SINTESIS MATERIAL ZnO:Al/TiO2 BESERTA KARAKTERISASINYA SEBAGAI SENYAWA FOTOKATALIS
No Thumbnail Available
Date
2023-10-11
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Seng oksida (ZnO) merupakan salah satu semikonduktor tipe-n yang biasa
digunakan sebagai material fotokatalis, memiliki fleksibilitas tinggi dalam metode
sintesis, dan mobilitas elektron yang tinggi, namun memiliki luas permukaan
kontak kecil. Aktivitas fotokatalis berkaitan dengan luas permukaan aktif yaitu
semakin banyak daerah pertemuan antara polutan (yang terlarut di dalam air)
dengan senyawa katalis. Penambahan doping Al dapat mereduksi ukuran partikel
sehingga dapat meningkatkan luas permukaan aktifnya. Penggabungan ZnO
dengan TiO2 (Titanium dioksida) dapat meningkatkan kemampuan fotokatalitik
dari keduanya berkaitan dengan paduan sifat unggul dari masing-masing metal
oksida. TiO2 memiliki stabilitas yang baik dan luas permukaan aktif yang besar,
sedangkan ZnO memiliki potensial reduksi dan absorpsivitas yang tinggi. Oleh
karena itu, pada penelitian ini dilakukan sintesis material ZnO:Al/TiO2 beserta
karakterisasinya sebagai senyawa fotokatalis. Preparasi serbuk/senyawa
ZnO:Al/TiO2 menggunakan metode sol-gel dengan prekursor zinc acetate
dihiydrate dan doping alumunium nitrat nonahydrate. Variasi antara ZnO:Al dan
TiO2 yang digunakan adalah 1:1 (ZAT), 3:1 (ZA3T), dan 1:0 (ZA) dengan variasi
suhu kalsinasi 150°C dan 450°C. Sehingga variasi yang dihasilkan adalah ZA 15,
ZA 45, ZAT 15, ZAT 45, ZA3T 15, dan ZA3T 45 dalam bentuk serbuk. Variasi
suhu kalsinasi dan komposisi bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu kalsinasi
terhadap sifat fotokatalis sedangkan variasi komposisi dilakukan untuk mengetahui
peran dominan ZnO dan TiO2 terhadap sifat fotokatalitik yang dihasilkan.
Pengujian fotokatalitik dilakukan menggunakan larutan uji MB 3,2 ppm dengan
penyinaran lampu UV-A selama 120 menit. Berdasarkan pengukuran XRD,
struktur kristal ZAT dan ZA3T memiliki struktur kristal gabungan dari ZnO
wurtzite dan TiO2 anatase. Pengaruh suhu kalsinasi menunjukan bahwa ukuran
partikel dan kristal yang lebih kecil dibandingkan penggunakan suhu tinggi,
sehingga luas permukaan aktif semakin besar dan meningkatkan efisiensi
fotokatalis. Dari pengukuran XRF, perbandingan antara ZnO:Al dan TiO2 adalah
1:1 dan 3:1. Morfologi senyawa katalis diketahui dari TEM menunjukkan bahwa
penambahan doping Al dapat mereduksi ukuran partikel ZnO. Suhu kalsinasi tinggi
menyebabkan ukuran partikel mengalami peningkatan. Dari pengukuran zeta
potensial, seluruh material memiliki stabilitas rendah sehingga menguntungkan
fotokatalis, yaitu kemudahan dalam pemisahan senyawa katalis dengan air.
Berdasarkan pengukuran fotoluminesensi, perbedaan komposisi dan suhu kalsinasi
menghasilkan dominasi defect yang berbeda disetiap sampel. Peningkatan suhu
menggunakan suhu tinggi menyebabkan trend dominasi zinc vacancies defect.
Material dengan suhu tinggi memiliki aktivitas fotokatalitik yang lebih rendah
dibandingkan suhu rendah karena oksigen di permukaan menjadi lebih sedikit. Pada
pengujian fotokatalitik, diperoleh hasil yang paling optimum pada material ZAT 15
dengan laju degradasi sebesar 0,033/ menit dengan efisiensi 97%.
Description
Keywords
fotokatalis, ZnO, Alumunium