Sintesis Nanokomposit Besi Oksida/Zeolit Alam Serta Aplikasinya Sebagai Katalis Aquatermolisis pada Minyak Berat

Abstract

Pada penelitian ini, dikembangkan katalis berupa nanokomposit besi oksida (Fe2O3)/zeolit alam yang digunakan untuk reaksi aquatermolisis. Nanokomposit ini disintesis dalam dua tahap yaitu persiapan zeolit dengan metode top-down dan sintesis nanokomposit Fe2O3/zeolit dengan metode bottom-up. Zeolit alam digiling menggunakan planetary ballmill dan diaktifkan dengan pemanasan suhu 400OC selama 60 menit. Selanjutnya perlakukan cation exchange terhadap zeolit dilakukan menggunakan NH4Cl, untuk meningkatkan kadar asam Bronsted (H+) dalam zeolit. Pada tahap kedua zeolit cation exchanged dicampurkan dengan prekursor FeCl3.6H2O untuk membentuk nanokomposit besi oksida (Fe2O3). Nukleasi Fe2O3 dilakukan dengan pemanasan menggunakan microwave selama 5 menit lalu serbuk komposit dipanaskan suhu 400OC untuk membentuk fasa α-Fe2O3. Perlakuan cation exchange terhadap zeolit diinvestigasi menggunakan spektroskopi FTIR. Kemunculan puncak pada rentang bilangan gelombang 1400 dan 3200 cm-1 sesuai dengan vibrasi ikatan N-H, yang mengindikasikan bahwa cation exchange telah berhasil dilakukan. Struktur nanokomposit dikarakterisasi dengan XRD, FTIR, dan SEM. Dari hasil XRD, didapatkan puncak pada 2theta 30,1ᵒ 35,6ᵒ dan 40,9ᵒ sesuai dengan stuktur α-Fe2O3 dan puncak pada 2θ 6,6ᵒ, 9,78ᵒ, 19,65ᵒ dan 22,36ᵒ yang sesuai dengan struktur zeolit mordenite. Hasil tersebut menunjukkan bahwa nanokomposit telah berhasil disintesis dengan struktur amorf dan ukuran kristalit rata-rata 14,23 nm. Sifat katalitik komposit diinvestigasi dengan melakukan uji aquatermolisis pada suhu 200OC selama 6 jam menggunakan sampel minyak berat. Dari perbandingan data viskositas sampel minyak sebelum dan sesudah aquatermolisis, didapatkan bahwa katalis nanokomposit berhasil menurunkan viskositas sebesar 30.03%. Kualitas sampel minyak dipelajari dengan mengobservasi perubahan rasio C-H saturasi dengan C-H parafin sebelum dan sesudah aquatermolisis. Hasil perbandingan tersebut menunjukkan bawa terdapat peningkatan gugus C-H saturasi yang mengindikasikan bahwa nanokomposit berhasil meningkatkan kualitas sampel minyak.