PENINGKATAN EFEKTIVITAS FOTO-OKSIDASI ION LOGAM BERAT Pb(II) DALAM MEDIA AIR DI BAWAH PAPARAN SINAR TAMPAK DENGAN KATALIS TiO2 TERDOPING ATOM S DAN N

NANDA ALZETA PRATAMA, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, MS ; Dr.rer.nat. Adhitasari Suratman, S.Si., M.Si.

2022 | Tesis | MAGISTER KIMIA

Pada penelitian ini, telah dilakukan upaya peningkatan efektivitas foto-oksidasi ion Pb(II) di bawah paparan sinar tampak yang terkatalisis TiO2 dengan cara doping atom S dan N pada fotokatalis TiO2 tersebut. Proses doping TiO2 dilakukan dengan menggunakan metode hidrotermal di dalam autoclave dengan menggunakan H2SO4 dan HNO3 dengan konsentrasai yang bervarasi, sehingga diperoleh jumlah atom dopan S dan N yang juga bervariasi. Fotokatalis yang terdoping S dan N dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, SRUV dan SEM-EDX. Aktivitas fotokatalitik TiO2 terdoping S dan N di bawah paparan sinar tampak, diuji untuk proses foto-oksidasi ion Pb(II). Dalam proses foto-oksidasi tersebut juga dilakukan optimasi waktu penyinaran, massa fotokatalis, dan pH larutan. Konsentrasi ion Pb(II) dalam larutan ditentukan dengan AAS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa doping atom S,N pada fotokatalis TiO2 telah berhasil dilakukan, yang mampu menurunkan energi celah pita dan meningkatkan aktivitas TiO2 di bawah paparan sinar tampak. Peningkatan aktivitas TiO2 terdoping S,N tersebut dipengaruhi oleh jumlah atom dopan S,N. Fotokatalis dengan perbandingan mol N:S (1 : 3), memiliki aktivitas pada foto-oksidasi ion Pb(II) yang paling tinggi. Foto-oksidasi ion Pb(II) 20 mg/L dalam 20 mL larutan yang maksimum yaitu sebesar 95,20%, dapat dicapai dengan penggunaan fotokatalis TiO2-S,N (1 : 3) sebanyak 10 mg, dalam waktu penyinaran 30 menit, dan pH larutan 7. Foto-oksidasi ion Pb(II) terkatalisis TiO2-S,N dengan adanya sinar tampak terindikasi membentuk padatan PbO2, yang lebih aman daripada ion Pb(II).

In this study, an effort to increase the effectiveness of photo-oxidation of Pb(II) ions under visible light irradiation over TiO2, has been carried out by doping S and N atoms on the TiO2. The TiO2 doping process was carried out by hydrothermal method in an autoclave using H2SO4 and HNO3 with various concentrations, obtaining various amounts of S and N dopants. The S and N doped photocatalysts were characterized using XRD, FTIR, SRUV and SEM-EDX. The photocatalytic. activity of S and N doped TiO2 under visible light was tested for the photo-oxidation of Pb(II) ions. Optimizations of irradiation time, photocatalyst mass, and solution pH were also conducted in the photo-oxidation process. The concentration of Pb(II) ions in the solution was measured by using AAS. The research results showed that the doping of S,N atoms on the TiO2 has been successfully conducted, that is able to decrease the band gap energy and the increase of TiO2 activity under visible light irradiation. The activity improvement was affected by TiO2 doped with S and N atom. Photocatalyst with mole ratio of S;N (1 : 3) showed highest activity on the photooxidation of Pb(II) ions that was 86.97%. The maximum photo-oxidation of Pb(II) 20 mg/L in 20 mL of the solution, 95.2%, could be reached by using TiO2-S,N (1 : 3) photocatalys 10 mg, in 30 minutes of the irradiation time, and solution pH of 7. Photo-oxidation of Pb(II) ions over TiO2-S,N in the presence of visible light was indicated to form PbO2 which is safer than Pb(II) ions.

Kata Kunci : nitrogen doping, sulfur doping, Pb(II) photooxidation, visible light, TiO2