Fotokatalis g-C3N4/Co/TiO2–HAp untuk Fotodegradasi Malachite Green melalui Iradiasi Sinar Tampak: Studi Pengaruh Variasi Penambahan TiO2

Elfrida Nurlita Wijayanti, Akhmad Syoufian, S.Si., Ph.D ; Prof. Dr.rer.nat. Karna Wijaya, M.Eng.

2026 | Skripsi | KIMIA

Pada penelitian ini, fotokatalis g-C3N4/Co/TiO2–HAp telah berhasil disintesis dan diaplikasikan dalam fotodegradasi zat warna malachite green (MG) melalui iradiasi sinar tampak. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penambahan TiO2 terhadap kinerja fotokatalis g-C3N4/Co/TiO2–HAp. Sintesis dilakukan secara bertahap melalui metode sol-gel yaitu pembentukan komposit TiO2–HAp dengan rasio TiO2:HAp 1:1, 2:1, dan 3:1, dilanjutkan dengan doping  Co dan pengkompositan g-C3N4. Karakterisasi material dilakukan dengan analisis XRD, FTIR, SRUV, FESEM–EDX, dan TEM–SAED. Aktivitas fotokatalitik dievaluasi menggunakan spektrofotometri UV-Vis melalui studi kinetika pada kondisi optimum pH, massa fotokatalis, konsentrasi awal MG dan variasi waktu penyinaran, serta uji penggunaan ulang selama 3 siklus penggunaan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi TiO2–HAp 3:1 memiliki karakteristik paling unggul dalam fotodegradasi zat warna MG dengan efisiensi fotodegradasi sebesar 72,28%. Kondisi optimum fotodegradasi MG diperoleh pada pH 5, massa fotokatalis g-C3N4/Co/TiO2–HAp 20 mg, dan konsentrasi awal zat warna MG 10 mg/L. Fotokatalis g-C3N4/Co/TiO2–HAp dapat mendegradasi zat warna MG hingga 99,13% selama 70 menit melalui iradiasi sinar tampak.  Nilai laju reaksi (k) sebesar 0,05977 menit-1 menunjukkan bahwa proses fotodegradasi MG berlangsung relatif cepat. Kemampuan penggunaan ulang fotokatalis g-C3N4/Co/TiO2–HAp menunjukkan stabilitas yang cukup baik dalam fotodegradasi zat warna MG selama 3 siklus penggunaan.

In this study, the g-C3N4/Co/TiO2–HAp photocatalyst was successfully synthesized and applied for the photodegradation of malachite green (MG) dye under visible-light irradiation. The objective of this study was to investigate the effect of TiO2 addition variation on the performance of the g-C3N4/Co/TiO2–HAp photocatalyst. The synthesis was carried out stepwise using the sol-gel method, beginning with the preparation of TiO2–HAp composites at TiO2:HAp ratios 1:1, 2:1, and 3:1, followed by Co doping and g-C3N4 compositing. Material characterization was conducted using XRD, FTIR, SRUV, FESEM–EDX, and TEM–SAED analyses. The photocatalytic activity was evaluated using UV–Vis spectrophotometry through kinetic studies under optimum conditions of pH, photocatalyst mass, initial MG concentration, and irradiation time variation, as well as reusability tests over three cycles.

The results showed that the TiO2–HAp 3:1 variation demonstrated the highest performance in the photodegradation of MG dye, with a photodegradation efficiency of 72.28%. The optimum conditions for MG photodegradation were obtained at pH 5, photocatalyst mass of 20 mg, and initial MG concentration of 10 mg/L. The g-C3N4/Co/TiO2–HAp photocatalyst was able to degrade MG dye up to 99.13% within 70 minutes under visible-light irradiation. The reaction rate constant (k) value of 0.05977 min-1 indicated that the photodegradation process of MG proceeded relatively rapidly. In addition, the reusability performance of the g-C3N4/Co/TiO2–HAp photocatalyst demonstrated relatively good stability for MG dye photodegradation over three usage cycles.

Kata Kunci : fotodegradasi malachite green, grafitik karbon nitrida, hidroksiapatit, kobalt, titanium dioksida