STUDI PREPARASI LAPISAN ZnO, TiO2, DAN ZnO/TiO2 MENGGUNAKAN METODE SCREEN PRINTING BESERTA PENGUJIAN SIFAT FOTOKATALIS
No Thumbnail Available
Date
2023-11-10
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Dalam penelitian ini lapisan ZnO, TiO2, dan ZnO/TiO2 disintesis dengan suhu kalsinasi rendah dan
dikarakterisasi untuk mengamati sifat-sifat yang terkait dengan kinerja fotokatalisis. Sampel
disiapkan dengan mencampur fase gel prekursor ZnO, serbuk TiO2 anatase, triton-x 100, dan
acetylacetone untuk menghasilkan pasta yang digunakan dalam proses deposisi. Lapisan yang
berasal dari pasta kemudian dibuat menggunakan metode screen printing pada substrat kaca dan
dikalsinasi pada suhu 250 °C untuk memfasilitasi kristalisasi ZnO dan menghilangkan bahan
tambahan lainnya. Analisis XRD mengkonfirmasi pembentukan kristal ZnO dan TiO2, meskipun
derajat kristalinitasnya lebih rendah dibandingkan dalam bentuk serbuk/partikulat. Kristalinitas
yang lebih rendah ini kemungkinan berasal dari sisa senyawa organik yang berasal dari pelarut
ataupun surfaktan yang digunakan. Karekteristik termal diobservasi menggunakan karekaterisasi
TGA/DTA dan diketahui bahwa ZnO gel prekursor sudah membentuk ZnO (kristal) pada suhu
150°C, sedangkan untuk sampel dalam bentuk pasta (yaitu sampel ZnO/TiO2) pada suhu 250°C
penguapan senyawa organik belum sepenuhnya terjadi. Morfologi permukaan masing-masing
sampel diamati menggunakan scanning electron microscopy (SEM), analisis Brunauer–Emmett–
Teller (BET), dan pengukuran contact angle. Menariknya, kedua lapisan TiO2 dan ZnO cenderung
memiliki permukaan hidrofobik, sementara ZnO/TiO2 memiliki permukaan hidrofilik. Analisis BET
mengungkapkan bahwa ZnO memiliki luas permukaan spesifik tertinggi berkaitan dengan pertikel
ZnO berukuran nano. Spektrum FTIR mengkonfirmasi keberadaan ikatan kimia yang sesuai dalam
ZnO dan TiO2 serta bahan tambahan lainnya, seperti gugus alkil. Spektrum fotoluminesensi (PL)
menunjukkan emisi biru yang terkait dengan cacat intrinsik seperti kekosongan dan interstitial Zn
dan Ti pada semua sampel. Perbedaan dalam kinerja fotokatalisis antara bentuk film dan
serbuk/partikulat untuk setiap material diamati dan dianalisis. Struktur, morfologi, dan karakteristik
PL semua sampel dikaitkan dengan perilaku fotokatalis mereka dalam degradasi metil biru. Lapisan
ZnO dan ZnO/TiO2 memiliki efisiensi fotokatalitik rendah, bahkan jika hanya menggunakan sinar
UV-A. Ini disebabkan oleh struktur kristal ZnO yang kurang ideal, yang hanya berfungsi sebagai
penyerap sinar UV dan tidak menghasilkan pembawa muatan bebas dengan baik. Intensitas
spektrum emisi di daerah cahaya terlihat tinggi, menunjukkan rekombinasi muatan yang signifikan.
Di sisi lain, lapisan TiO2 tetap efektif dengan efisiensi sekitar 93% (baik dalam adsorpsi maupun
aktivitas fotokatalitik) selama penyinaran. Ini mungkin terkait dengan morfologi lapisan TiO2 yang
mempengaruhi kemampuan interaksinya dengan zat pencemar. Lapisan TiO2 juga memiliki
intensitas emisi yang rendah, menunjukkan rekombinasi muatan yang rendah. Hasil penelitian ini
menunjukkan bahwa perbedaan dalam aktivitas fotokatalisis antara lapisan dan serbuk disebabkan
oleh variasi dalam struktur kristal dan morfologi keduanya. Selain itu, penggunaan bahan tambahan
seperti acetyl aceton, triton-x, dan DI water dalam proses pembuatan lapisan memiliki potensi untuk
mengubah sifat-sifat material tersebut. Selanjutnya, suhu kalsinasi juga memiliki dampak signifikan
terhadap hasil karakterisasi serta aktivitas fotokatalisis lapisan.
Description
Keywords
screen printing; metode sol-gel; film; permukaan hidrofobik, partikel ZnO, TiO2