Teknologi Katalis Dua Dimensi (2D) untuk Proses Pemurnian Air menggunakan Hidrogen Peroksida

Ilmuwan dari National Synchrotron Light Source II di Brookhaven National Laboratory, Yale University, dan Arizona State University telah merancang dan menguji katalis dua dimensi (2D) yang dapat digunakan untuk meningkatkan proses pemurnian air menggunakan hidrogen peroksida. Sejauh ini, para ilmuwan berusaha untuk meningkatkan efisiensi proses permurnian air secara katalisis. Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengembangkan bahan yang meningkatkan efisiensi proses sehingga tidak diperlukan pengolahan bahan kimia tambahan pada air. Ini akan sangat berguna untuk sistem yang off-the-grid dan jauh dari pusat kota.

Desain untuk katalis 2D yang baru menunjukkan desain baru mereka adalah bahwa para ilmuwan berhasil menempatkan dua co-catalyst dimana satu untuk setiap bagian dari reaksi dan kedua lokasi berbeda pada nanosheet yang tipis. Eli Stavitski seorang ahli kimia di NSLS-II menjelaskan bahwa tantangannya adalah kedua ko-katalis harus tetap terpisah. Apabila kedua katalis bersatu, dapat menciptakan efek negatif pada efisiensi seluruh proses.

Kebanyakan, katalis dibuat dari sejumlah besar atom untuk membentuk bahan nano katalitik, yang mungkin tampak kecil bagi manusia tetapi masih besar dalam dunia reaksi kimia. Untuk mengatasi tantangan ini, tim mengambil rute yang berbeda. Penggunaan nanosheet tipis untuk meng-host dua ko-katalis untuk bagian reaksi yang berbeda. Kim Jae Hong dan timnya di Yale mensintesis katalis 2D di lab mereka setelah serangkaian reaksi kimia, pemanasan, dan langkah-langkah pemisahan yang tepat. Namun, untuk melihat struktur atom dan sifat kimiawi dari katalis, para ilmuwan membutuhkan dua jenis sinar-X yang berbeda yaitu sinar-X keras dan sinar-X lunak. Sama seperti cahaya tampak, sinar-X datang dalam warna dan panjang gelombang yang berbeda.

Penelitian ini dimulai di balok-balok keras NSLS-II’s Inner Shell Spectroscopy (ISS) menggunakan teknik yang disebut spektroskopi serapan x-ray. Teknik ini membantu untuk belajar lebih banyak tentang struktur lokal katalis 2D yang baru. Proses selanjutnya adalah memberikan berkas sinar-X Spektroskopi Penyerapan Sinar-X NSLS-II. Dengan menggunakan teknik yang sama di tes dengan sinar-X yang lembut sehingga dapat melihat elemen-elemen ringan dengan jelas. Secara tradisional, banyak katalisator dibuat dari elemen-elemen berat seperti kobalt, nikel, atau platinum, yang dapat kita pelajari menggunakan sinar-x keras, namun katalis 2-D kami juga mencakup elemen ringan yang penting seperti fosfor.

Menurut Christopher Muhich, asisten profesor teknik kimia di Arizona State University dan juga anggota NEWT dengan menggunakan pendekatan teori fungsional kerapatan, maka cepat untuk memahami struktur dan mekanisme yang mengontrol efisiensi reaksi. Berdasarkan hal ini,mensimulasikan beberapa kandidat struktur untuk dapat menentukan yang mana yang paling masuk akal. Hanya dengan menggabungkan keahlian mereka dalam sintesis, eksperimen analitik, dan simulasi teoretis, tim dapat membuat katalis 2-D baru dan meningkatkan efisiensinya.


Sumber : Science Daily https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200415133655.htm

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *