Kajian Teoritis Interaksi TiO2-Zeolit Menggunkan Metode Semiempiris MNDO, AM1, dan PM3

Kajian Teoritis Interaksi TiO²-Zeolit Menggunkan Metode Semiempiris MNDO, AM1, dan PM3

METODOLOGI

v  Pembuatan supersel struktur zeolit

Pembuatan supersel struktur zeolit dilakukan dengan mengunduh berkas abw.cif dari situs database zeolit [6]. Berkas yang diunduh dibuat superselnya dengan menggunakan perangkat lunak Avogadro [7]. Supersel dibuat dengan melakukan pengulangan sumbu xyz .

2×1×2 dan ditambahkan sejumlah atom H sesuai dengan kondisi pH 3. Struktur baru yang diperoleh disimpan dalam bentuk berkas xyz.

q   Perhitungan energi tunggal awal struktur zeolit

Perhitungan energi tunggal awal struktur zeolit dilakukan dengan membuat berkas masukan untuk metode semiempiris.

q  Impregnasi struktur tunggal TiO² pada permukaan zeolit

dilakukan dengan mengunduh berkas xyz hasil dari tahap awal. Berkas xyz tersebut kemudian dibuka dengan perangkat lunak Avogadro dan disalinkan struktur TiO² (rutile) yang diunduh dari internet pada permukaan struktur zeolit.

q  Perhitungan energi tunggal struktur TiO²-zeolit

Perhitungan energi tunggal struktur TiO²-zeolit dilakukan dengan membuat berkas masukan baru untuk masing-masing orientasi TiO². Berkas masukan dibuat dengan membuka berkas xyz baru struktur TiO²-zeolit dengan perangkat lunak Text Editor kemudian ditambahkan kode sumber untuk masing-masing metode.

q  Pembuatan Supersel Struktur Zeolit

Fungsi penambahan atom-atom hidrogen adalah untuk menetralkan muatan-muatan yang berada pada tepi supersel struktur zeolit. Hidrogen yang ditambahkan secara otomatis sesuai pH 3 sebanyak 48 atom.

Besarnya struktur yang digambarkan akan mempengaruhi proses perhitungan, karena perhitungan energi meninjau interaksi antar atom dalam molekul. Oleh karena itu dalam penelitian ini digunakan pengulangan sumbu xyz 2×1×2 seperti bentuk b pada Gambar

2karena dianggap sudah cukup baik untuk menggambarkan bentuk permukaan zeolit yang nantinya akan berinteraksi dengan TiO².

Tabel 1.Perhitungan energi struktur supersel zeolit

Energi pada perulangan sumbu xyz (Eh)

2×2×1 2×1×2 1×2×2

MNDO             -1.176,22         -1.176,45         -1.150,59

AM1    -1.138,24         -1.163,86         -1.138,24

PM3     -1.069,23         -1.069,28         -1.045,46

q  Perhitungan Energi Tunggal Awal Struktur Zeolit

Metode semiempiris dalam penelitian ini menggunakan dasar perhitungan RHF (Restricted Hartree-Fock) yang sesuai untuk struktur molekul dengan multiplisitas 1, dimana struktur zeolit yang dibentuk seluruh atomnya berpasangan sehingga multiplisitasnya 1.

Tabel 2.Data perhitungan energi zeolit
Siklus SCF       Total waktu perhitungan (s)   Energi (Eh)    
MNDO            11        162,74             -1.176,45        
AM1    10        160,18             -1.163,45        
PM3    11        169,96             -1.069,28

Perhitungan Energi Tunggal Awal Struktur Zeolit

Metode semiempiris dalam penelitian ini menggunakan dasar perhitungan RHF (Restricted Hartree-Fock) yang sesuai untuk struktur molekul dengan multiplisitas 1, dimana struktur zeolit yang dibentuk seluruh atomnya berpasangan sehingga multiplisitasnya 1.

Tabel 3.Data perhitungan energi TiO²-zeolit

Energi (Eh)

Orientasi xy    Orientasi xz

MNDO             -145.490,07     -147.201,82

AM1    -145.482,00     -147.193,60

PM3     -141.060,07     - 142.747,16

KESIMPULAN
Interaksi TiO²-zeolit secara komputasi menggambarkan orientasi xz struktur TiO² terhadap permukaan struktur zeolit merupakan orientasi terbaik yang menghasilkan energi terendah dari struktur TiO²-zeolit.

Daftar pustaka

ž  1.Alwash A. H., Ahmad Z. A., and Norli I., 2013, TiO²-Zeolite Y Catalyst Prepared UsingImpregnation and Ion-Exchange Method for Sonocatalytic Degradation of Amaranth Dyein Aqueous Solution, J. World Academy of Science, 78, pp. 782-790.

ž  2.Kumar, B. V. S., C. P. Sajan, K. M. L. Rai, and K. Byrappa, 2010, Photocatalytic Activityof TiO² AlPO⁴-5 Zeolites for the Degradations of Indigo Caramine Dye, J. ChemicalTechnology, 17, pp. 191-197.

ž  3.Nikazar, M., K. Gholivand, and K. Mahanpoor, 2007, Enhancement of PhotocatalyticEfficiency of TiO² by Supporting on Clinoptilolite in the Decolorization of Azo DyeDirect Yellow 12 Aqueous Solutions, Journal Chinese Chemical Society, 54, pp. 1261-1268.

ž  4.Indriadi N., 2006, Kajian Teoritis Reaksi Dekomposisi Senyawa Eritromisin A dan ^Δ6,7-Anhidroeritromisin A dengan Metode Semiempiris CNDO, Skripsi, UGM, Yogyakarta.

ž  5.Darkhovskii, M. B., A. M. Tokmachev, and A. L. Tchougreéff, 2006, MNDOParameterized Hybrid SLG/SCF Method as Used for Molecular Modeling of Zn(II)Complexes, J. Quantum Chemistry, 106, pp. 2268-2280.

ž  6.Ch. Baerlocher and L.B. McCusker, Database of Zeolite Structures: http://www.iza-structure.org/databases/

ž  7.Hanwell, M. D., D. E. Curtis, D. C. Lonie, T. Vandermeersch, E. Zurek and G. R.Hutchison, 2012, Avogadro: an advanced semantic chemical editor, visualization, andanalysis platform, Journal of Cheminformatics, 4:17, pp. 1-17.

ž  8.Valeev, E. F., 2014, A library for the evaluation of molecular integrals of many-bodyoperators over Gaussian functions, Version 2.0.5, http://libint.valeyev.net/.