 jam pada suhu ruang untuk menghomogenkan campuran sehingga distribusi dan komposisi setiap bagian campuran menjadi rata. Pada proses ini terjadi tahap hidrolisis dan gelasi yang menghasilkan gel putih kental. Selanjutnya proses pemeraman (aging) dilakukan selama 12 jam, pada proses pemeraman terjadi penataan ulang ikatan dan struktur kimia dari fasa padat dan cair [16]. Setelah pemeraman, campuran ditambahkan benih silikalit sebanyak 1% massa padatan lalu diaduk untuk meratakan distribusi benih silikalit. Setelah selesai, kemudian dilakukan proses hidrotermal pada suhu 175 °C dengan variasi waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam. Secara umum reaksi yang terjadi pada sintesis ZSM-5 adalah: Al4Si4O10(OH)8(s) + H2O(l) + NaOH(aq) + SiO3(aq) Nan[AlnSi96-nO192]• 6H2O Si(OH)4(aq) Reaksi diatas terjadi pada suhu tinggi dalam lingkungan tertutup dengan peranan pelarut air yang disebut sebagai metode hidrotermal. Keadaan tertutup agar komposisi reaktan tidak berkurang. Pada proses hidrotermal ini, terjadi reaksi kondensasi yang memungkinkan adanya
10
(d) 5
(c) 5
(b) 10
20
30
40
(a) 5
5
10
10
15
15
20
20
2θ °
25
25
30
30
35
35
40
40
Gambar 3.1 Pola difraktogram sinar-X sampel (a) kaolin, (b) silikalit dan ZSM-5 dengan waktu kristalisasi (c) 12, (d) 24, (e) 48 dan (f) 72 jam. Difraktogram XRD sampel ZSM-5 pada waktu kristalisasi 12 jam (Gambar 3.1 (c)) menunjukkan fasa amorf ditandai dengan adanya hump pada 2θ 7-33°, sedangkan difraktogram XRD kaolin memiliki puncak yang tajam. Hal ini mengindikasikan bahwa kaolin sebagai prekursor telah larut membentuk silika amorf setelah melalui proses hidrotermal selama 12 jam. Tetapi pada difraktogram XRD sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 12 jam ini juga terlihat adanya pertumbuhan kristal ZSM-5 (tahap awal nukleasi) yang ditandai dengan mulai munculnya puncak kecil pada 2θ 7 9, 8 7 dan 23 3° Maka dapat disimpulkan bahwa pada sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 12 jam masih berada pada tahap awal pembentukan kristal ZSM-5. Gambar 3.1 (d-f) merupakan difraktogram XRD sampel ZSM-5 pada waktu kristalisasi 24, 48 dan 72 dengan pola puncak-puncak pada 2θ sekitar 7.85, 8.78, 22.99, 23.21, 23.61, 23,81 dan 24.29°. Berdasarkan difraktogram XRD ketiga sampel tersebut, terlihat memiliki pola puncak pada
3 JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 1-5
Dari hasil perhitungan kristalinitas yang ditunjukan pada Tabel 3.1, sampel dengan waktu kristalisasi 24 jam memiliki kristalinitas tertinggi yaitu 101,17%. Namun, kristalinitas sampel tidak meningkat seiring dengan penambahan waktu kristalisasi 48 dan 72 jam. Hal ini seperti yang dijelaskan oleh Barrer, (1982); Prasetyoko dkk. (2012) bahwa dalam sistem larutan silika amorf pada suhu tinggi akan cenderung membentuk kristal yang stabil [19, 14], maka dimungkinkan ZSM-5 pada waktu kristalisasi 48 dan 72 jam telah larut kembali dan mulai terbentuk kristal lain yang lebih stabil. Oleh karena itu, pada penelitian ini waktu kristalisasi sangat berpengaruh terhadap pembentukan kristal ZSM-5 dimana waktu pembentukan