Fotoreduksi Logam Cr(VI) Di Bawah Sinar Tampak Menggunakan Fotokatalis TiO2-Fe/Fe3O4 Dengan Memanfaatkan Karat Sebagai Sumber Besi (Fe)

Khoirunisa, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, M.S; Taufik Abdillah Natsir, S.Si., M.Sc., Ph.D

2024 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Pada penelitian ini, telah dilakukan preparasi fotokatalis TiO2-Fe/Fe3O4 dengan memanfaatkan karat sebagai sumber besi (Fe) untuk aplikasinya dalam fotoreduksi Cr(VI) di bawah sinar tampak dan pemisahan secara magnetik. Proses sintesis diawali dengan preparasi TiO2-Fe menggunakan metode hidrotermal dan metode kopresipitasi untuk menambahkan material Fe3O4. Pada proses doping dilakukan variasi kadar dopan Fe, dan proses magnetisasi dilakukan variasi kadar Fe3O4. Material dikarakterisasi menggunakan instrumen X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Elektron Microscope with Energi Dispersive X-Ray Spectrometer (SEM-EDX), dan Spectrophotometer Reflectance Specular UV-Visible (SR UV-Vis). Uji aktivitas fotoreduksi Cr(VI) dilakukan di bawah sinar tampak, dan dilakukan optimasi pH larutan, massa fotokatalis, waktu penyinaran, jenis sinar, dan konsentrasi awal Cr(VI). Efektivitas fotoreduksi Cr(VI) ditentukan dengan pengukuran konsentrasi Cr(VI) menggunakan Spektrofotometer UV-Vis.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan dopan Fe pada fotokatalis TiO2 dapat memperkecil energi celah pita dari 3,2 eV menjadi 2,94 eV dan menggeser serapan ke daerah cahaya tampak. Penambahan dopan Fe dengan rasio mol 1:0,5 memberikan efektivitas fotoreduksi Cr(VI) tertinggi. Penambahan dopan Fe dan Fe3O4 dapat menggeser puncak serapan Ti-O-Ti pada FTIR, menurunkan intensitas puncak XRD TiO2 anatase, dan citra SEM menunjukkan aglomerasi pada permukaan fotokatalis. Penambahan material Fe3O4 50% memberikan kenaikan efektivitas fotoreduksi Cr(VI) sebesar 92,5% pada kondisi Cr(VI) 10 mg/L, pada pH 3, dengan massa katalis 0,2 g, dan waktu reaksi 90 menit di bawah paparan sinar tampak. Penambahan material Fe3O4 juga mempermudah proses pemisahan fotokatalis dengan memberikan nilai turbiditas yang kecil dan kemampuannya untuk digunakan berulang kali.

In this research, TiO2-Fe/Fe3O4 photocatalyst preparation has been carried out by utilizing rust as a source of iron (Fe) for its application in the photoreduction of Cr(VI) under visible light and magnetic separation. The synthesis process began with preparing TiO2-Fe using hydrothermal and co-precipitation methods to add Fe3O4 material. Fe dopant level is varied in the doping process and Fe3O4 level is varied in the magnetization process. The material was characterized using X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope with Energy Dispersive X-Ray Spectrometer (SEM-EDX), and UV-Visible Specular Reflectance Spectrophotometer (SR UV-Vis). The Cr(VI) photoreduction activity test was carried out under visible light, and the solution pH, photocatalyst mass, exposure time, type of light, and initial concentration of Cr(VI) were optimized. The effectiveness of Cr(VI) photoreduction was determined by measuring the Cr(VI) concentration using a UV-Vis Spectrophotometer.

The research show that adding Fe dopant to the TiO2 photocatalyst can reduce the band gap energy from 3.2 eV to 2.94 eV and shift the absorption to the visible light region. Adding Fe dopant with a mole ratio of 1:0.5 provides the highest Cr(VI) photoreduction effectiveness. The addition of Fe dopant and Fe3O4 can shift the Ti-O-Ti absorption peak in FTIR, reduce the intensity of the anatase TiO2 XRD peak, and the SEM image shows agglomeration on the photocatalyst surface. The addition of 50?3O4 material provides an increase in the effectiveness of Cr(VI) photoreduction by 92.5% under conditions of 10 mg/L Cr(VI) at pH 3, with a catalyst mass of 0.2 g and a reaction time of 90 minutes under visible light. Adding Fe3O4 material also makes the photocatalyst separation process easier by providing low turbidity values and the ability to be used repeatedly.

Kata Kunci : Fotokatalis, TiO2, dopan Fe, Fe3O4, fotoreduksi Cr(VI)