KO-DOPING TiO2 DENGAN ATOM S DAN Co (TiO2-S-Co) DARI SUMBER TUNGGAL UNTUK MENINGKATKAN AKTIVITAS FOTOKATALITIKNYA DI BAWAH IRADIASI SINAR TAMPAK DALAM DEGRADASI ZAT WARNA REMAZOL BLACK

RISKA DWIYANNA, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, M.S; Prof. Drs. Roto, M.Eng., Ph.D.

2022 | Disertasi | DOKTOR KIMIA

Dalam rangka mengembangkan fotokatalis yang aplikatif di bawah sinar matahari secara efisien dan efektif untuk penghilangan zat warna Remazol black yang berbahaya, pada penelitian ini telah dilakukan ko-doping fotokatalis TiO2 dengan atom S dan Co dari sumber tunggal CoSO4 (TiO2−S−Co) dengan metode sol-gel. Dalam penelitian ini telah dipelajari pengaruh konsentrasi kodopan S dan Co terhadap karakter dan aktivitas fotokatalitik TiO2 di bawah sinar tampak, yang dibandingkan dengan karakter dan aktivitas fotokatalitik TiO2 terdoping S (TiO2−S), TiO2 terdoping Co (TiO2−Co) dan TiO2 terko-doping S dan Co dari sumber dopan ganda (TiO2−S/Co). Fotokatalis yang diperoleh dikarakterisasi menggunakan difraktometer sinar-X, spektrofotometer infra merah, scanning electron microscope-energy dispersive X-ray, dan spektrofotometer specular reflectance UV-Vis. Uji aktivitas fotokatalis terko-doping S dan Co dilakukan untuk fotodegradasi zat warna Remazol black dengan cara optimasi pH larutan, massa fotokatalis, dan waktu penyinaran. Hasil penelitian menunjukkan TiO2 terko-doping S dan Co dari prekursor tunggal (TiO2−S−Co) menghasilkan penurunan energi celah pita (Eg) yang paling efektif dibandingkan fotokatalis TiO2−S, TiO2−Co, dan TiO2−S/Co. Penurunan Eg TiO2 yang maksimum diperoleh pada konsentrasi kodopan S dan Co sebesar 8% (b/b) yaitu 2,77 dari 3,20 eV. Proses ko-doping S dan Co dari sumber tunggal pada TiO2 berhasil meningkatkan aktivitas fotokatalitik di bawah iradiasi sinar tampak yang dikontrol oleh kadar S dan Co. Kadar S dan Co yang menghasilkan fotodegradasi maksimal adalah 8% (b/b). Fotodegradasi zat warna Remazol black 20 mg L−1 terkatalisis TiO2−S−Co (8%) di bawah sinar tampak yang paling efektif diperoleh pada pH 3,0, massa fotokatalis 1,0 g L−1, dan waktu penyinaran 90 menit. Fotokatalis TiO2−S−Co (8%) yang diaplikasikan untuk fotodegradasi zat warna Remazol black hingga 3 kali penggunaan masih memberikan efektivitas yang cukup baik.

In order to develop an efficient and effective photocatalyst applicable under the sun light for the removal of hazardous Remazol black dye, in this study, the TiO2 photocatalyst co-doped with S and Co atoms from a single precursor of CoSO4 (TiO2−S−Co) was prepared using the sol-gel method. In this research, the effect of S and Co concentration on the character and photocatalytic activity of TiO2 under visible light were studied, which was compared with the character and photocatalytic activity of S-doped TiO2 (TiO2−S), Co-doped TiO2 (TiO2−Co), and S, Co co-doped TiO2 from double dopant sources (TiO2−S/Co). The obtained photocatalysts were characterized using X-ray diffractometer, infrared spectrophotometer, scanning electron microscope-energy dispersive X-ray, and specular reflectance UV-Vis. The photocatalytic activity test of co-doped S and Co was carried out for photodegradation of Remazol black dye after optimizing the pH of the solution, photocatalytic mass, and irradiation time. The results showed that S and Co doped TiO2 from a single precursor (TiO2−S−Co) resulted in the most effective reduction in band gap energy compared to TiO2−S, TiO2−Co, and TiO2−S/Co photocatalysts. The maximum decrease in Eg of TiO2 was obtained at 8% (w/w) of S and Co co-dopant concentrations, which resulted decrease in Eg 2.77 from 3.20 eV. The co-doping of S and Co from a single source on TiO2 was successful in increasing the photocatalytic activity under visible light irradiation controlled by S and Co amount. The concentration of S and Co that produced maximum photodegradation was 8% (w/w). The most effective photodegradation activity of 20 mg L−1 of Remazol black catalyzed by TiO2−S−Co (8%) under visible light was obtained at pH 3.0, photocatalyst mass of 1.0 g L−1, and irradiation time of 90 minutes. Photocatalyst of TiO2−S−Co (8%) which was applied for photodegradation of Remazol black dye for 3 cycle of use still gave a fairly good effectiveness.

Kata Kunci : Photodegradation, photocatalyst, Remazol black, TiO2, S and Co co-doped TiO2.