Katalis di dalam Tabung Karbon Nano

Memasukkan partikel logam berukuran nano kedalam karbon nanotubes akan mengubah sifat redoks dari partikel dan dapat meningkatkan efektifitasnya sebagai katalis, menurut sebuah penelitian baru (J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja8008192). Investigasi ini bertujuan utama untuk mengembangkan prosedur baru dalam mengubah - ubah sifat elektronik dari partikel berukuran nano yang dapat diaplikasikan dalam bidang katalisis, sensor gas dan peralatan magnetis

DIDALAM ATAU DILUAR? Sebuah metode baru dapat mendeposit partikel katalis berukuran 5 nm didalam karbon nanotubes (gambar kiri). Dibandingkan dengan partikel diluar tabung (kanan), partikel didalam nanotubes menunjukkan peningkatan aktifitas katalis.

"Carbon nanotubes" bisa dikatakan serupa dengan karbon aktif yang digunakan secara komersial sebagai penyangga katalis, namun karbon nanotubes memiliki sifat elektronik yang unik yang menjadikannya penyangga katalis yang lebih baik dari karbon aktif untuk reaksi-reaksi tertentu. Para peneliti secara khusus sangat tertarik dengan efek yang ditimbulkan dari penempelan partikel katalis pada permukaan dalam tabung, yang selama ini penelitian sebelumnya hanya mampu menempelkan partikel logam dipermukaan luar.

Sekarang Xinhe Bao, Xiulian Pan, Wei Chen, dan Zhongli Fan di Dalian Institute of Chemical Physics, China, telah memperlihatkan metode fase larutan yang dibantu dengan ultrasonication secara selektif mampu mendeposit partikel nano besi oksida kedalam karbon nanotubes. Partikel ini merupakan prekrusor sebagai katalis dalam sintesa Fischer-Tropsch (FT), sebuah metode untuk membuat bahan bakar sintetik dari campuran CO dan hydrogen.

Tim peneliti tersebut menemukan bukti bahwa partikel yang terperangkap lebih sensitif terhadap reduksi kimia daripada partikel yang menempel di permukaan luar nanotubes. Secara khusus, mereka melaporkan dengan dimasukkannya partikel besi oksida ke dalam nanotubes akan meningkatkan rasio antara besi karbida dengan besi oksida sebesar dua kali lipat di permukaan katalis ketika terjadi reaksi. Konsentrasi tinggi dari besi karbida ini dipercaya sangat berpengaruh dalam reaksi FT.

Karbon Nanotubes, Tiga jenis karbon nanotube berdasarkan susunan atom karbon di dindingnya

Dalam test FT sintesis tersebut, mereka juga mengamati konsentrasi hidrokarbon yang terbentuk dengan rantai karbon lebih atau sama dengan lima rantai. Mereka mendapati peningkatan produksi hidrokarbon rantai panjang enam kali lebih besar dengan menggunakan katalis karbon nanotubes yang diisi di dalamnya dengan partikel besi oksida dibandingkan dengan nanotubes yang dilekati partikel besi oksida diluarnya.

Untuk menghindari hambatan difusi pereaktan masuk mendekati permukaan katalis yang berada didalam tabung, para peneliti mensiasatinya dengan memotong-motong tabung menjadi potongan yang lebih pendek. Ditambah lagi bahwa reaksi berjalan lebih baik dengan memasukkan partikel katalis kedalam tabung juga telah membuktikan bahwa difusi bukanlah menjadi halangan yang serius.

"Ini merupakan kerja yang luar biasa" kata Charles H. F. (Chuck) Peden, seorang ilmuwan senior di Pacific Northwest National Laboratory. Disini nyata sekali perbedaan yang dramatis dari sifat-sifat fisis dan kimia dari partikel katalis ketika diletakkan diluar dan didalam tabung, komentarnya lebih lanjut.

(dikutip dari: Chandra Wahyu Purnomo, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=237)