SINTESIS Fe3O4/TiO2-Ag DAN UJI AKTIVITASNYA SEBAGAI FOTOKATALIS UNTUK DEGRADASI KUNING METANIL DI BAWAH PAPARAN RADIASI SINAR TAMPAK

ZAINA ROHAYATI, Prof. Eko Sri Kunarti, M.Si., Ph.D ; Prof. Dr. Bambang Rusdiarso, DEA

2023 | Tesis | MAGISTER KIMIA

Sintesis Fe3O4/TiO2-Ag sebagai fotokatalis magnetik, karakterisasi dan pengujian fotoaktivitas telah dilakukan. Penelitian bertujuan untuk mendapatkan komposit Fe3O4/TiO2-Ag, mengkaji pengaruh dopan Ag terhadap karakter Fe3O4/TiO2-Ag dan pengujian aktivitasnya untuk degradasi fotokatalitik zat warna kuning metanil. Penelitian di awali dengan sintesis partikel Fe3O4 secara sonokopresipitasi menggunakan prekursor FeCl3.6H2O dan FeSO4.7H2O, NH4OH sebagai agen pengendap, natrium sitrat sebagai agen penstabil. Partikel Fe3O4 hasil sintesis kemudian dilapisi dengan TiO2-Ag melalui metode sol-gel yang diikuti perlakuan termal dengan TTIP sebagai prekursor dan AgNO3 sebagai sumber dopan Ag pada konsentrasi yang bervariasi. Komposit Fe3O4/TiO2-Ag hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan metode FTIR, XRD, TEM, SEM-EDX, VSM dan DR UV-Visibel. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Fe3O4/TiO2-Ag memiliki aktivitas fotokatalitik, responsif terhadap radiasi sinar UV dan sinar tampak serta memiliki sifat magnetik. Komposit Fe3O4/TiO2-Ag dikonfirmasi keberadaannya melalui munculnya puncak Fe3O4, anatase dan Ag pada difraktogram sinar-X. Spektra DR UV-Vis menunjukkan bahwa Fe3O4/TiO2-Ag responsif terhadap sinar tampak. Nilai energi celah pita Fe3O4/TiO2-Ag dengan konsentrasi dopan Ag 1%, 3%, 5% dan 7% secara berurutan sebesar 2,88; 2,84; 2,54 dan 2,85 eV. Hasil pengujian aktivitas fotokatalitik Fe3O4/TiO2-Ag menunjukkan bahwa kuning metanil dapat terdegradasi secara optimum pada pH 2 dengan waktu reaksi selama 180 menit dan massa fotokatalis sebanyak 20 mg. Fotokatalis Fe3O4/TiO2-Ag memiliki kemampuan degradasi paling tinggi pada konsentrasi dopan 5% dengan hasil degradasi pada paparan sinar tampak dan UV masing-masing sebesar 82,18% dan 72,53%. Penggunaan fotokatalis Fe3O4/TiO2-Ag 5% sebanyak 3 kali pengulangan didapatkan persen degradasi yang cenderung sama (70,50%; 70,19% dan 69,64%) serta struktur yang stabil. Kinetika degradasi zat warna kuning metanil mengikuti model kinetika Ho dan McKay dengan tetapan laju reaksi sebesar 0,53 g mg-1menit-1 pada paparan sinar tampak dan 0,46 g mg-1menit-1 pada paparan sinar UV

The synthesis of Fe3O4/TiO2-Ag as a magnetic photocatalyst with its characterization and photoactivity testing, have been conducted. The objective of this research were to create a Fe3O4/TiO2-Ag composite, investigate the effect of silver dopant on the character of Fe3O4/TiO2-Ag, and test its activity in photocatalytic degradation of methanyl yellow dye. The research was started with synthesis of Fe3O4 particles by sonocoprecipitation using FeCl3.6H2O and FeSO4.7H2O precursors, NH4OH as a precipitating agent, and sodium citrate as a stabilizing agent. The synthesized Fe3O4 particles were then coated with TiO2-Ag via sol-gel method, followed by thermal treatment with TTIP as a precursor and AgNO3 as a silver dopant source at various silver dopant concentrations. The synthesized Fe3O4/TiO2-Ag composite was characterized using FTIR, XRD, TEM, SEM-EDX, VSM, and UV-visible DR methods. The results showed that Fe3O4/TiO2-Ag has photocatalytic activity, responsive to UV and visible light radiation and has magnetic properties. The Fe3O4/TiO2-Ag composite was confirmed through the appearance of Fe3O4, anatase and Ag peaks in the X-ray diffractogram. The DR UV-Vis spectra showed that Fe3O4/TiO2-Ag was responsive to visible light. Band gap energy values of Fe3O4/TiO2-Ag with silver dopant concentrations of 1%, 3%, 5% and 7% were 2.88; 2.84; 2.54 and 2.85 eV, respectively. The photocatalytic activity results of Fe3O4/TiO2-Ag showed that methanyl yellow can be degraded optimally at pH 2 with a reaction time of 180 minutes and a photocatalyst mass of 20 mg. The Fe3O4/TiO2-Ag photocatalyst has highest degradation ability at 5% dopant concentration with degradation results in visible light and UV exposure of 82.18% and 72.53%, respectively. The use of Fe3O4/TiO2-Ag 5% photocatalyst for 3 repetitions obtained the same percent degradation and stable structure (70.50%; 70.19% and 69.64%). The kinetics of methanil yellow dye degradation followed the Ho and McKay kinetics model with a reaction rate constant of 0.53 g mg-1min-1 on visible light exposure and 0.46 g mg-1min-1 on UV light exposure.

Kata Kunci : Fotokatalis, Fe3O4/TiO2-Ag, kuning metanil, degradasi fotokatalitik, sinar tampak