SINTESIS KOMPOSIT Fe3O4/TiO2-S DAN UJI AKTIVITASNYA SEBAGAI FOTOKATALIS PADA DEGRADASI KUNING METANIL

JULIANA MIFTAKHUL J, Prof. Dra. Eko Sri Kunarti, M.Si., Ph.D.; Prof. Drs. Sri Juari Santosa, M.Eng., Ph.D.

2022 | Tesis | MAGISTER KIMIA

Sintesis komposit Fe3O4/TiO2-S dan uji aktivitasnya sebagai fotokatalis pada degradasi kuning metanil telah dilakukan. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mendapatkan komposit Fe3O4/TiO2-S dengan cara sintesis dan karakterisasi material komposit, mengkaji pengaruh dopan sulfur terhadap aktivitas fotokatalitik Fe3O4/TiO2-S dan menguji aktivitas fotokatalitik Fe3O4/TiO2-S pada degradasi zat warna kuning metanil. Tahapan pertama yang dilakukan adalah sintesis material Fe3O4 dengan metode kopresipitasi. Tahapan kedua yaitu pelapisan material Fe3O4 dengan TiO2-S dengan metode sol-gel yang diikuti dengan pelakuan termal. Variasi konsentrasi dopan sulfur yang dikaji yaitu 1, 3, 5 dan 7 (%). Hasil sintesis komposit Fe3O4/TiO2-S dikarakterisasi dengan menggunakan FTIR, XRD, TEM, SEM-EDX, DR-UV dan VSM. Selanjutnya, komposit Fe3O4/TiO2-S diuji aktivitasnya pada degradasi zat warna kuning metanil. Larutan kuning metanil yang telah dikatalisis dianalisis absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian menunjukan Fe3O4/TiO2-S memiliki aktivitas fotokatalitik yang responsif terhadap sinar UV dan sinar tampak serta memiliki sifat kemagnetan. Konsentrasi dopan sulfur 1, 3, 5 dan 7 (%) memiliki energi celah pita berturut-turut 2,83; 2,81; 2,76 dan 2,84 (eV). Aktivitas fotokatalitik Fe3O4/TiO2-S 5 % mampu mendegradasi kuning metanil tertinggi pada paparan sinar tampak sebesar 73,44 % dan pada paparan sinar UV sebesar 66,99 % dengan massa fotokatalis 20 mg, pada larutan kuning metanil pH 2, konsentrasi 5 ppm dan waktu penyinaran 180 menit. Penggunaan Fotokatalis Fe3O4/TiO2-S 5 % sebanyak 3 kali pengulangan didapatkan persen degradasi yang cenderung sama dan struktur yang stabil. Kinetika degradasi zat warna kuning metanil mengikuti model kinetika Ho dan McKay dengan tetapan laju reaksi sebesar 0,5251 g mg-1menit-1 pada paparan sinar tampak dan 0,5834 g mg-1 menit-1 pada paparan sinar UV.

Synthesis of Fe3O4 /TiO2 -S composite and its activity as a photocatalyst in the degradation of metanil yellow have been investigated. The aims of this study were to obtain Fe3O4/TiO2-S composites by synthesizing and characterizing composite materials, to examine the effect of sulfur dopans on the photocatalytic activity of Fe3O4/TiO2-S, and to examine the photocatalytic activity of Fe3O4/TiO2-S on the degradation of metanil yellow dye. The first step was the synthesis of Fe3O4 material by the precipitation method The second stage was coating Fe3O4 material with TiO2-S with the sol-gel method followed by thermal treatment. The variation of sulfur dopan was 1, 3, 5, and 7 (%). The synthesized Fe3O4/TiO2-S composites were characterized using FTIR, XRD, TEM, SEM-EDX, DR-UV, and VSM. Furthermore, the Fe3O4/TiO2-S composite was tested for its photoactivity on the degradation of metanil yellow dye. The catalyzed metanil yellow solution was analyzed for absorbance using a UV-Vis spectrophotometer. The results showed that Fe3O4/TiO2-S had a photocatalytic activity that was responsive to UV light and visible light and had magnetic properties. Sulfur dopan concentrations of 1, 3, 5 and 7 (%) had bandgap energies, respectively; 2.83; 2.81; 2.76 and 2.84 (eV). Photoactivity results showed that Fe3O4/TiO2-S 5 % photocatalyst with a mass of 20 mg, in a solution of metanil yellow 5 mg/L at pH 2, with irradiation time of 180 minutes, gave the highest percentage degradation of metanil yellow of 73.44 % and 66.99 %, under visible and UV light exposure, respectively. The use of Fe3O4/TiO2-S 5 % photocatalyst for three repetitions obtained the almost similar percentage of degradation and a stable structure. The degradation kinetics of metanil yellow dye followed the Ho and McKay kinetic model with a reaction rate constant of 0.5251 g mg -1 min - 1 on visible light exposure and 0.5834 g mg -1 minute -1 on exposure to UV light.

Kata Kunci : Fotokatalis, Fe3O4/TiO2-S, kuning metanil, degradasi fotokatalitik, sinar tampak