Analisis Pengaruh Fungsionalisasi Gugus Fungsi Amina terhadap MIL-53(Fe) sebagai Adsorben Gas Karbon Dioksida melalui Simulasi Mekanika Kuantum

Abstract

Peningkatan konsentrasi gas karbon dioksida (CO2) di atmosfer terus menerus menjadi perhatian global hingga saat ini. Peningkatan tersebut berusaha dikendalikan, salah satunya, dengan menggunakan material penyerap yang selektif terhadap molekul CO2, seperti metal-organic frameworks (MOFs). Material MOFs dikenal atas fitur-fiturnya yang luar biasa, seperti luas permukaan dan porositas yang tinggi hingga fungsionalitas dan morfologinya yang dapat dengan mudah dimodifikasi untuk keperluan penyerapan gas CO2. Salah satu jenis MOFs adalah MIL-53(Fe). Jenis ini memiliki sifat adsorptif yang baik, apalagi jika dikombinasikan dengan fungsionalisasi gugus fungsi amina. Pada penelitian ini, MIL-53(Fe) difungsionalisasi dengan monoetilamina (mono-), etilendiamina (en-), dietilentriamina (dien-), dan trietilentetraamina (trien-). Lalu, pengaruhnya terhadap adsorpsi CO2 dipelajari menggunakan pendekatan simulasi mekanika kuantum dengan extended-tight binding (xTB). Pada adsorpsi secara fisik (fisisorpsi), peningkatan jumlah gugus fungsi amina mendorong peningkatan kinerja adsorpsi CO2 yang ditandai dengan semakin negatifnya energi adsorpsi berbasis energi bebas Gibbs yang diperoleh. Interaksi yang terjadi antara gugus fungsi amina dan CO2 dikategorikan sebagai interaksi van der Waals. Di sisi lain, adsorpsi secara kimia (kemisorpsi) yang didasari oleh pembentukan asam karbamat yang melibatkan reaksi asam-basa Lewis antara gugus fungsi amina (basa Lewis) dan CO2 (asam Lewis) hanya dimungkinkan terjadi untuk dien-MIL-53(Fe) dan trien-MIL-53(Fe).