TiO2 Terdoping Dopan Tunggal Cr(III) dan Cr(VI) untuk Degradasi Zat Warna Metilen Biru di Bawah Sinar Tampak

Annisa Fajriati, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, M.S; Prof. Dr. Nurul Hidayat Aprilita, M.Si

2024 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Sintesis fotokatalis TiO2 terdoping logam tunggal Cr(III) dan Cr(VI) telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan sintesis dan karakterisasi fotokatalis TiO2 terdoping Cr(III) dan Cr(VI), serta melakukan pengujian efektivitas fotokatalis untuk fotodegradasi zat warna metilen biru di bawah sinar tampak. Penelitian diawali dengan sintesis TiO2-Cr(III) dari CrCl3·6H2O dan TiO2-Cr(VI) dari K2CrO4 menggunakan metode hidrotermal pada suhu 200 °C selama 8 jam. Hasil sintesis dikarakterisasi dengan fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), specular reflectance UV-Vis spectroscopy (SR-UV-Vis) dan scannning electron microscope (SEM). Uji aktivitas fotokatalis TiO2 terdoping logam tunggal Cr(III) dan Cr(VI) dilakukan melalui fotodegradasi zat warna metilen biru pada reaktor fotokatalisis.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa doping pada TiO2 dengan dopan logam tunggal ion Cr(III) dan ion Cr(VI) telah berhasil menurunkan nilai Eg dan meningkatkan aktivitas TiO2 di bawah paparan sinar tampak. Efek dopan Cr(III) lebih tinggi daripada dopan Cr(VI). Doping Cr(III) mampu menurunkan nilai Eg dari 3,24 eV menjadi 2,78 eV, sedangkan oleh adanya dopan Cr(VI) menjadi 3,18 eV. Efektivitas fotodegradasi metilen biru di bawah sinar tampak  yang maksimum dapat dicapai dengan penggunaan TiO2-Cr(III) maupun TiO2-Cr(VI) dengan kadar dopan 0,5 mol/1 mol fotokatalis TiO2, waktu penyinaran 60 menit dengan massa fotokatalis sebanyak 25 mg dalam 50 mL larutan zat warna metilen biru dan pH 9, yaitu sebesar 99,33% oleh  TiO2-Cr(III) dan 60,95% oleh TiO2-Cr(VI). Reaksi fotodegradasi zat warna metilen biru mengikuti kinetika orde Langmuir-Hinshelwood dengan konstanta laju fotokatalis TiO2-Cr(III) dan TiO2-Cr(VI) masing-masing sebesar 4,29 x 10-2 dan 1,05 x 10-2 menit-1.

The synthesis of TiO2 photocatalysts doped with single metal Cr(III) and Cr(VI) has been conducted. This study aims to synthesize and characterize Cr(III) and Cr(VI) doped TiO2 photocatalysts, as well as to assess their photocatalytic activity in degradation of methylene blue dye under visible light irradiation. Cr doped TiO2 synthesized using CrCl3·6H2O and K2CrO4 with hydrothermal method at 200 °C for 8 hours. The synthesized materials were characterized using fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), specular reflectance UV-Vis spectroscopy (SR-UV-Vis) and scanning electron microscope (SEM). Cr doped TiO2 that has been formed is used for photodegradation of methylene blue dye in a photocatalysis reactor.

The results showed that Cr(III) and Cr(VI) doped TiO2 have successfully reduced the band gap (Eg) value and enhanced the activity of TiO2 under visible light irradiation. Doping with Cr(III) reduced the Eg value from 3.24 eV to 2.78 eV, while Cr(VI) doping resulted in an Eg of 3.18 eV. The maximum photodegradation activity of methylene blue under visible light was achieved using TiO2-Cr(III) or TiO2-Cr(VI) with a dopant concentration of 0.5 mol/1 mol of TiO2 photocatalyst, in 60 minutes of irradiation time, 25 mg/50 mL of photocatalyst, and pH 9. Specifically, TiO2-Cr(III) achieved 99.33?gradation efficiency, whereas TiO2-Cr(VI) achieved 60.95%. The photodegradation reaction of methylene blue dye follows Langmuir-Hinshelwood order kinetics with rate constants of TiO2-Cr(III) and TiO2-Cr(VI) being 4,29 x 10-2 and 1,05 x 10-2 menit-1, respectively.

Kata Kunci : TiO2, Cr(III), Cr(VI), zat warna metilen biru, fotodegradasi