PREPARASI DAN APLIKASI KOMPOSIT Y2O3/SnO2 SEBAGAI FOTOKATALIS UNTUK DEKOLORISASI ZAT WARNA METILEN BIRU

Nise Khairani, Taufik Abdillah Natsir, S.Si., M.Sc., Ph.D.

2025 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

 Pencemaran limbah cair industri, khususnya dari pewarna sintetis seperti metilen biru (MB), menjadi isu serius karena sifat toksiknya yang persisten di lingkungan. Metilen biru sulit terdegradasi secara alami dan berpotensi menyebabkan dampak negatif terhadap kesehatan manusia. Untuk mengatasi permasalahan ini, diperlukan teknologi pengolahan limbah yang efektif, salah satunya melalui proses fotokatalitik menggunakan semikonduktor. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan efisiensi dekolorisasi MB melalui modifikasi material fotokatalis SnO2 dengan membentuk sistem heterojunction bersama Y2O3, serta mempelajari pengaruh kondisi reaksi terhadap performa fotokatalitiknya. Preparasi komposit Y2O3/SnO2 dilakukan melalui metode presipitasi dengan melarutkan reaktan menggunakan HNO3 dan mengendapkan kembali dengan larutan NaOH. Variasi mol Y dan suhu kalsinasi diterapkan untuk memperoleh kondisi material optimum, yang ditentukan berdasarkan uji kemampuan dekolorisasi MB. Karakterisasi material hasil preparasi dilakukan menggunakan XRD, UV-Vis, FTIR, dan SEM. Studi terhadap parameter operasional, seperti pH larutan, massa fotokatalis, konsentrasi MB, dan waktu penyinaran, dilaksanakan untuk menentukan kondisi reaksi optimum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa modifikasi SnO2 dengan Y2O3 meningkatkan efisiensi dekolorisasi MB. Komposisi optimum diperoleh pada Y(0,03)/SnO2 yang dikalsinasi pada 650 °C (Y(0,03)/SnO2-C650), dengan efisiensi dekolorisasi mencapai 91% pada kondisi pH 7, massa fotokatalis 0,2 g, konsentrasi zat warna 30 ppm, dan waktu penyinaran 180 menit. Penambahan Y2O3 meningkatkan pemisahan pasangan electron-hole, mempersempit celah pita energi, dan membentuk struktur heterojunction yang efektif. Hasil ini menunjukkan potensi besar dari kombinasi Y(0,03)/SnO2-C650 sebagai fotokatalis ramah lingkungan untuk pengolahan limbah cair industri yang mengandung zat warna.

Industrial wastewater pollution, particularly from synthetic dyes such as methylene blue (MB), poses a serious environmental concern due to its toxicity and persistence. Methylene blue is difficult to degrade naturally and may cause adverse health effects. To address this issue, advanced treatment technologies are required, with heterogeneous photocatalysis being a promising approach using semiconductor materials. This research aims to increase the efficiency of MB decolorization through modification of SnO2 photocatalyst material by forming a heterojunction system with Y2O3, and to study the effect of reaction conditions on its photocatalytic performance.

The preparation of Y2O3/SnO2 composite was conducted through a precipitation method by dissolving the reactants using HNO3 and re-precipitating with NaOH solution. Variations in Y mol and calcination temperature were applied to obtain optimal material conditions, determined based on the MB decolorization test. Characterization of the prepared material was performed using XRD, UV-Vis, FTIR, and SEM. A study of operational parameters, such as solution pH, photocatalyst mass, MB concentration, and irradiation time, was conducted to determine the optimal reaction conditions.

The results revealed that modifying SnO2 with Y2O3 improved the photocatalytic MB decolorization. The optimal performance was obtained with the Y(0.03)/SnO2 composite calcined at 650 °C (Y(0.03)/SnO2-C650), showing 91?colorization efficiency under UV light at pH 7, with 0.2 g of catalyst, 30 ppm dye concentration, and 180 minutes of irradiation. The addition of Y2O3 enhanced charge separation, narrowed the band gap, and facilitated the formation of effective heterojunctions. These findings demonstrate the high potential of Y(0.03)/SnO2-C650 composites as environmentally friendly photocatalysts for industrial dye wastewater treatment.

Kata Kunci : dekolorisasi, presipitasi, metilen biru, timah oksida, yttrium oksida