ZSM-5 yang optimum ialah selama 24 jam pada suhu 175 °C dan menghasilkan padatan dengan kristalinitas sebesar 101,17%. B.2 Spektroskopi Inframerah Analisis spektroskopi inframerah berfungsi untuk mengetahui vibrasi gugus fungsi dalam padatan hasil sintesis. Gambar 3.2 menunjukkan spektra inframerah dari sampel kaolin (a), ZSM-5 dengan waktu kristalisasi (b) 12, (c) 24, (d) 48 dan 72 jam (e). Spektra inframerah kaolin pada Gambar 3.2 (a) menunjukkan puncak pada bilangan gelombang 429, 468, 540, 697, 757, 789, 917, 1031 dan 1108 cm-1. Menurut Chandrasekhar (1996) spektra inframerah kaolin muncul pada bilangan gelombang 540 cm-1 menunjukkan vibrasi ikatan Al-O pada Al[O(OH)]6; 789 dan 914 cm-1 menunjukkan vibrasi ikatan (Al-O)-H pada Al[O(OH)]6; 430, 693, 752, 794, 1035, 1096 dan 1114 cm-1 menunjukkan vibrasi ikatan Si-O pada SiO4 [4]. Berdasarkan Gambar 3.2 terlihat bahwa puncak kaolin pada bilangan gelombang 429, 468, 697, 757, 917, 1031 dan 1108 cm-1 tidak muncul pada spektra inframerah sampel
455
543
790
1087
1218
ZSM-5 12 jam (Gambar 3.2 (b)). Hal ini menunjukkan bahwa ikatan-ikatan kaolin telah mengalami pemutusan dan mulai membentuk ikatan baru. Data ini didukung dengan data difraksi sinar-X bahwa pada sampel kaolin yang memiliki kristalinitas tinggi telah berubah menjadi bentuk amorf setelah dilakukan proses hidrotermal selama 12 jam yang dibuktikan dengan adanya hump pada 2θ 7-33°. Spektra inframerah sampel ZSM-5 pada Gambar 3.2 (b-e) menunjukkan lima puncak pada bilangan gelombang sekitar 455, 543, 790, 1087 dan 1218 cm-1. Berdasarkan penelitian sebelumnya, ZSM-5 memiliki lima puncak spesifik yaitu pada bilangan gelombang sekitar; 1221 cm-1 dan 1102 cm-1 dihasilkan dari vibrasi ulur asimetri ikatan T-O-T; 796 cm-1 dari vibrasi ulur simetri ikatan T-O-T; 546 cm-1 menunjukkan vibrasi framework pada cicin pentasil yang merupakan karakteristik dari struktur zeolit tipe MFI dan 450 cm-1 hasil dari vibrasi tekuk ikatan T-O-T, dimana T adalah atom Si atau Al [20].
(e) (d) Transmittansi (%)
2θ yang sama Hal ini menunjukkan bahwa ketiga sampel ini memiliki fasa yang sama. Berdasarkan Collection of Simulation XRD Powder Patterns for Zeolites pola puncakpuncak pada 2θ 7 94, 8 8, 8 9, 23 dan 23 98° merupakan tipe struktur zeolit MFI maka dapat disimpulkan sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 24, 48 dan 72 jam memiliki struktur MFI (Mordenit Framework Inverted) [18]. Selain pola puncak pada 2θ yang sama, bentuk difraktogram XRD sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 24, 48 dan 72 jam menunjukkan puncak-puncak tajam dengan intensitas tinggi sehingga dapat disimpulkan bahwa ketiga sampel ini merupakan padatan yang kristalin. Oleh karena itu, untuk mengetahui tingkat kristalinitas sampel ZSM-5 maka dilakukan perhitungan kristalinitas menggunakan persamaan 2.1. Hasil perhitungan kristalinitas disajikan pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Intensitas dan kristalinitas puncak difraktogram sinar-X sampel ZSM-5 dengan variasi waktu kristalisasi Intensitas (cps) 2θ (°) 12 Jam 24 Jam 48 Jam 72 Jam 7.85-7.89 18.48 203.23 163.99 169.54 8.78-8.81 19.91 137.09 112.35 107.95 22.99-23.03 45.51 588.37 573.54 538.98 23.21-23.24 462.41 446.6 413.87 23.61-23.67 283.4 269.21 296.61 23.81-23.87 308.74 298.13 258.52 24.29-24.32 162.89 176.24 151.94 Kristalinitas 2,55% 101,17% 98,81% 93,00%
