FOTOKATALIS g-C3N4/Co/ZrTiO4 UNTUK DEGRADASI ZAT WARNA MALACHITE GREEN DI BAWAH IRADIASI CAHAYA TAMPAK: PENGARUH VARIASI KONSENTRASI LOGAM KOBALT DALAM SINTESIS Co/ZrTiO4

Aulia Nur Romadhona, Akhmad Syoufian, S.Si., Ph.D. ; Dr.rer.nat. Rian Kurniawan, S.Si., M.Sc.

2026 | Skripsi | KIMIA

Penelitian ini telah berhasil mensintesis komposit karbon nitrida grafitik yang dikombinasikan dengan zirkonium titanat terdoping kobalt (g-C3N4/Co/ZrTiO4) serta mengevaluasi pengaruh konsentrasi dopan Co terhadap aktivitas fotokatalitiknya dalam degradasi malachite green di bawah iradiasi sinar tampak. Komposit
g-C3N4/Co/ZrTiO4 disintesis dengan metode sol-gel menggunakan campuran titanium (VI) tetraisopropoksida dan tetabutoksi zirkonium (IV) pada pelarut etanol absolut, kemudian dilakukan penambahan kobalt (II) nitrat heksahidrat dengan variasi konsentrasi 1, 3, 5, 7, dan 9% (b/b ZrTiO4). Variasi dopan Co terbaik dikompositkan dengan g-C3N4 membentuk komposit g-C3N4/Co/ZrTiO4. Teknik karakterisasi yang digunakan berupa XRD, FTIR, SRUV, SEM-EDX, dan TEM-SAED. Optimasi kondisi reaksi dilakukan dengan mempertimbangkan pengaruh pH, massa katalis, konsentrasi awal zat warna, dan waktu penyinaran.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa fotokatalis g-C3N4/Co/ZrTiO4 memiliki performa degradasi zat warna malachite green yang lebih baik dibandingkan TiO2, ZrO2, ZrTiO4, dan Co/ZrTiO4. Penambahan doping kobalt menurunkan energi celah pita seiring bertambahnya konsentrasi dopan hingga variasi 5% Co. Fotokatalis g-C3N4/Co/ZrTiO4 memiliki nilai energi celah pita (Eg) sebesar 2,51 eV. Fotokatalis ini mampu mendegradasi zat warna malachite green sebesar 95,91?ngan tetapan laju reaksi sebesar 0,0265 menit-1 pada pH 5, massa katalis 0,075 g, konsentrasi awal malachite green 3 mg/L, dan waktu reaksi 120 menit. Fotokatalis g-C3N4/Co/ZrTiO4 memiliki kemampuan penggunaan berulang (reusability) yang cukup baik untuk tiga kali siklus dengan penurunan persentase degradasi setelah penggunaan ketiga sebesar 7,88%. Hasil penelitian ini menunjukkan degradasi zat warna malachite green menggunakan fotokatalis
g-C3N4/Co/ZrTiO4 sebagai metode yang efisien. Penelitian ini berhasil membuktikan keefektifan degradasi malachite green menggunakan fotokatalis
g-C3N4/Co/ZrTiO4 sehingga diharapkan dapat memberikan wawasan dalam pengembangan pengolahan limbah zat warna yang berkelanjutan.

In this study, g-C3N4Co/ZrTiO4 composite was successfully synthesized graphitic carbon nitride composite combined with cobalt-doped zirconium titanate
(g-C3N4/Co/ZrTiO4) composite and evaluated the effect of Co dopant concentration on its photocatalytic activity for the degradation of malachite green under visible light irradiation. The g-C3N4/Co/ZrTiO4 composite was synthesized by the sol-gel method with a mixture of titanium (VI) tetraisopropoxide and tetrabutoxy zirconium (IV) in absolute ethanol solvent, followed by the addition of cobalt (II) nitrate hexahydrate at concentrations of 1, 3, 5, 7, and 9% (w/w ZrTiO4). The optimal Co-doped sample was then composited with g-C3N4 to form g-C3N4/Co/ZrTiO4 composite. The characterization techniques used were XRD, FTIR, SRUV, SEM-EDX, and TEM-SAED. Optimization of reaction conditions was carried out by considering the effects of pH, catalyst mass, initial dye concentration, and irradiation time.

The results showed that the g-C3N4/Co/ZrTiO4 photocatalyst showed higher photocatalytic degradation activity of malachite green dye compared to TiO2, ZrO2, ZrTiO4, and Co/ZrTiO4. Cobalt addition decreased the band gap energy as the dopant concentration increased up to a variation of 5% Co. The g-C3N4/Co/ZrTiO4 photocatalyst had a band gap energy (Eg) value of 2.51 eV. This photocatalyst was able to degrade malachite green dye by 95.91% with a reaction rate constant of 0.0265 min-1 at pH 5, a catalyst mass of 0.075 g, an initial concentration of malachite green of 3 mg/L, and a reaction time of 120 minutes. The g-C3N4/Co/ZrTiO4 photocatalyst had good reusability for three cycles with a 7.88?crease in the degradation percentage after third use. The results of this study indicate degradation of malachite green dye using g-C3N4/Co/ZrTiO4 photocatalyst as an efficient method. This study successfully proved the effectiveness of malachite green degradation using g-C3N4/Co/ZrTiO4 photocatalyst so that it is expected to provide insight in developing sustainable dye waste processing.

Kata Kunci : doping, fotokatalisis, malachite green, sinar tampak, zirkonium titanat