Sintesis dan Aplikasi ZIF-8 termodifikasi Fe/Ni sebagai Fotokatalis Ramah Lingkungan untuk Degradasi Zat Warna Metilen Biru di Bawah Sinar Tampak
Siti Saenab, Prof. Drs. Dwi Siswanta, M.Eng., Ph.D.; Fajar Inggit Pambudi, S.Si., M.Sc., Ph.D.
2025 | Tesis | S2 Ilmu Kimia
Telah dilakukan sintesis fotokatalis ZIF-8 yang didoping dengan logam
Fe(III) dan Ni(II). Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis dan mengkarakterisasi
fotokatalis ZIF-8 terdoping Fe(III) dan Ni(II), serta menguji efektivitasnya dalam
proses fotodegradasi zat warna metilen biru di bawah cahaya tampak. Proses
sintesis diawali dengan pembentukan komposit Fe/Ni@ZIF-8 dari prekursor Zn(NO3)2·6H2O,
Fe(NO3)3·9H2O, dan Ni(NO3)2·6H2O menggunakan pelarut air
deionisasi dan metode sintesis pada suhu ruang yang ramah lingkungan. Hasil
karakterisasi menggunakan XRD, FTIR, DR UV-Vis, FESEM-EDX, XRF, dan
XPS menunjukkan keberhasilan doping Fe dan Ni ke dalam kerangka ZIF-8 tanpa
membentuk fasa kristalin baru, serta peningkatan ukuran partikel dari 50 nm
menjadi 80 nm.
Perhitungan komputasi menggunakan metode GFN2-xTB mendukung
kemungkinan substitusi parsial atom Zn oleh Fe dan Ni. Nilai band gap menurun
dari 5,05 eV pada ZIF-8 murni menjadi 2,26 eV pada Fe(15)/Ni(5)@ZIF-8, yang
menunjukkan peningkatan kemampuan penyerapan cahaya tampak. Fotokatalis
Fe(15)/Ni(5)@ZIF-8 yang teroptimasi mampu mencapai efisiensi degradasi
metilen biru sebesar 95,06?lam waktu 180 menit, dengan menggunakan 10 mg
fotokatalis dalam 10 mL larutan pewarna dengan konsentrasi 30 mg/L pada pH 11.
Proses fotodegradasi mengikuti kinetika orde satu dengan konstanta laju degradasi
sebesar 2,73
× 10?2 min?1.
The synthesis of Fe(III)- and Ni(II)-doped ZIF-8 photocatalysts was carried
out. This study aimed to synthesize and characterize Fe(III)- and Ni(II)-doped
ZIF-8 photocatalysts, as well as to evaluate their effectiveness in the
photodegradation of methylene blue under visible light irradiation. The synthesis
process began with the preparation of Fe/Ni@ZIF-8 composites from Zn(NO3)2·6H2O,
Fe(NO3)3·9H2O, and Ni(NO3)2·6H2O precursors using
deionisized water as the solvent and an environmentally friendly room-temperature
synthesis method. Characterization results obtained from XRD, FTIR, DR UV–Vis,
FESEM–EDX, XRF, and XPS confirmed the successful doping of Fe and Ni into
the ZIF-8 framework without the formation of new crystalline phases, along with
an increase in particle size from 50 nm to 80 nm.
Computational calculations using the GFN2-xTB method supported the
possibility of partial substitution of Zn atoms by Fe and Ni. The band gap decreased
from 5.05 eV in pristine ZIF-8 to 2.26 eV in Fe(15)/Ni(5)@ZIF-8, indicating
enhanced visible light absorption capability. The optimized Fe(15)/Ni(5)@ZIF-8
photocatalyst achieved a methylene blue degradation efficiency of 95.06% within
180 minutes, using 10 mg of photocatalyst in 10 mL of dye solution with a
concentration of 30 mg/L at pH 11. The photodegradation process followed first
order kinetics with a degradation rate constant of 2.73
× 10?2 min?1.
Kata Kunci : Fe/Ni@ZIF-8, fotodegradasi, dan metilen biru.