1400
1400 1400
(c)
(b)
(a)
1400
1400
1200
1000
800
600
400
1200 1200
1000 1000
800 800
600 600
400 400
1200
1000
800
600
400
1200
1000
800
600
400
Bilangan gelombang (cm-1) 600 1000 800 400 Gambar 3.2 Spektra inframerah dari sampel (a) kaolin, ZSM-5 dengan waktu kristalisasi (b) 12, (c) 24, (d) 48 dan (e) 72 jam. Berdasarkan Gambar 3.2 (b-e), puncak spektra inframerah ZSM-5 pada bilangan gelombang sekitar 543 cm-1 dari sampel dengan waktu kristalisasi 12 jam memiliki prosentase transmitansi paling kecil sedangkan sampel dengan waktu 24 jam memiliki prosentase transmitansi paling tinggi dan mulai menurut pada sampel dengan waktu kristalisasi 48 dan 72 jam. Menurut Mohammed, (2005) puncak pada 450 cm-1 dan 542 cm-1 merupakan karakterisasi dari kristal ZSM-5 yang memiliki bentuk struktur MFI [21]. Hal yang sama juga dilaporkan oleh Somani dkk., (2003) bahwa meningkatnya puncak pada bilangan gelombang 550 cm-1 menunjukkan bahwa konsentrasi dari struktur MFI semakin tinggi [22]. Hasil ini sesuai karakterisasi XRD keempat sampel, bahwa sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 12 jam memiliki kristalinitas yang rendah atau sampel banyak mengandung fasa amorf dan sampel dengan waktu kristalisasi 24 jam memiliki kristalinitas tertinggi serta kritalinitas menurun pada sampel 48 dan 72 jam. 1400
1200
4 JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 1-5 Pada spektra inframerah sampel dengan waktu kristaisasi 12 jam tidak muncul puncak pada bilangan gelombang sekitar 1218 cm-1. Menurut Dong dan Hung, (2003); Ali dkk. (2011) puncak pada 1229 cm-1 menunjukkan adanya saluran pori berbentuk 3 dimensi. Seperti juga dijelaskan oleh Ali dkk. (2003) bahwa puncak pada 1219 cm-1 dan 542 cm-1 merupakan puncak yang membedakan ZSM-5 dari zeolit lainnya, karena adanya vibrasi struktur MFI. Oleh karena itu, sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 12 jam memiliki strktur kristal ZSM-5 yang belum sempurna dan masih berada pada tahap awal nukleasi. B.3 Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Xray (SEM-EDX) Morfogi sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam diperlihatkan pada Gambar 3.3. Seperti yang terlihat pada Gambar 3.3 (a), sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 12 jam memiliki morfologi yang tidak beraturan seperti serpihan-serpihan dengan bentuk beragam dan ukuran sekitar 0,57-2,57µm. Hasil ini sesuai dengan data difraksi sinar-X bahwa pada sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 12 jam memiliki bentuk amorf. Sementara, pada sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 24, 48 dan 72 jam memiliki morfologi berupa agregat kristal heksagonal dengan bentuk siku yang tidak tajam (a)
(b)
(c)
(d)
2.5 terdapat sebuah agregat partikel yang lebih besar dibandingkan dengan kristal di sekitarnya.
