i
PEMBUATAN FILM
HYBRID
POLI(PROPILEN ITAKONAT)
DENGAN DOPAN MOF [Zn4O(BDC)3] SEBAGAI
ADSORBER CO
2Disusun oleh :
Disusun oleh :
SHANTI ASTUTI
M0311062
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana Sains dalam bidang Ilmu Kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PEMBUATAN FILM HYBRID POLI(PROPILEN ITAKONAT) DENGAN DOPAN MOF [Zn4O(BDC)3] SEBAGAI ADSORBER CO2” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Februari 2016
iv
PEMBUATAN FILM HYBRID POLI(PROPILEN ITAKONAT) DENGAN DOPAN MOF [Zn4O(BDC)3] SEBAGAI ADSORBER CO2
SHANTI ASTUTI
Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Film hybrid poli(propilen itakonat) dari asam itakonat dan 1,3-propandiol dengan dopan MOF [Zn4O(BDC)3] telah berhasil disintesis. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh poli(propilen itakonat) dalam meningkatkan stabilitas panas dan penambahan MOF [Zn4O(BDC)3] terhadap kapasitas serap CO2 film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3].
Pengaruh poli(propilen itakonat) dan penambahan MOF [Zn4O(BDC)3] pada film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] dilakukan dengan menambahkan MOF [Zn4O(BDC)3] sebanyak 1%, 3%, 5%, 10%, 20% dan 40% (b/b) terhadap poli(propilen itakonat) dengan metode sonikasi. Karakterisasi dilakukan dengan TGA untuk mengetahui stabilitas panas dan SEM untuk mengetahui morfologi. Uji adsorpsi CO2 dilakukan dengan metode volumetri berdasarkan prinsip titrasi asidimetri untuk mengetahui banyaknya CO2 yang dapat diserap oleh masing-masing film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3].
Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan poli(propilen itakonat) menurunkan stabilitas panas dari film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3]. Kapasitas serap CO2 film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] semakin meningkat seiring dengan meningkatnya penambahan MOF [Zn4O(BDC)3]. Hal ini disebabkan oleh terbentuknya rongga pada morfologi film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3].
v
PREPARATION OF POLY(PROPYLENE ITACONATE) HYBRID FILM WITH MOF [Zn4O(BDC)3] DOPANT AS CO2 ADSORBER
SHANTI ASTUTI
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University
ABSTRACT
Poly(propylene itaconate) hybrid films from itaconic acid and 1,3-propanediol with MOF [Zn4O(BDC)3] dopant have been successfully synthesized. The purpose of this work was to understand the effect of poly(propylene itaconate) in improving the thermal stability and MOF [Zn4O(BDC)3] addition on the CO2 absorption capacity of PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] films.
The effect of poly(propylene itaconate) and MOF [Zn4O(BDC)3] addition on the PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] films was done by adding MOF [Zn4O(BDC)3] as much as 1%, 3%, 5%, 10%, 20% and 40% (w/w) to poly(propylene itaconate) with sonication method. The characterization was done by TGA to understand the thermal stability and SEM to understand the morphology. The CO2 adsorption test was done with volumetric method based on acidimetric titration principle to determine the amount of CO2 that can be absorbed by each PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] film.
The results showed that poly(propylene itaconate) decreased the thermal stability of PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] films. The CO2 absorption capacity of PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] films increased with increasing the MOF [Zn4O(BDC)3] addition. This was caused by the formation of voids on the morphology of PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] films.
vi
MOTTO
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.” (Alam Nasyroh: 5)
“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu; Allah mengetahui,
sedang kamu tidak mengetahui.” (Al-Baqarah: 216)
“No matter how good or bad you think life is, always be thankful. Someone somewhere else is fighting to survive.”
vii
PERSEMBAHAN
Karya kecil ini aku persembahkan untuk:
Kedua orang tuaku, Almh. Mamah dan Alm. Bapak
Kedua abangku, Mas Danang dan Mas Aryo
Keluarga besar di Tangerang Selatan dan Sleman, Bibi, Om, Bu Lik, Pak Lik
Sahabat-sahabatku, Astrid, Devita, Diah, Herlani, Ima, Mutiara, Tria, Wireni, Wiwiek
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Sholawat serta salam tak lupa penulis haturkan kepada Nabi Muhammad SAW sebagai pembimbing umat manusia.
Skripsi ini dapat terselesaikan karena adanya bantuan, petunjuk dan bimbingan dari berbagi pihak baik berupa moril maupun materiil. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Ibu Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si. selaku kepala program studi kimia FMIPA UNS.
2. Bapak Dr.rer.nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si. selaku pembimbing I. 3. Ibu Dr.rer.nat. Witri Wahyu Lestari, M.Sc. selaku pembimbing II. 4. Bapak Dr.rer.nat. Fajar Rakhman Wibowo, M.Si. selaku pembimbing
akademis.
5. Bapak dan Ibu Dosen program studi kimia FMIPA UNS atas ilmu yang telah diberikan.
6. Keluarga yang selalu memberikan dukungan serta doa bagi penulis. 7. Teman-teman kimia angkatan 2011 yang saling menyemangati dan
saling mendoakan.
