Katalis

a.       Pengertian Katalis

Definisi katalisator, pertama kali ditemukan oleh Ostwald, yaitu suatu substansi yang mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa mengubah besarnya energi yang menyertai reaksi tersebut. Lebih lanjut, Ostwalt (1902) mendefinisikan katalisator sebagai substansi yang mengubah laju suatu reaksi tanpa terdapat sebagai produk akhir reaksi. Bell (1941), menjelaskan substansi yang dapat disebut sebagai katalisator suatu reaksi adalah ketika sejumlah tertentu substansi ditambahkan maka akan mengakibatkan laju reaksi bertambah dari laju pada keadaan stoikiometri biasa. Semua definisi diatas memasukkan kategori katalisator sebagai substansi yang menaikkan laju reaksi dan hal ini tidak mengganggu keseimbangan.

Menurut Triyono (1994), penggolongan katalisator didasarkan pada fase-fasenya yaitu homogen (dalam fase) dan heterogen (pada antar muka dari dua fase). Umumnya katalis heterogen lebih disukai daripada homogen karena pemisahan dan penggunaan kembali katalis setelah reaksi dengan katalis homogen sering sulit dilakukan.

 Pada katalis heterogen, variabel lebih terpusatkan pada sifat-sifat kimia permukaan. Pertama-tama yang perlu ditentukan sebelum menentukan katalisator yang akan dipakai dalam suatu reaksi adalah sifat-sifat reaktan, produk yang terlibat dalam reaksi, dan sifat-sifat permukaan katalisator yang mencakup sifat  kimia dan fisikanya. Katalis heterogen yang sering digunakan dalam sebuah reaksi berupa katalis logam-pengemban. Katalis logam-pengemban dapat berupa monometal, bimetal dan sebagainya.

b.      Katalis Bimetal

Suatu campuran logam biasanya berupa paduan logam atau senyawa interlogam dari dua logam aktif katalitik atau salah satu diantaranya, dimana kedua komponen berada dalam jumlah yang relatif besar.

Banyak hal yang ditunjukkan dalam penggunaan katalis campuran logam untuk berbagai reaksi. Hal ini berdasarkan kenyataan  bahwa katalis campuran logam dapat menunjukkan reaktivitas dan selektivitas yang lebih besar daripada apabila logam tersebut digunakan secara sendiri-sendiri.

Kehadiran logam kedua dapat juga mempunyai pengaruh yang kuat pada selektivitas reaksi. Sebagai contoh, penambahan tembaga (Cu) dalam katalis nikel

(Ni) yang digunakan dalam dehidrogenasi sikloheksana dan hidrogenolisis etana. Diketahui bahwa penambahan sejumlah kecil tembaga (Cu) berpengaruh besar pada hidrogenolisis tetapi mempunyai pengaruh yang kecil pada reaksi dehidrogenasi. Pengaruh geometri dan elektronik merupakan pertimbangan penting dalam katalis campuran logam. Kepentingan masing-masing faktor dipengaruhi oleh sifat dan reaksi yang akan dikatalisis. 

c.       Katalis Sistem Logam-Pengemban

Logam-logam golongan transisi sangat aktif untuk katalis, tetapi dalam keadaan murni diperlukan biaya yang sangat tinggi untuk mendapatkan perbandingan luas permukaan dan volume yang besar. Cara yang mudah untuk mendapatkan katalis yang mempunyai luas permukaan komponen aktif yang luas dan mudah dalam pemakaian adalah dengan mendispersikan komponen aktif pada pengemban (bahan yang mempunyai luas permukaan yang tinggi). Cara ini dapat menghasilkan katalis dengan efisiensi yang tinggi, luas permukaan spesifik logam maksimum, menaikkan stabilitas termal sehingga waktu hidup katalis menjadi lebih lama, dan menghasilkan katalis yang mudah diregenerasi.

            Pemilihan pengemban merupakan langkah awal yang sangat penting dalam proses pembuatan katalis logam-pengemban. Pengemban akan menentukan luas permukaan, porositas, stabilitas, aktifitas dan selektifitas katalis. Bahan pengemban yang banyak digunakan pada industri adalah pengemban aktif, misalnya alumina, silika alumina dan zeolit. Katalis logam-pengemban umumnya disiapkan dengan memaksa logam bergabung dengan bahan pengemban. Bahan pengemban kemudian dikeringkan, dikalsinasi, dioksidasi dan kemudian direduksi sehingga diperoleh katalis logam-pengemban.

            Ada beberapa macam metode preparasi untuk menempatkan komponen aktif logam ke dalam pengemban. Moss mengelompokkan metode preparasi menjadi 4 macam yaitu metode impregnasi, pertukaran ion, copresipitasi, dan deposisi. Dua metode yang paling umum digunakan adalah impregnasi dan pertukaran ion.

Prinsip impregnasi adalah memasukkan katalis logam secara paksa ke dalam rongga-rongga pengemban. Impregnasi juga merupakan prosedur yang umum untuk membuat katalis bimetal. Katalis bimetal dapat dibuat dengan coimpregnasi yaitu kedua garam logam dimasukkan dalam waktu yang sama atau dengan impregnasi terpisah yaitu garam logam pertama dimasukkan kemudian diikuti garam logam ke-dua. Dalam coimpregnasi, letak dan sifat logam dalam pengemban tergantung pada jenis garam prekursor yang digunakan dan kecenderungan untuk membentuk paduan dua komponen. 

Pertukaran ion atau disebut juga metode adsorpsi pada larutan yang pada prinsipnya adalah menukarkan kation-kation yang terdapat pada situs-situs aktif pada pengemban dengan katalis logam. Pertukaran ion dapat juga digunakan untuk membuat katalis bimetal.