SINTESIS FOTOKATALIS Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu UNTUK DEGRADASI NITROBENZENA

AISYIAH R P U, Dr. Eko Sri Kunarti, M.Si; Prof. Dr. Nuryono, M.S.

2018 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu sebagai fotokatalis untuk degradasi nitrobenzena telah berhasil disintesis dengan metode co-presipitasi dan sol-gel. Penelitian ini dimulai dengan sintesis magnetit dan dilanjutkan dengan pelapisan silika pada magnetit melalui metode co-presipitasi dan sonikasi. Doping Cu pada TiO2 disintesis dengan metode sol-gel yang dilanjutkan dengan kalsinasi pada temperatur 500 oC. Hasil sintesis material dikarakterisasi dengan Fourier Transform Infra Red spectrophotometer (FTIR), X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray spectrophotometer (SEM-EDX), UV-Specular Reflectance Spectrophotometer (SR-UV), Tranmission Electron Microscope (TEM). Medan magnet eksternal digunakan untuk memisahkan nanokomposit pada medium air. Pengujian aktivitas nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu dilakukan pada degradasi nitrobenzena melalui sistem batch pada paparan sinar UV dan sinar tampak. Konsentrasi nitrobenzena hasil degradasi dengan nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu dianalisis dengan spekrofotometer UV-Visibel. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu memiliki sifat magnetik dan dapat dipisahkan dengan larutan menggunakan medan magnet eksternal. Nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu memiliki kemampuan fotodegradasi nitrobenzena yang lebih baik di bawah paparan sinar tampak daripada sinar UV. Kondisi optimum untuk degradasi nitrobenzena adalah dengan nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu 1% dengan energi celah pita sebesar 3,028 eV yang responsif terhadap sinar tampak. Studi kinetika fotodegradasi menunjukkan bahwa reaksi mengikuti model kinetika orde pertama semu Langmuir-Hienshelwood dengan nilai kontanta laju fotodegradasi sebesar 0,0395 menit-1. Hasil analisis dengan spektrofotometer UV-Visibel menunjukkan bahwa nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu 1% mampu mendegradasi nitrobenzena sebesar 94,28% di bawah radasi sinar tampak pada pH 10 dan pada waktu reaksi 60 menit. Pengujian penggunaan kembali nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu 1% dilakukan sebanyak 4 kali pengulangan dengan hasil degradasi nitrobenzena menunjukkan sedikit perbedaan dengan siklus pertama degradasi.

Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu nanocomposite as photocatalyst for nitrobenzene degradation was succesfully sintesized by co-precipitation and sol-gel methods . The research was started by preparation of magnetite and followed by covering magnetite by silica using co-precipitation and sonication method. The preparation of Cu-doped TiO2 was carried out by sol-gel method followed by calcination at 500 oC. The syntesized materials were characterized by using the Fourier Transform Infra Red spectrophotometer (FTIR), X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray spectrophotometer (SEM-EDX), UV-Specular Reflectance Spectrophotometer (SR-UV), and Tranmission Electron Microscope (TEM). An external magnetic bar was used to separate the nanocomposite in aquous media. Photocatalytic activity of Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu nanocomposite was evaluated in a batch system under UV and visible light irradiaion. The nitrobenzene concentration was analyzed by using spectrophotometer UV-Visible. The results showed that Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu nanocomposite had a good magnetic characteristic and it can be effectively separated from solutin under influence of external magnetic force. Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu nanocomposite had a better nitrobenzene fotodegradation activity under visibe light irradiation than under UV light irradiation. The optimum conditions for nitrobenzene degradation used Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu 1% nanocomposite with band gap energy 3,028 eV under visible light irradiation. Kinetic study of its photodegradation shows that the reaction followed the pseudo first order by Langmuir-Hienshelwood with rate constant 0,0395 minute-1. The UV-Visible analyzing indicated that Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu 1% nanocomposite could degradate nitrobenzene until 94,28% under visible light irradiation, at pH 10, and time of reaction 60 minutes. The recyclability of Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu 1% nanocomposite was also investigated after 4 successive runs, in which nitrobenzene degradation performances showed a slight difference with the first degradation cycle.

Kata Kunci : nanokomposit Fe3O4/SiO2/TiO2-Cu; degradasi; nitrobenzena