(a)
(b)
Gambar 3.5 Morfologi sampel ZSM-5 dengan pembesaran 10.000 kali pada waktu kristalisasi (a) 48 dan (b) 72 jam Pengukuran dengan teknik EDX dilakukan pada semua sampel ZSM-5 dan pada kristal-kristal dengan morfologi yang berbeda. Hasil EDX sampel lainnya ditunjukkan pada Tabel 3.2. Berdasarkan hasil pengukuran EDX pada Tabel 3.2, semua sampel menunjukkan perbandingan Si/Al diatas 5. Berdasarkan hasil EDX sampel ZSM-5 yang berukuran partikel besar dengan waktu kristalisasi 48 dan 72 jam menunjukkan perbandingan Si/Al sekitar 5 dan morfologi yang berbeda dibandingkan dengan kristal lain disekitarnya, sehingga dimungkinkan partikel tersebut bukan kristal ZSM-5. Tabel 3.2 Hasil EDX sampel ZSM-5 dengan variasi waktu kristalisasi Persen Atom (%) Sampel Partikel (jam) Si Al Na O Si/Al 12 12,90 1,55 2,35 67,89 8,32 kecil 24 18,69 1,97 2,77 71,82 9,49 besar 24 13,26 1,52 2,15 68,83 8,72 kecil 48 18,89 3,24 3,53 68,89 5,83 besar 48 11,93 1,43 1,92 64,00 8,34 kecil 72 19,57 3,41 3,76 69,70 5,74 besar 72 11,13 1,39 1,89 61,27 8,01 kecil IV. KESIMPULAN
Gambar 3.3 Morfologi pada pembesaran 10.000 kali sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi (a) 12, (b) 24, (c) 48 dan (d) 72 jam. Hasil SEM sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 24 jam pada pembesaran lain ditunjukkan pada Gambar 3.4. Terlihat pada Gambar 3.4 (b) menunjukkan agregat kristal dengan bentuk siku yang lebih tajam, ditunjukkan dengan tanda persegi. Hasil ini sesuai dengan karakterisasi menggunakan teknik XRD, bahwa sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 24 jam memiliki kristalinitas paling tinggi, yaitu 101,17%. (a)
(b)
Gambar 3.4 Morfologi sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 24 jam dengan pembesaran (a) 20.000 kali dan (b) 10.000 kali. Sementara itu, sampel ZSM-5 dengan waktu kristalisasi 48 dan 72 jam ditunjukkan pada Gambar 3.5. Pada Gambar
ZSM-5 telah berhasil disintesis secara langsung dari kaolin tanpa templat organik dengan variasi waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam. Sintesis dilakukan dengan prekursor kaolin sebagai sumber alumina dan silika; NaOH sebagai agen mineralisasi dan sumber ion Na+; silikalit sebagai benih dan LUDOX sebagai sumber silika tambahan. Berdasarkan hasil analisis menggunakan teknik difraksi sinar-X dan spektroskopi inframerah menunjukkan bahwa ZSM-5 mulai terbentuk pada waktu kristalisasi 12 jam. ZSM-5 pada waktu kristalisasi 24 jam memiliki kristalinitas tertinggi yaitu 101,17% dan mulai berkurang pada waktu kristalisasi 48 dan 72 jam. Selain itu, berdasarkan analisis SEM-EDX semua sampel pada waktu kristalisasi 12, 24, 48 dan 72 jam memiliki perbandingan Si/Al antara 5,74-9,49 dengan morfologi berupa agregat heksagonal, kecuali sampel pada waktu kristalisasi 12 jam yang memiliki bentuk tidak teratur. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Djoko Hartanto dan Bapak Didik Prasetyoko selaku dosen pembimbing penulis.
