Green synthesis nanokomposit magnetik Fe3O4/kitosan dengan menggunakan ekstrak daun kelor dan aplikasinya untuk fotodegradasi methylene blue, Cr(VI) dan doksisiklin
Sudarmono, Prof. Dr.Eng. Edi Suharyadi, S.Si., M.Eng.; Dr. Dra. Chotimah, M.S.
2025 | Disertasi | S3 Ilmu Fisika
Pada penelitian ini akan dilakukam kajian sintesis hijau (green synthesis) nanokomposit magnetik Fe3O4/kitosan dengan menggunakan ekstrak daun kelor (moringa oleivera) dan penggunaan sebagai fotokatalis dalam mendegradasi/mereduksi methylene blue, Cr(VI) dan doksisiklin (DOX). Proses sintesis menggunakan ekstrak daun kelor yang kaya akan kandungan fenolik dan plavanoid berperan sebagai agen stabiliser dan kontrol morpologi nanopartikel. Penggunaan nanokomposit Fe3O4/kitosan yang berbasis bahan magnetik dan polimer yang kaya akan gugus amino dan hidroksil (OH-) menunjukkan aktivitas fotokatalik yang baik, ramah lingkungan serta mudah dipisahkan hanya dengan medan magnet permanen sehingga fotokatalis dapat didaur ulang (reusable). Nanokomposit disentesis dengan menggunakan variasi konsentrasi Fe3O4/kitosan(4:1), Fe3O4/kitosan(4:2), Fe3O4/kitosan(4:3), dan Fe3O4/kitosan(4:4). Karakterisasi fotokatalis dilakukan dengan menggunakan X-ray diffractometer (XRD), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), vibrating sample magnetometer (VSM) dan spektroskopi UV-Vis.
Hasil uji fotokatalis dengan menggunakan sinar UV dalam skala laboratorium terhadap beberapa limbah organik dan anorganik, diperoleh efisiensi degradasi terhadap limbah pewarna organik methylene blue mencapai (95,2 ± 0,9)%, degradasi terhadap antibiotik DOX mencapai (92,8 ± 0,9)?n mereduksi limbah logam Cr (VI) mencapai (76,7 ± 0,8)%. Laju degradasi optimum fotokatalis dalam mendegradsi limbah pewarna organik methylene blue adalah Kapp (menit) = 0,147, antibiotik DOX adaalah Kapp (menit) = 0,026 dan laju reduksi limbah logam Cr (VI) adalah Kapp (menit) = 0,014.
Nanokomposit menunjukkan efisiensi degradasi dan reduksi yang baik serta memiliki stabilitas yang baik hingga (3-5) siklus pemakaian dengan pemisahan magnetik yang cepat. Hasil ini membuktikan potensi material katalis magnetik Fe3O4/kitosan sebagai fotokatalis berkelanjutan untuk pemulihan air limbah organik dan anorganik.
In this study, a review will be conducted on the green synthesis of Fe3O4/chitosan magnetic nanocomposites using moringa leaf extract (Moringa oleifera) and their application as photocatalysts in the degradation/reduction of methylene blue, Cr(VI), and doxycycline (DOX). The synthesis process uses moringa leaf extract, which is rich in phenolic and flavonoid content, serving as a stabilizing agent and controlling the morphology of the nanoparticles. The use of Fe3O4/chitosan nanocomposites, which are based on magnetic materials and polymers rich in amino and hydroxyl (OH-) groups, shows good photocatalytic activity, is environmentally friendly, and can be easily separated using only a permanent magnetic field, allowing the photocatalyst to be reusable. Nanocomposites were synthesized using varying concentrations of Fe3O4/chitosan (4:1), Fe3O4/chitosan (4:2), Fe3O4/chitosan (4:3), and Fe3O4/chitosan (4:4). The characterization of the photocatalyst was conducted using X-ray diffractometer (XRD), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), vibrating sample magnetometer (VSM), and UV-Vis spectroscopy. The results of the photocatalysis test using UV light on a laboratory scale against several organic and inorganic wastes showed a degradation efficiency of (95.2 ± 0.9)% for the organic dye methylene blue (MB), (92.8 ± 0.9)% for the antibiotic DOX, and (76.7 ± 0.8)% for the reduction of hexavalent chromium Cr(VI) waste. The optimum degradation rate of the photocatalyst in degrading the organic dye waste methylene blue is Kapp (min) = 0.147, the antibiotic DOX is Kapp (min) = 0.026, and the reduction rate of Cr (VI) metal waste is Kapp (min) = 0.014.
Nanocomposites exhibit high stability up to (3-5) cycles with rapid magnetic separation. These results demonstrate the potential of Fe3O4/chitosan magnetic catalyst material as a sustainable photocatalyst for the recovery of organic and inorganic wastewater.
Kata Kunci : fotokatalis, Fe3O4/kitosan, methylene blue, Cr(VI), doksisiklin
