ABU VULKANIK GUNUNG KELUD SEBAGAI SUMBER SiO2 PADA PREPARASI FOTOKATALIS TiO2/SiO2 DAN UJI AKTIVITASNYA UNTUK FOTOREDUKSI Cr(VI)

AGUNG WIDODO, Prof. Drs. Mudasir, M.Eng. Ph.D; Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, MS

2015 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Pada penelitian ini telah dilakukan preparasi dan karakterisasi pengembanan TiO2 pada SiO2 dari abu vulkanik Gunung Kelud sebagai fotokatalis TiO2/SiO2, serta uji aktivitasnya untuk fotoreduksi ion Cr(VI). Penelitian diawali dengan pelarutan SiO2 dari abu vulkanik dengan menggunakan larutan NaOH. SiO2 yang larut dianalisis dengan alat AAS. Pada tahap ini telah dilakukan optimasi konsentrasi larutan NaOH. Preparasi fotokatalis TiO2/SiO2 dilakukan dengan cara mencampurkan TiO2 yang terdispersi dalam akuades dengan larutan natrium silikat dari abu vulkanik. Selanjutnya supernatan dikeringkan dan dikalsinasi pada suhu 400 °C selama 2 jam. Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan metode XRD, FTIR, DR-UV dan SEM untuk mengetahui efek pengembanan TiO2 pada SiO2 terhadap ukuran partikel dan energi celah pita. Fotokatalis TiO2/SiO2 hasil preparasi diuji aktivitasnya dalam fotoreduksi ion Cr(VI). Pada tahap ini telah dipelajari pengaruh kadar TiO2 dalam fotokatalis TiO2/SiO2, massa fotokatalis dan waktu penyinaran terhadap efektivitas fotoreduksi ion Cr(VI). Hasil penelitian menunjukkan bahwa SiO2 dapat terlarut secara optimal dengan larutan NaOH 5M, pada suhu 90 °C, dan lama pengadukan 2 jam. Hasil karakterisasi fotokatalis menunjukkan bahwa fotokatalis TiO2/SiO2 hasil preparasi memiliki energi celah pita yang lebih besar, ukuran yang lebih kecil serta aktivitas yang lebih besar bila dibandingkan TiO2 serbuk. Kadar TiO2 dalam fotokatalis berpengaruh terhadap efektivitas fotoreduksi ion Cr(VI). Kenaikan massa fotokatalis TiO2/SiO2 hingga 30 mg dapat meningkatkan efektivitas fotoreduksi ion Cr(VI) sebesar 70,86% dalam 20 mL larutan Cr(VI) dengan konsentrasi awal 5 ppm. Meningkatnya waktu penyinaran hingga 48 jam dapat meningkatkan efektivitas fotoreduksi ion Cr(VI) dengan hasil reduksi sebesar 87,76%, namun massa fotokatalis yang lebih besar dan waktu penyinaran yang lebih lama memberikan efektivitas fotoreduksi yang relatif konstan.

Preparation and characterization of TiO2 into SiO2 from Kelud Mountain vulcanic ash as TiO2/SiO2, as well as its the activities assay as photocatalyst for the Cr(VI) ion photoreduction have been conducted. This research was initiated by dissolution of SiO2 from vulcanic ash using NaOH solution. The dissolved SiO2 was determined using AAS. The preparation of TiO2/SiO2 photocatalycst was carried out by mixing TiO2 powder dispersed in the aquadest medium and sodium silicate solution from the vulcanic ash. The prepared material was dried and calcinated at temperature of 400 ºC for 2 hours. The characterization of the obtained materials was performed using XRD, FTIR, DRUV, and SEM methods to find out the effect of preparation on the particle size and band gap energy. TiO2/SiO2 photocatalyst activity was tested for photoreduction of Cr(VI) ion. The effects of TiO2 content in TiO2/SiO2 photocatalysts, mass of catalyst and time of exposure on the effectiveness of Cr(VI) ion photoreduction have been systematically investigated. The results of the research indicate that SiO2 can be dissolved optimally with 5 M NaOH at solution to form sodium silicates. The results of preparation of TiO2 as TiO2/SiO2 photocatalyst increases band gap energy and decreases crystalline size. The TiO2 content of TiO2/SiO2 photocatalyst influences on photoreduction effectiveness. The increase of TiO2/SiO2 photocatalyst mass up to 30 mg can enhance photoreduction effectivity of Cr(VI) ion as much as 70.86% in 20 mL Cr(VI) solution of 5 ppm. The extension of exposure time until 48 hours increases the effectiveness of Cr(VI) ion photoreduction with result up to 87.76%. Photoreduction of Cr(VI) was relatively constant by using larger photocatalyst mass and longer exposure time.

Kata Kunci : Abu vulkanik, SiO2, fotokatalis TiO2/SiO2, fotoreduksi, Cr(VI)