5 JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 1-5 DAFTAR PUSTAKA [1] Pusat Data dan Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral 2011, Indikator Energi dan Sumber Daya Mineral Indonesia. [2] Prasad, M S , Reid, K J , Murray, H H 99 ―Kaolin: processing, properties and applications‖ Applied Clay Science 6, 87-119. [3] Murray, H.H. 2007. Applied Clay Mineralogy Occurrences, Processing and Application of Kaolins, Bentonites, Palygorskite-Sepiolite, and Common Clays Elsevier’s Science & Technology Right Department in Oxford, UK [4] Chandrasekhar, S 996 ―Influence of Metakaolinization Temperature on the Formation of Zeolite 4A from Kaolin‖ Clay Minerals 31, 253-261. [5] Bhatia, S. 1990. Zeolite Catalysis Principles and Applications. CRC Press. [6] Lapides, I , Kallai, H L 2 7 ―Reactions of Metakaolinite with NaOH and Colloidal Silica-Comparison of Different Samples Part 2 ‖ Applied Clay Science 35, 94-98. [7] Atta, Y.A., Jibril, Y.B., Aderemi, O.B., Adefila, S.S. 2012. ―Preparation of Analicime from Local Kaolin and Rice Husk Ash‖ Applied Clay Science 61, 8-13. [8] Mignoni, L.M., Petkowicz, I. D., Machado, F.R.C.N., Pergher, B C S 2 8 ―Synthesis of Mordenite Using Kaolin as Si and Al Source‖ Applied Clay Science 41, 99-104. [9] Khatamian, M , Irani, M 2 9 ―Preparation and Cheracterization of Nanosized ZSM-5 Zeolite using Kaolin and Investigation of Kaolin Content, Crystallization Time and Temperature Chenges on the Size and Crystallization of Products‖ Journal of The Iranian Chemical Society 6, 187-194. [10] Feng, H Li C , Shan, H 2 9 ―In-situ Synthesis and Catalytic Activity of ZSM-5 Zeolite‖ Applied Clay Science 42, 439-445. [11] Cheng, Y., Wang, L.J., Li, J.S., Yang, Y.C., Sun, X.Y. 2005. ―Preparation and Characterization of Nanosized ZSM-5 Zeolites in The Absence of Organic Template‖ Materials Letters 59, 3427–3430. [12] Kim, S D , Noh, H S , Park, W J , Kim, J W 2 6 ―OrganicFree Synthesis of ZSM-5 with Narrow Crystal Size Distribution using Two-Step Temperature Process‖ Microporous and Mesoporous Materials 92, 181-188. [13] Cundy, S C , Cox, A P 2 5 ―The Hydrothermal Synthesis of Zeolites: Precursors, Intermediates and Reaction Mechanism‖ Microporous and Mesoporous Materials 82, 1-78. [14] Prasetyoko, D., Ayunanda, N., Fansuri, H., Hartanto, D., Ramli, Z 2 2 ―Phase Transformation of Rice Husk Ash in The Synthesis of ZSM-5 without Organic Template‖ ITB Journal Science 44A No. 3, 250-262. [15] Wang, P., Shen, B., Shen, D., Peng, T., Gao, J. 2007. ―Synthesis of ZSM-5 Zeolite from Expanded Perlite/Kaolin and its Catalytic Performance for FCC Naphtha Aromatization‖ Catalysis Communications 8, 1452-1456. [16] Weithkamp, J., dan Puppe, L. 1999. Catalysis and Zeolite Fundamentals and Applicatons. Berlin, Germany. [17] Alkan, M , Hopa, C , Yilmaz, Z , Guler, H 2 5 ―The Effect of Alkali Concentration and Solid/Liquid Ratio on The Hydrothermal Synthesis of Zeolites NaA from Natural Kaolinite‖ Microporous and Mesoporous Materials 86, 176-184. [18] Treacy, M.M.J., Higgins, J.B. 2001. Collection of Stimulated XRD Powder Patterns for Zeolites. Elsevier. Amsterdam. [19] Barrer, R.M. 1982. Hydrotermal Chemistry of Zeolites. London Academic Press. [20] Armaroli, T., Simon, L.J., Digne, M., Montanari, T., Bevilacqua, M., Valtchev, V., Patarin, J., Busc, G. 2006. ―Effect of Crystal Sized and Si/Al Ratio on The Surface
Properties of H-ZSM-5 Zeolites‖ Applied Catalysis A: General 306, 78-84. [21] Mohamed, M.R., Aly, M.H., El-Shabat, F.M., Ibrahim, A.I. 2 5a ―Effect of Silica Source on The Crystallinity of Nanosized ZSM-5 Zeolite‖ Microporous and Mesoporous Materials 79, 7-12. [22] .Somani, O.G., Choundhari, L.A., Rao, B.S., Mirajkar, S.P. 2 3 ―Enhancement of Crytallization rate by Microwave Radiation: Synthesis of ZSM-5‖ Materials Chemistry and Physics 82, 538-545.
