SINTESIS FOTOKATALIS TiO2-S DAN KINETIKA DEGRADASI METILEN BIRU

SOFYURRIZAL ADI TAMA, Dr. Eko Sri Kunarti, M.Si.

2014 | Skripsi | KIMIA

Sintesis TiO2-S telah berhasil dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan sulfur dari tiourea terhadap karakter TiO2 sebagai fotokatalis serta kajian kinetika reaksi pada proses degradasi metilen biru. Modifikasi dilakukan dengan cara melarutkan tiourea ke dalam etanol, kemudian ditambahkan serbuk TiO2 dengan rasio mol S/Ti bervariasi: 5, 10, dan 15%. Hasil campuran yang diperoleh kemudian dikalsinasi pada suhu 450 o C. Hasil modifikasi yang telah dilakukan kemudian dinamakan TiO2-S. Karakterisasi dilakukan menggunakan metode spektrofotometri FTIR, spektrofotometri UV-Vis diffuse reflactance, difraksi sinar-X, dan Scanning Electron Microscopy - Energy Dispersive Spectroscopy. Pengujian aktivitas dilakukan pada degradasi metilen biru dengan sistem batch dalam reaktor tertutup yang dilengkapi dengan lampu tampak dan lampu UV. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakterisasi menggunakan spektrofotometer FTIR memperlihatkan munculnya serapan pada bilangan gelombang 1103 cm -1 dan 1040 cm -1 yang dikarakterisasi sebagai vibrasi ulur ikatan S=O dan Ti-O-S. Karakterisasi morfologi TiO2-S menggunakan SEM menunjukkan bahwa morfologi TiO2-S menjadi teragregasi dibandingkan sebelum modifikasi. Hasil EDS menunjukkan elemen S yang berhasil didoping hanya sekitar 1%. Energi band gap menurun setelah modifikasi, yaitu dari semula 3,28 eV sebelum modifikasi menjadi 3,08 eV setelah modifikasi. Uji aktivitas fotokatalisis tertinggi dengan menggunakan sinar tampak pada degradasi metilen biru diperoleh pada variasi S/Ti 10%, dengan hasil 69,49% metilen biru berhasil didegradasi dalam waktu 300 menit dengan tetapan laju reaksi (k) 0,004 menit -1 . Dengan menggunakan sinar UV, metilen biru yang berhasil didegradasi sebanyak 86,44% dengan nilai k 0,02 menit -1 . Sedangkan untuk TiO2 murni, metilen biru yang terdegradasi hanya sekitar 16,85% pada paparan sinar tampak dan 82,04% pada paparan sinar UV, dengan tetapan laju reaksi (k) masing-masing 0,0006 menit -1 dan 0,018 menit -1 .

TiO2-S has been successfully synthesized The aim of this research is to study the effect of sulphur addition to the photocatalytic properties of TiO2 and the study of its photodegradation kinetics against methylene blue. Modification of TiO2 was conducted as follows; first thiourea was dissolved in ethanol and in to the solution, TiO2 powder was then added in various S/Ti molar ratio (5, 10, and 15%). The mixture was then calcined at 450 o C. The modified TiO2 was then named as TiO2-S. The TiO2-S was then characterized using FTIR spectroscopy, UV-Vis diffuse reflectance, powder XRD and scanning electron microscopy – energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) methods. Photoactivity tests was studied for the photodegradation of methylene blue in batch system in close reactor equipped with visible and UV light. The results showed that the FTIR spectra of TiO2-S confirmed the presence of S=O stretching vibration and Ti-O-S vibration at 1103 cm -1 and 1040 cm -1 . Morphological analysis by SEM showed that the morphology of TiO2-S became an aggregate when compared with the morphology of TiO2 before any modification. EDS spectra indicated that the amount of S element that was successfully doped into TiO2 was only 1%. The band gap energy was decreased from 3.28 eV to 3.08 eV. In the presence of visible light, variation of S/Ti 10% performed the highest photocatalytic activity for the degradation of methylene blue, where 69.49% methylene blue was successfully degraded in 300 min with rate constant (k) 0.004 min -1 . In the presence of UV light, 86.44% methylene blue was degraded with the k was about 0.02 min -1 . The pure TiO2 was only able to catalyze the methylene blue photodegradation about 16.85% under visible light irradiation and 82.04% under UV light, with the k value of 0.0006 and 0.018 min -1 , respectively.

Kata Kunci : TiO2-S, fotokatalis, metilen biru, laju reaksi, sinar tampak.