8. Kakak dan adik tingkat yang telah memberikan saran serta dukungan. 9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu dalam penyusunan skripsi ini.
ix
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
1.4 Manfaat Penelitian ... 5
BAB II LANDASAN TEORI ... 7
2.1 Tinjauan Pustaka ... 7
2.1.1 Polimer ... 7
2.1.2 Poliester ... 7
2.1.3 Proses Polikondensasi ... 8
2.1.4 Asam Itakonat ... 9
x
2.1.6 Katalis Esterifikasi ... 11
2.1.7 Metal-Organic Frameworks ... 13
2.1.8 Material Hybrid ... 15
2.1.9 Karakteristik Polimer dan MOF ... 15
2.1.10 Isoterm Adsorpsi ... 20
2.2 Kerangka Pemikiran ... 21
2.3 Hipotesis ... 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 23
3.1 Metode Penelitian ... 23
4.1 Karakterisasi Poli(Propilen Itakonat) ... 31
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Kesetimbangan reaksi esterifikasi – hidrolisis secara
umum ... 9
Gambar 4.1 Perbandingan warna poli(propilen itakonat) dengan katalis (a) zink asetat dan (b) titanium butoksida ... 31
Gambar 4.2 Spektra inframerah (a) asam itakonat, (b) 1,3-propandiol dan (c) poli(propilen itakonat) ... 32
Gambar 4.3 Struktur kimia poli(propilen itakonat) ... 33
Gambar 4.4 Mekanisme reaksi pembentukan poli(propilen itakonat) ... 34
Gambar 4.5 Termogram TGA poli(propilen itakonat) ... 35
Gambar 4.6 Mekanisme reaksi dekomposisi poli(propilen itakonat) ... 36
Gambar 4.7 Mikrogram SEM permukaan poli(propilen itakonat) dengan perbesaran (a) 200 kali dan (b) 500 kali ... 37
Gambar 4.8 Konstruksi jaringan MOF [Zn4O(BDC)3] ... 38
Gambar 4.9 Difraktogram MOF [Zn4O(BDC)3] ... 39
Gambar 4.10 Spektra inframerah (a) asam tereftalat dan (b) MOF [Zn4O(BDC)3] ... 40
Gambar 4.11 Termogram TGA MOF [Zn4O(BDC)3] ... 42
Gambar 4.12 Kurva adsorpsi desorpsi MOF [Zn4O(BDC)3] ... 44
xii
(a) 1%, (b) 3%, (c) 5%, (d) 10%, (e) 20%, (f) 40%,
(g) MOF [Zn4O(BDC)3] dan (h) PPI ... 45 Gambar 4.15 Mikrogram SEM (a-f) permukaan dan (a’-f’) penampang
lintang film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] 1%, 3%, 5%, 10%,
20% dan 40% secara berurutan ... 48 Gambar 4.16 Kapasitas serap CO2 film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3]
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Viskositas intrinsik, waktu esterifikasi dan berat molekul
sintesis PTT ... 17 Tabel 4.1 Serapan inframerah gugus fungsi asam itakonat,
1,3-propandiol dan poli(propilen itakonat) ... 33 Tabel 4.2 Data karakter porositas poli(propilen itakonat) ... 36 Tabel 4.3 Serapan inframerah gugus fungsi asam tereftalat dan MOF
[Zn4O(BDC)3] ... 41 Tabel 4.4 Data karakter porositas MOF [Zn4O(BDC)3] ... 43 Tabel 4.5 Jumlah CO2 teradsorp dari berbagai variasi film PPI-MOF
[Zn4O(BDC)3] dibandingkan dengan PPI dan MOF
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Gambar Rangkaian Alat Sintesis Poli(Propilen
Itakonat) ... 57
Lampiran 2. Gambar Rangkaian Alat Sintesis MOF [Zn4O(BDC)3] ... 58
Lampiran 3. Gambar Rangkaian Alat Uji Adsorpsi CO2 ... 59
Lampiran 4. Formulasi Bahan Sintesis Poli(Propilen Itakonat) ... 60
Lampiran 5. Perhitungan Formulasi Bahan Sintesis Poli(Propilen Itakonat) ... 61
Lampiran 6. Formulasi Bahan Sintesis MOF [Zn4O(BDC)3] ... 62
Lampiran 7. Perhitungan Formulasi Bahan Sintesis MOF [Zn4O(BDC)3] ... 63
Lampiran 8. Perhitungan Uji Adsorpsi CO2 ... 64
Lampiran 9. Gambar Hasil Sintesis ... 65
Lampiran 10. Perhitungan Rendemen Hasil Sintesis MOF [Zn4O(BDC)3] ... 67
Lampiran 11. Data Karakter Porositas Film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] ... 68
xv
DAFTAR SINGKATAN
BDC : Benzene-1,4-dicarboxylate
BPTC : Biphenyl-3,3’,5,5’-tetracarboxylate BTB : Benzene-1,3,5-tribenzoate
BTC : Benzene-1,3,5-tricarboxylate
HPDC : 4,5,9,10-tetrahydopyrene-2,7-dicarboxylate IRMOF : Isoreticular Metal-organic Framework MOF : Metal-organic Framework
PDO : 1,3-propandiol
