Peningkatan Kinerja Fotokatalitik TiO2 dalam Mendegradasi Metil Biru dengan Penambahan Senyawa ZnO dan Graphene Oxide (GO)
No Thumbnail Available
Date
2022-10-10
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Titanium dioksida merupakan material semikonduktor yang umum dan paling sering digunakan sebagai senyawa aktif fotokatalis untuk proses penjernihan air. Beberapa sifat unggul TiO2 dibandingkan dengan senyawa oksida logam lainnya adalah luas permukaan aktif yang besar, tidak beracun, memiliki stabilitas yang baik dibawah paparan sinar matahari, dan biaya produksi yang relatif rendah. Walaupun demikian, material TiO2 masih memiliki beberapa kekurangan yang membatasi kinerja sebagai fotokatalis, yaitu hanya dapat bekerja pada rentang sinar UV (celah pita energi ~ 3,2 eV), rekombinasi pembawa muatan yang tinggi, dan rendahnya sifat adsorpsi permukaan. Salah satu cara untuk meningkatkan aktivitas fotokatalitik dari senyawa TiO2 adalah menggabungkannya bersama senyawa lain seperti ZnO dan oksida grafena (GO). Oksida zink memiliki potensial redoks dan mobilitas pembawa muatan yang lebih tinggi serta daerah serapan yang sama dengan TiO2. Penggabungan TiO2 dengan ZnO diharapkan dapat meningkatkan pembawa muatan bebas dan menurunkan peristiwa rekombinasi muatan. Sedangkan senyawa GO memiliki sifat adsorpsi yang tinggi terhadap polutan yang diperankan oleh gugus hidroksil, karbonil dan epoksida. Senyawa TiO2 dengan penambahan ZnO (TiO2/ZnO) dan penambahan GO (TiO2/ZnO/GO) dipelajari dengan mengamati karakteristik struktur, absorpsi, fotoluminesensi, morfologi, dan kandungan senyawa. Peningkatan aktivitas fotokatalis teramati pada degradasi metil biru di dalam larutan dengan penyinaran UV-A, lampu visibel, dan cahaya matahari selama 60 menit. Berdasarkan pengukuran TEM, partikel ZnO terlihat seperti menempel atau mendekorasi partikel TiO2 yang memiliki ukuran yang lebih besar serta terlihat adanya lembaran GO yang menempel. Luas permukaan spesifik meningkat sebesar 68% ketika ditambahkan ZnO dan GO. Senyawa TiO2/ZnO/GO memiliki nilai Zeta Potensial sebesar -17,6 mV yang menandakan kestabilan partikel rendah sehingga dapat menguntungkan dalam proses fotokatalis. Berdasarkan sifat optiknya, TiO2 dan ZnO memiliki daerah serapan dibawah panjang gelombang 400 nm yang menandakan senyawa katalis bekerja dengan optimal pada spektrum UV. Penambahan GO pada senyawa TiO2/ZnO/GO terlihat dari spektrum Raman yaitu adanya puncak pita G dan D yang menunjukkan keberadaan material GO. Selain itu terdapat senyawa lain yang terbentuk yaitu ZnTiO3 yang menandakan adanya pemakaian unsur oksigen. Hasil uji fotokatalis terbaik diperoleh senyawa TiO2/ZnO/GO dengan konstanta degradasi polutan 0,1049 /menit dengan efisiensi 92% dalam waktu 25 menit menggunakan cahaya matahari.
Description
Keywords
senyawa ZnO/TiO2/GO, metode sol-gel, fotokatalis