Sintesis Komposit Fe3O4/ZnO-Ni sebagai Katalis untuk Degradasi Fotokatalitik Tetrasiklin

PUTRI REMBULAN K, Prof. Dra. Eko Sri Kunarti, M.Si., Ph.D. ; Dr. Suyanta, M.Si.

2023 | Skripsi | S1 KIMIA

Sintesis komposit Fe3O4/ZnO-Ni untuk degradasi fotokatalitik tetrasiklin telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh material fotokatalis ZnO yang memiliki aktivitas fotokatalitik pada paparan sinar tampak dan sifat magnetik sehingga mudah dipisahkan dari medium cair. Penelitian diawali dengan sintesis material magnetit (Fe3O4) dengan metode sono-kopresipitasi dilanjutkan dengan pelapisan ZnO pada Fe3O4 dengan perbandingan mol Fe3O4:ZnO 1:6 sehingga terbentuk material Fe3O4/ZnO. Sintesis dilanjutkan dengan penambahan dopan nikel (Ni) pada material Fe3O4/ZnO sehingga terbentuk komposit Fe3O4/ZnO-Ni. Material hasil sintesis dikarakterisasi dengan FT-IR, XRD, SEM-EDX, TEM, VSM dan SR-UV/Vis. Uji aktivitas fotokatalis dilakukan pada degradasi fotokatalitik tetrasiklin dengan sistem batch dalam reaktor tertutup yang dilengkapi dengan sumber sinar tampak dan sinar UV. Hasil degradasi fotokatalitik dianalisis dengan spektrofotometer UV-vis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa material Fe3O4/ZnO-Ni telah berhasil disintesis dan memiliki sifat magnetik dengan momen magnetik sebesar 23,38 emu/g sehingga dapat dipisahkan dari medium cair dengan menggunakan magnet ekternal. Keberhasilan doping Ni dilihat dari data SR UV-vis berupa energi celah pita Fe3O4/ZnO-Ni dengan konsentrasi dopan 1%, 3% dan 5% yang berturut-turut adalah sebesar 2,92; 2,81; dan 2,86 eV sehingga fotokatalis tersebut bersifat responsif terhadap sinar tampak. Hasil uji aktivitas fotokatalitik menunjukkan bahwa material Fe3O4/ZnO-Ni 3% mampu mendegradasi fotokatalitik tetrasiklin secara optimum pada larutan tetrasiklin 30 ppm pada pH 7 dengan massa fotokatalis 20 mg selama 45 menit paparan sinar tampak, dengan hasil degradasi sebesar 99,86%.

Synthesis of Fe3O4/ZnO-Ni composite for catalytic degradation of tetracycline has been carried out. The aims of this research were to obtain Fe3O4/ZnO-Ni photocatalyst material which has photocatalytic activity under visible light exposure and has magnetic properties so therefore it can be easily separated from liquid medium. The research started with the synthesis of magnetite (Fe3O4) material by using sono-coprecipitation method followed by the coating of ZnO on Fe3O4 with mole ratio of Fe3O4:ZnO 1:6 to form Fe3O4/ZnO material. The synthesis was continued by adding nickel (Ni) dopant to the Fe3O4/ZnO material to obtain Fe3O4/ZnO-Ni composite. The synthesized materials were characterized using FT-IR, XRD, SEM-EDX, TEM, VSM, and SR-UV/Vis. The examination of the activity of the photocatalyst was performed on photocatalytic degradation of tetracycline by using batch system in a closed reactor equipped with visible and UV light sources. The result of the photocatalytic degradation was analyzed using UV-Vis spectrophotometer. The result of the research showed that the Fe3O4/ZnO-Ni composite has been successfully synthesized and has magnetic property with a magnetic moment of 23.38 emu/g so it can be separated from the liquid medium using an external magnet. The success of Ni doping was seen in the SR-UV/Vis data from the band gap energy of Fe3O4/ZnO-Ni with the dopant concentration of 1, 3, and 5% were 2,92; 2,81; and 2,86 eV, respectively, which indicated that the photocatalysts are responsive to visible light. The photocatalytic activity results showed that the Fe3O4/ZnO-Ni 3% photocatalyst material was capable of optimally photocatalytic degradation of tetracycline in 30 ppm tetracycline solution at pH 7 with a photocatalyst mass of 20 mg for 45 min of visible light exposure, with a degradation yield of 99.86%.

Kata Kunci : degradasi, Fe3O4/ZnO-Ni, fotokatalis, tetrasiklin, sinar tampak