KARAKTERISASI STRUKTUR KRISTAL DAN SIFAT KEMAGNETAN PADA NANOPARTIKEL Mn0,5Zn0,5Fe2O4 YANG DIENKAPSULASI DENGAN POLYETHYLENE GLYCOL (PEG-4000) DAN SILIKA

EDWIN LAISINA, Dr. Edi Suharyadi, M.Eng

2016 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Pada penelitian ini telah berhasil dilakukan sintesis nanopartikel Mn0,5Zn0,5Fe2O4 menggunakan metode kopresipitasi dan proses enkapsulasinya dengan variasi konsentrasi polyethylene glycol (PEG-4000) dan silika. Hasil karakterisasi X-Ray Diffraction (XRD) menunjukkan bahwa nanopartikel Mn0,5Zn0,5Fe2O4 memiliki struktur kristal spinel campuran. Terdapat fasa lain selain fasa Mn0,5Zn0,5Fe2O4 hasil sintesis yaitu fasa alfa-Fe2O3 sebelum dan sesudah dienkapsulasi dengan PEG-4000 dan silika. Pada enkapsulasi dengan silika muncul puncak bidang difraksi baru (222) yang merupakan kristal. Ukuran partikel Mn0,5Zn0,5Fe2O4 sebelum dan sesudah dienkapsulasi dengan PEG-4000 (konsentrasi 50%) dan silika (konsentrasi 50%), masing-masing sebesar 27,8lebihkurang0,3 nm; 19,1lebihkurang0,1 nm dan 32,8lebihkurang0,6 nm. Hasil karakterisasi Transmission Electron Microscopy (TEM) menunjukkan bahwa sebelum dienkapsulasi dengan PEG-4000 dan silika, terjadi aglomerasi dan sesudah dienkapsulasi dapat mengurangi aglomerasi. Hasil karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FTIR) menunjukkan bahwa nanopartikel Mn0,5Zn0,5Fe2O4 yang dienkapsulasi dengan PEG-4000 terjadi pergeseran pada bilangan gelombang 2878,00 cm-1 menjadi 2885,51 cm-1 pada gugus fungsi C-H dan bilangan gelombang 1103,28 cm-1 menjadi 1111,00 cm-1 pada gugus fungsi C-O-C. Kedua gugus fungsi tersebut merupakan ikatan penyusun PEG-4000. Ikatan metal oksida (M-O) bergeser pada bilangan gelombang 578,64 cm-1 menjadi 570,93 cm-1 yang merupakan pola seragam dari Mn0,5Zn0,5Fe2O4. Terenkapsulasinya Mn0,5Zn0,5Fe2O4 dengan silika ditunjukkan pada bilangan gelombang 1049,28 cm-1; 779,24 cm-1; dan 471,00 cm-1 yaitu gugus fungsi Si-O-Si (stretching). Hasil karakterisasi sifat kemagnetan nanopartikel Mn0,5Zn0,5Fe2O4 dengan Vibrating Sample Magnetometer (VSM), menunjukkan bahwa nilai koersivitas, magnetisasi (pada H =15 kOe), dan magnetisasi remanen adalah 47,6 Oe; 10,4 emu/g; 1,4 emu/g dan sesudah dienkapsulasi dengan PEG-4000 dan silika menurun, masing-masing sebesar 45,8 Oe; 45,6 Oe; 10,3 emu/g; 1,3 emu/g; 0,3 emu/g; dan 0,1 emu/g.

In this research has been successfully Mn0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles synthesis using co-precipitation method and their encapsulation by varying the concentration of polyethylene glycol (PEG-4000) and silica. The result of X-Ray Diffraction (XRD) characterization showed that Mn0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles was mix spinel crystal structure. There was a phase other than Mn0.5Zn0.5Fe2O4 phase synthesized that alpha-Fe2O3 phase before and after encapsulated with PEG-4000 and silica. Encapsulation of silica has showed a new diffraction peak (222) because silica was crystal. Mn0.5Zn0.5Fe2O4 particle size before and after encapsulated with PEG-4000 (50% concentration) and silica (50% concentration) was 27.28moreandless0.3 nm; 19.13moreandless±0.1 nm and 32.75moreandless±0.6 nm, respectively. The result of Transmission Electron Microscopy (TEM) characterization showed that before encapsulated with PEG-4000 and silica, occur agglomeration, meanwhile after encapsulated, the agglomeration was reduced. The result of Fourier Transform Infra Red (FTIR) characterization showed that Mn0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles encapsulated with PEG-4000 there was shift in the wavenumbers 2878.00 cm-1 to 2885.51 cm-1 in the functional groups C-H and wavenumbers 1103.28 cm-1 to 1111.00 cm-1 in the functional groups C-O-C. Both of those functional groups was a constituent bond PEG-4000. Bonding metal oxide (M-O) was shift the wavenumbers 578.64 cm-1 to 570.93 cm-1, which was an uniform pattern of Mn0.5Zn0.5Fe2O4. Mn0.5Zn0.5Fe2O4 encapsulated with silica was shown in the wavenumbers 1049.28 cm-1; 779.24 cm-1; and 471.00 cm-1, which is the functional groups Si-O-Si (stretching). The characterization result of Mn0.5Zn0.5Fe2O4 magnetic properties with Vibrating Sample Magnetometer (VSM) showed that the values of coercivity, magnetization (at H = 15 kOe) and remnant magnetization was 47.55 Oe, 10.41 emu/g, 1.40 emu/g. After Mn0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles encapsulated with PEG-4000 and silica was decreased amounting to 45.80 Oe, 45.64 Oe, 10.32 emu/g, 1.34 emu/g, 0.28 emu/g and 0.07 emu/g, respectively.

Kata Kunci : Mn0,5Zn0,5Fe2O4, enkapsulasi, PEG-4000, silika, kopresipitasi/Mn0.5Zn0.5Fe2O4, encapsulation, PEG-4000, silica, co-precipitation