PREPARASI KOMPOSIT TiO2/SiO2 MENGGUNAKAN AMPAS TEBU SEBAGAI SUMBER SILIKA UNTUK DEGRADASI FOTOKATALITIK METIL JINGGA

DEWI AGUSTININGSIH, Dr. Eko Sri Kunarti, M.Si.; Prof. Dr. Bambang Rusdiarso, DEA.

2020 | Skripsi | S1 KIMIA

Preparasi komposit TiO2/SiO2 menggunakan ampas tebu sebagai sumber silika untuk degradasi fotokatalitik metil jingga telah dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji pemanfaatan abu ampas tebu sebagai sumber SiO2, mempelajari pengaruh penambahan SiO2 sebagai matriks dalam komposit TiO2/SiO2, dan mengevaluasi aktivitas TiO2/SiO2 sebagai fotokatalis untuk degradasi fotokatalitik metil jingga. Penelitian diawali dengan preparasi SiO2 dari abu ampas tebu menggunakan metode sol-gel untuk menghasilkan gel SiO2. Preparasi komposit TiO2/SiO2 dilakukan dengan memasukkan titanium(IV) tetraisopropoksida (TTIP) sebagai prekursor TiO2 dan amonium hidroksida (NH4OH) sebagai agen pengendap pada gel SiO2 menggunakan metode sono-kopresipitasi. Material hasil preparasi dikarakterisasi dengan FT-IR, XRD, SR-UV, XRF, dan SEM-EDX. Uji kinerja fotokatalis dilakukan dengan cara degradasi fotokatalitik terhadap senyawa metil jingga dalam reaktor UV tertutup disertai beberapa variasi perlakuan yakni massa fotokatalis, rasio massa TiO2:SiO2, pH reaksi, waktu penyinaran, jenis fotokatalis, dan pengaruh kondisi gelap. Penentuan hasil degradasi dilakukan menggunakan spektrofotometri UV-Visible. Hasil penelitian menunjukkan SiO2 berhasil diekstraksi dari abu ampas tebu ditinjau dari spektrum FT-IR yang menginformasikan adanya ikatan Si-O-Si dan difraktogram yang mengindikasikan puncak karakteristik dari SiO2 jenis kristobalit. Kadar silika yang dihasilkan dari proses ekstraksi ini sebesar 59,16%. Keberhasilan preparasi komposit TiO2/SiO2 ditinjau dari spektrum FT-IR yang menunjukkan adanya ikatan Ti-O-Si dan difraktogram yang mengindikasikan adanya puncak karakterisitik milik TiO2 anatase dan SiO2 kristobalit. Nilai energi celah pita komposit TiO2/SiO2 (1:1) yang dihasilkan adalah 3,415 eV. Uji aktivitas fotokatalis TiO2/SiO2 menunjukkan bahwa kondisi optimum berada pada pH 3, dengan fotokatalis yang digunakan adalah TiO2/SiO2 (1:1) selama 90 menit. Kondisi optimum digunakan untuk fotodegradasi metil jingga terkatalisis TiO2/SiO2 (1:1) sebanyak 20 mg dengan konsentrasi metil jingga 20 ppm untuk 20 mL larutan dengan hasil 87,43% pada paparan sinar UV. Pengurangan konsentrasi metil jingga juga terjadi melalui proses adsorpsi tanpa paparan sinar UV sebesar 34,95%.

Preparation of TiO2/SiO2 composite with sugarcane bagasse ash as a source of silica for the photocatalytic degradation of methyl orange has been carried out. The purposes of this research were to examine the utilization of bagasse ash as a source of SiO2, study the effect of adding SiO2 as a matrix in TiO2/SiO2 composite, and evaluate the activity of TiO2/SiO2 as photocatalyst for photocatalytic degradation of methyl orange. This research was started by preparation of SiO2 from bagasse ash through sol-gel method to produced SiO2 gel. The preparation of TiO2/SiO2 was conducted by adding titanium(IV) tetraisopropoxide (TTIP) as a precursor of TiO2 and ammonium hydroxide (NH4OH) as a precipitating agent into SiO2 gel by sono-coprecipitation method. The prepared materials were characterized by FT-IR, XRD, SR-UV, XRF, and SEM-EDX. The activity of photocatalyst was evaluated for photocatalytic degradation of methyl orange in a closed reactor under and without UV light with several variations namely photocatalyst mass, TiO2:SiO2 mass ratio, reaction pH, kind of photocatalyst, and irradiation time. The degradation yield was analyzed by UV-Visible spectrophotometry method. The result showed that SiO2 was successfully extracted from bagasse ash according to FT-IR spectra which informed the presence of Si-O-Si bond and diffractogram that indicated the characteristic peaks of SiO2 cristobalite. The content of SiO2 that was produced from this extraction process was 59.16 %. The result also showed that TiO2/SiO2 composite was successfully prepared according to FT-IR spectra which showed the presence of Ti-O-Si bond and diffractogram that indicated the characteristic peaks belonging to TiO2 anatase and SiO2 cristobalite. The band gap energy of TiO2/SiO2 (1:1) composite is 3.415 eV. The optimum condition for photocatalytic degradation was reached when TiO2/SiO2 (1:1) was used at pH 3 for 90 minutes. That optimum condition was used for photodegradation of methyl orange with 20 mg of TiO2/SiO2 (1:1) and 20 ppm of methyl orange for 20 mL solution which gave 87.43% and by adsorption without UV light irradiation which gave 34.95% degradation yield, respectively.

Kata Kunci : abu ampas tebu, fotokatalis, metil jingga, silika, TiO2/SiO2