SINTESIS Fe3O4/TiO2-Ag SEBAGAI FOTOKATALIS UNTUK REDUKSI NITROBENZENA

NI MADE TUSAN D C, Prof. Dra. Eko Sri Kunarti, M.Si., Ph.D. ; Dr. Sutarno, M.Si.

2021 | Skripsi | S1 KIMIA

Sintesis Fe3O4/TiO2-Ag sebagai fotokatalis untuk reduksi nitrobenzena telah dilakukan. Penelitian memiliki tujuan utama yaitu, mengkaji material Fe3O4/TiO2-Ag sebagai fotokatalis yang responsif terhadap sinar tampak dan memiliki sifat kemagnetan serta melakukan uji aktivitasnya untuk reduksi fotokatalitik nitrobenzena. Penelitian diawali dengan sintesis Fe3O4 dengan metode sono-kopresipitasi, dilanjutkan sintesis Fe3O4/TiO2 dengan prekursor titanium tetraisopropoksida (TTIP) dan Fe3O4 dengan metode sol-gel, dan sintesis Fe3O4/TiO2-Ag dengan penambahan logam Ag menggunakan AgNO3 dan asam askorbat sebagai agen pereduksi ion Ag+ pada Fe3O4/TiO2. Material hasil sintesis dikarakterisasi dengan spektrofotometer inframerah (FTIR), difraktometer sinar-X (XRD), spektrofotometer UV-Visibel, spektrofotometer Specular Reflectance UV- Visible (SR UV-Vis), mikroskop transmisi elektron (TEM), Scanning Electron Microscope-Energy Disperse X-Ray (SEM-EDX), dan Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Aktivitas fotokatalis diujikan pada reduksi nitrobenzena pada paparan sinar UV dan sinar tampak. Hasil reduksi dianalisis dengan spektrofotometer UV-Visibel dan GC-MS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Fe3O4/TiO2-Ag berhasil disintesis berdasarkan spektra FTIR yang mengindikasikan serapan ikatan Ti-O-Ti pada 470- 750 cm�1 , dan pola difraksi sinar-X dengan puncak karakteristik Fe3O4 dan TiO2. Material Fe3O4/TiO2-Ag dengan variasi konsentrasi dopan 1, 3, 5 dan 7% memiliki energi celah pita berturut-turut 2,73; 2,72; 2,49 dan 2,63 eV yang menunjukkan bahwa material fotokatalis responsif terhadap sinar tampak. Hasil uji aktivitas fotokatalitik menunjukkan bahwa reduksi fotokatalitik nitrobenzena optimum dicapai menggunakan 20 mg Fe3O4/TiO2-Ag 5% pada 20 mL larutan nitrobenzena dengan konsentrasi 20 ppm, pada pH 7, waktu penyinaran 120 menit, pada suhu ruang. Hasil nitrobenzena yang tereduksi sebesar 93,66% pada paparan sinar tampak dan 17,01% pada paparan sinar UV, dengan anilin sebagai produk utama.

Synthesis of Fe3O4/TiO2-Ag as a photocatalyst for nitrobenzene reduction has been carried out. This research aimed to study Fe3O4/TiO2-Ag material as photocatalyst that responsive to visible light with magnetic properties and test its activity for photocatalytic reduction of nitrobenzene. The research was started by synthesis of Fe3O4 through a sono-coprecipitation method, followed by the synthesis of Fe3O4/TiO2 using titanium tetraisopropoxide (TTIP) and Fe3O4 as precursors through the sol-gel method, and the synthesis of Fe3O4/TiO2-Ag was conducted by doping silver to Fe3O4/TiO2 using AgNO3 and ascorbic acid as a reducing agent for Ag+ ions. The materials were characterized by Fourier- Transform Infrared spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffractometer (XRD), UV- Visible spectrophotometer, Specular Reflectance UV-Visible spectrophotometer (SR UV-Vis), Transmission Electron Microscope (TEM), Scanning Electron Microscope-Energy Disperse X-ray (SEM-EDX), and Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Photocatalyst activity was evaluated for the reduction of nitrobenzene under UV and visible light. The reduction yield was analyzed by UV- Vis spectrophotometry and GC-MS. Results showed that Fe3O4/TiO2-Ag was successfully synthesized based on FTIR spectra which indicated the Ti-O-Ti bond absorption at 470-750 cm�1 and X- ray diffraction pattern with characteristic peaks of Fe3O4 and TiO2. The Fe3O4/TiO2- Ag materials with various dopant concentrations of 1, 3, 5, and 7% gave bandgap energy of 2.73; 2.72; 2.49, and 2.63 eV, respectively revealed that the photocatalyst materials are responsive to visible light. The photoactivity test results showed that the optimum photocatalytic reduction of nitrobenzene was obtained using 20 mg of Fe3O4/TiO2-Ag 5% photocatalyst with 20 mL of nitrobenzene 20 ppm, at pH 7 and room temperature under 120 minutes irradiation. The reduced nitrobenzene yields were 93.66% and 17.01%, under visible and UV light exposure, respectively, with the aniline as the main product.

Kata Kunci : Fotokatalis, Fe3O4/TiO2-Ag, nitrobenzena, reduksi fotokatalitik, sinar tampak