SINTESIS NANOKOMPOSIT NiZnFe2O4/TiO2 UNTUK DEGRADASI LIMBAH METHYLENE BLUE (MB) DAN PENGHILANGAN LOGAM CHROMIUM (Cr(VI))

Siska Irma Budianti, Prof. Dr. Eng. Edi Suharyadi, M.Eng.

2023 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Nanopartikel NiZnFe2O4/TiO2 berhasil disintesis menggunakan metode kopresipitasi dan stober dengan berbagai konsentrasi (1:1, 1:2, 1:3, 1:4, dan 1:5). Hasil X-ray diffractometer (XRD) menunjukkan ukuran kristal pada NiZnFe2O4 sebelum dan setelah dimodifikasi menggunakan TiO2 pada rentang nilai sebesar (3,3 plus minus 0,2) sampai (5,9 plus minus 0,4) nm. Citra transmission electron microscopy (TEM) NiZnFe2O4 menunjukkan membentuk kelompok dan tidak terdispersi secara merata dalam kondisi teraglomerasi, dengan ukuran partikel rata-rata sebesar (10,6 plus minus 2,8) nm. Selected area electron diffraction menunjukan bahwa NiZnFe2O4/TiO2 membentuk polikristalin. Hasil scanning electron microscopy-energy dispersive X-Ray menunjukkan keberadaan atom Ni, Zn, Fe, O dan Ti. Analisa Fourier transform Infrared (FTIR) menampilkan gugus-gugus fungsi O-H, C-H, dan H-O-H yang menunjukkan keberhasilan sintesis. Selain itu, adanya gugus fungsi MOoctahedral, MOtetrahedral dan Ti-O menunjukkan bahwa nanopartikel NiZnFe2O4/TiO2 telah terbentuk. Hasil pengujian sifat magnetik menggunakan vibrating sample magnetometer (VSM) menunjukan bahwa nanopartikel memiliki nilai magnetisasi saturasi (Ms) pada rentang 12,4-22,9 emu/gr dan nilai koersivitas (Hc) pada rentang 47 sampai 55 Oe dan tidak mengalami saturasi. Spektrum absorbansi nanopartikel ini bergeser ke kanan (redshift) sehingga dapat menyerap sinar ultraviolet (UV). Nanopartikel ini memiliki energi celah pita dengan rentang nilai dari (2,85 plus minus 0,02) sampai (3,29 plus minus 0,02) eV. Nanopartikel NiZnFe2O4/TiO2 dengan konsentrasi 1:2 memiliki efisiensi degradasi MB sangat baik dan mampu mencapai nilai degradasi 99,9%. NiZnFe2O4/TiO2 mampu didaur ulang hingga lima kali tanpa kehilangan aktivitas yang signifikan. Efisiensi penghilangan pada adsorpsi logam Cr(VI) mencapai 65,6%. Nanopartikel NiZnFe2O4/TiO2 dapat diaplikasikan sebagai material fotokatalis dan adsorpsi karena memiliki stabilitas dan reusabilitas yang baik.

NiZnFe2O4/TiO2 nanoparticles were successfully synthesized using coprecipitation and stober methods with various concentrations (1:1, 1:2, 1:3, 1:4, and 1:5). X-ray diffractometer (XRD) results show the crystal size of NiZnFe2O4 before and after being encapsulated using TiO2 in the range of values of (3.3 plus minus 0.2) until (5.9 plus minus 0.4) nm. Transmission electron microscopy (TEM) image of NiZnFe2O4 shows that it forms clusters and is not evenly dispersed under agglomerated conditions, with an average particle size of (10.6 plus minus 0.8) nm. Selected area of electron diffraction shows that NiZnFe2O4/TiO2 forms polycrystalline. The results of scanning electron microscopy-energy dispersive X-Ray showed the presence of Ni, Zn, Fe, O and Ti atoms. Fourier transform Infrared (FTIR) analysis showed functional groups O-H, C-H, and H-O-H which indicated successful synthesis. In addition, the presence of MOoctahedral, MOtetrahedral and Ti-O functional groups indicated that NiZnFe2O4/TiO2 nanoparticles had been formed. The results of the magnetic properties test using a vibrating sample magnetometer (VSM) showed that the nanoparticles had a saturation magnetization value (Ms) in the range 12.4-22.9 emu/gr and a coercivity value (Hc) in the range 47 until 55 Oe and did not experience saturation. The absorbance spectrum of these nanoparticles is shifted to the right (redshift) so that they can absorb ultraviolet (UV) rays. These nanoparticles have a band gap energy with values ranging from (2.85 plus minus 0.02) untul (3.29 plus minus 0.02) eV. NiZnFe2O4/TiO2 nanoparticles with a concentration of 1:2 have very good MB degradation efficiency and are able to reach a degradation value of 99.9%. NiZnFe2O4/TiO2 can be recycled up to five times without significant loss of activity. The removal efficiency of Cr(VI) metal adsorption reached 65.6%. NiZnFe2O4/TiO2 nanoparticles can be applied as photocatalyst and adsorption materials because they have good stability and reusability.

Kata Kunci : Adsorpsi, fotokatalitik, nanopartikel, NiZnFe2O4, TiO2.