Studi Komputasi Tahap Adsorpsi dalam Proses Fotodegradasi Fenol pada Permukaan Fotokatalis ZrTiO4 (111) Terdoping Sulfur Menggunakan Teori Fungsi Kerapatan
ZHIVA AUDRY SALSABILLA, Dr. Sc. Aulia Sukma Hutama, S.Si, M.Si ; Akhmad Syoufian, S.Si., Ph.D
2024 | Skripsi | KIMIA
Telah dilakukan kajian kimia komputasi tahap adsorpsi dalam proses fotodegradasi fenol pada permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111) terdoping sulfur menggunakan pendekatan teori fungsi kerapatan. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui interaksi fenol paling stabil dalam proses adsorpsi pada permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111). Selain itu, untuk mengkaji pengaruh doping sulfur pada permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111).
Penelitian ini diawali dengan pemodelan fotokatalis ZrTiO4 (111) menggunakan ekspansi 2×2×1. Perhitungan relax dilakukan pada optimasi geometri dan energi sistem menggunakan metode DFT+U. Doping sulfur dilakukan pada atom oksigen permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111) teroptimasi. Adsorpsi fenol pada permukaan fotokatali ZrTiO4 (111) dilakukan melalui dua tahap. Tahap pertama dilakukan penempatan fenol dengan variasi atom dan orientasi pada permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111) murni. Tahap selanjutnya, dilakukan perlakuan yang sama pada permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111) terdoping sulfur.
Hasil penelitian menunjukkan interaksi fenol paling stabil dalam proses adsorpsi permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111) dari berbagai variasi atom dan orientasi yaitu posisi Ti5-vertikal dengan energi adsorpsi sebesar -2,00 eV. Sedangkan, doping sulfur memengaruhi ikatan dan transfer muatan pada permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111), sehingga interaksi yang terjadi tidak begitu signifikan. Energi adsorpsi yang dihasilkan dari permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111) terdoping sulfur kurang optimal dibandingkan permukaan fotokatalis ZrTiO4 (111) murni.
The adsorption step in phenol photodegradation process on the sulfur-doped ZrTiO4 (111) photocatalyst surface had been performed using density functional theory. The purpose of this study was to determine the most stable interaction of phenol in adsorption with the surface of ZrTiO4 (111) photocatalyst. In addition, was to examine the effect of sulfur doping on the surface of ZrTiO4 (111) photocatalyst.
This research begins with modelling of ZrTiO4 (111) photocatalyst using the 2×2×1 expansion. Relaxed calculations were conducted on the geometry optimization and system energy using the DFT+U method. Sulfur doping was applied on the surface oxygen atoms of the optimised ZrTiO4 (111) photocatalyst. The adsorption of phenol on the surface of ZrTiO4 (111) photocatalyst was carried out in two steps. The first step, Variation position and orientation of phenol placement was carried out on the surface of pure ZrTiO4 (111) photocatalyst. Next step, the same treatment was carried out on the surface of sulfur-doped ZrTiO4 (111) photocatalyst.
The results showed that the most stable phenol interaction in the adsorption process with the ZrTiO4 (111) photocatalyst surface from various variations position and orientation is the Ti5-vertical position with an adsorption energy of -2,00 eV. Meanwhile, sulfur doping affects the bonding and charge transfer on the ZrTiO4 (111) photocatalyst, this interaction was not significant. The adsorption energy of the sulfur-doped ZrTiO4 (111) photocatalyst surface is less optimal than that of pure ZrTiO4 (111) photocatalyst surface.
Kata Kunci : Adsorpsi, fenol, sulfur, ZrTiO4 (111).