SINTESIS KOMPOSIT Fe3O4/TiO2-S SEBAGAI FOTOKATALIS MAGNETIK UNTUK REDUKSI ION Cr(VI) PADA PAPARAN RADIASI SINAR TAMPAK

ADINDA DWI AYU, Dra. Eko Sri Kunarti, M.Si., Ph.D.; Dr. Sutarno, M.Si.

2021 | Skripsi | S1 KIMIA

Sintesis komposit Fe3O4/TiO2-S sebagai fotokatalis magnetik untuk reduksi ion Cr(VI) pada paparan radiasi sinar tampak telah dilakukan. Tujuan utama dari penelitian ini adalah memperoleh material fotokatalis TiO2 yang memiliki aktivitas fotokatalitik pada paparan radiasi sinar tampak dan sifat magnetik sehingga mudah dipisahkan dari medium cair. Sintesis material fotokatalis Fe3O4/TiO2-S dilakukan melalui dua tahap. Tahap pertama yaitu sintesis Fe3O4 melalui metode sonokopresipitasi dengan prekurosor garam FeCl3.6H2O dan FeSO4.7H2O, NH4OH sebagai basa pengendap serta natrium sitrat sebagai capping agent. Pada tahap kedua, dilakukan pelapisan TiO2-S pada material Fe3O4 menggunakan metode sol-gel dengan prekursor titanium tetraisopropoksida dan thiourea sebagai sumber sulfur. Komposit Fe3O4/TiO2-S disintesis dengan variasi konsentrasi dopan sulfur 1, 3, 5, dan 7% untuk mengkaji pengaruh konsentrasi dopan sulfur terhadap aktivitas fotokatalitik material. Material hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan Fourier Transform Infra-Red Spectrometer (FTIR), X-Ray Diffractometer (XRD), Transmission Electron Microscope (TEM), Spektrofotometer Spekular Reflektansi UV-visibel, Scanning Electron Microscope with Energy Dispersi X-Ray (SEM-EDX), dan Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Uji aktivitas fotokatalitik dilakukan dengan sistem batch pada reaktor tertutup dengan paparan radiasi sinar UV dan tampak untuk reduksi fotokatalitik ion Cr(VI). Konsentrasi ion Cr(VI) yang tereduksi dianalisis menggunakan metode spektrofotometri UV-visibel dengan pengompleks difenilkarbazida. Hasil penelitian menunjukkan bahwa material komposit Fe3O4/TiO2-S telah berhasil disintesis dengan aktivitas fotokatalitik dan sifat magnetik yang baik. Material komposit Fe3O4/TiO2-S dengan variasi konsentrasi dopan sulfur 1, 3, 5, dan 7% memiliki energi celah pita berturut-turut 2,52; 2,35; 2,27; dan 2,74 eV yang menunjukkan bahwa material fotokatalis responsif terhadap sinar tampak. Hasil uji aktivitas fotokatalitik menunjukkan bahwa material fotokatalis Fe3O4/TiO2-S 5% mampu mereduksi Cr(IV) 98,38% pada paparan radiasi sinar tampak dan 66,75% pada paparan radiasi sinar UV dengan massa fotokatalis 20 mg pada larutan kalium dikromat dengan konsentrasi 20 ppm, pada pH 3, dan waktu penyinaran 120 menit.

Synthesis of Fe3O4/TiO2-S composite as a magnetic photocatalyst for the reduction of Cr(VI) ions under visible light irradiation has been conducted. The main objective of this research was to obtain TiO2 photocatalyst material which has both photocatalytic activity under visible light irradiation and magnetic properties so it is easily separated from the liquid medium. The synthesis of Fe3O4/TiO2-S photocatalyst material was carried out in two steps. The first one was the synthesis of Fe3O4 through the sono-precipitation method using FeCl3.6H2O and FeSO4.7H2O as salt precursors, NH4OH as a precipitating base, and sodium citrate as a capping agent. Finally, TiO2-S was coated on Fe3O4 material using the sol-gel method with titanium tetraisopropoxide precursor and thiourea as sulfur sources. The Fe3O4/TiO2-S composites were synthesized with various sulfur dopant concentrations of 1, 3, 5, and 7% to study the effect of sulfur dopant concentration on the photocatalytic activity of the material. The synthesized materials were characterized using Fourier Transform Infra-Red (FTIR) Spectrometer, X-ray diffractometer (XRD), Transmission Electron Microscope (TEM), UV-Visible Reflectance Spectrophotometer, Scanning Electron Microscope with Energy Dispersion X-Ray (SEM-EDX), and Vibrating Sample Magnetometer (VSM). The photocatalytic activity test was carried out in a batch system in a closed reactor under UV and visible light irradiation for photocatalytic reduction of Cr(VI) ions. The concentration of Cr(VI) ions was analyzed using the UV-Visible spectrophotometry method with diphenylcarbazide as complexing agent. Results showed that the Fe3O4/TiO2-S composite material had been successfully synthesized with good photocatalytic activity and magnetic properties. The Fe3O4/TiO2-S composite materials with varying concentrations of sulfur dopants 1, 3, 5, and 7% had band gap energy of 2.52; 2.35; 2.27; and 2.74 eV, respectively which indicated that the photocatalyst materials are responsive to visible light. The photocatalytic activity results showed that the Fe3O4/TiO2-S 5% photocatalyst material with a mass of 20 mg in the 20 ppm of potassium dichromate solution at pH 3, with the irradiation time of 120 minutes was able to reduce Cr (IV) 98.38% and 66.75 under visible and UV light irradiation, respectively.

Kata Kunci : Fe3O4/TiO2-S, fotokatalis, ion Cr(VI), sinar tampak, reduksi fotokatalitik