PREPARASI DAN KARAKTERISASI FOTOKATALIS TiO2-SiO2 MENGGUNAKAN ABU VULKANIK GUNUNG KELUD SEBAGAI SUMBER SiO2 DAN APLIKASINYA PADA FOTOREDUKSI ION Ag(I)

ISNA NURHIDAYATI, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, MS; Dr. Nurul Hidayat Aprilita, M.Si

2016 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Dalam penelitian ini telah dilakukan preparasi dan karakterisasi TiO2-SiO2 dengan abu vulkanik Gunung Kelud serta uji aktivitasnya pada fotoreduksi ion Ag(I). Penelitian diawali dengan pelarutan SiO2 dari abu vulkanik Gunung Kelud dengan larutan NaOH membentuk larutan Na2SiO3. Pada tahap ini dipelajari pengaruh waktu pengadukan terhadap jumlah SiO2 yang terlarut. Preparasi TiO2-SiO2 dilakukan dengan cara mencampur TiO2 serbuk yang terdispersi dalam air dengan larutan Na2SiO3 dari abu vulkanik yang diatur pada pH 10. Pada tahap ini dibuat variasi rasio mol TiO2 terhadap Na2SiO3 yaitu 1:1, 2:1, 3:1, 4:1 dan 5:1. Selanjutnya, padatan dikeringkan dan dikalsinasi pada suhu 400 °C selama 2 jam. Padatan yang dihasilkan dikarakterisasi menggunakan alat XRD, spektrofotometer FTIR, spektrofotometer DRUV-Vis, dan TEM. Aktivitas fotokatalis TiO2-SiO2 diuji pada fotoreduksi ion Ag(I). Pada uji aktivitas ini, telah dipelajari pengaruh kadar TiO2 dalam fotokatalis TiO2-SiO2, massa TiO2-SiO2 dan waktu penyinaran terhadap hasil fotoreduksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelarutan optimal SiO2 dari abu vulkanik Gunung Kelud yaitu sebesar 19,87% dapat diperoleh dengan waktu reaksi 2,5 jam. Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa TiO2 dalam TiO2-SiO2 hasil preparasi berfase anatase. Spektra inframerah menunjukkan adanya interaksi antara TiO2 dengan SiO2, melalui gugus Si-OH dan Ti-OH. Hasil analisis DRUV-Vis menunjukkan bahwa pendispersian TiO2 pada SiO2 tidak menyebabkan perubahan energi celah pita TiO2, serta hasil analisis TEM yang memperlihatkan tidak terjadinya perubahan ukuran partikel TiO2. Hasil uji fotoreduksi ion Ag(I) menunjukkan bahwa TiO2-SiO2 3:1 memiliki efektivitas fotokatalitik tertinggi dibandingkan TiO2-SiO2 yang lain. Fotoreduksi berlangsung optimal pada penambahan TiO2-SiO2 15 mg dan waktu penyinaran 12 jam dapat mereduksi 95,50% ion Ag(I) dalam larutan. Kata kunci: abu vulkanik, TiO2-SiO2, fotoreduksi, ion Ag(I)

In this research, the preparation and characterization of TiO2-SiO2 using SiO2 from volcanic ash of Kelud Mountain and its application as photocatalyst on photoreduction of Ag(I) ion have been conducted. The research was initiated by dissolving SiO2 from volcanic ash of Kelud Mountain with NaOH solution to form Na2SiO3 solution. The effect of reaction time on dissolution of SiO2 has been studied. TiO2-SiO2 was prepared by mixing the dispersed TiO2 powder in water with Na2SiO3 solution at pH 10. In this process, mole ratio of TiO2 to Na2SiO3 was varied as 1:1, 2:1, 3:1, 4:1 and 5:1.The prepared TiO2-SiO2 was dried and calcined at temperature of 400 °C for 2 hours. XRD, FTIR, DRUV-Vis, and TEM were used to characterize the prepared photocatalyst. Furthermore, TiO2-SiO2 was examined as photocatalyst on the photoreduction of Ag(I) ion. In the photoreduction process, the effect of TiO2 content in TiO2-SiO2, mass of TiO2-SiO2 and reaction time to the photoreduction were investigated. The result showed that optimum dissolution of SiO2 from volcanic ash of Kelud Mountain was 19.87% with the reaction time of 2.5 hours. The XRD data showed that the structure of TiO2 in the TiO2-SiO2 was anatase. The result of FTIR showed that there was interaction between TiO2 and SiO2 through Si-OH groups and Ti-OH groups, leading to the formation of Ti-O-Si bond. The result of DRUV-Vis showed that dispersion of TiO2 on SiO2 did not give any change on band gap energy of TiO2 and there was no change on particle size which is shown by TEM image. The highest photocatalytic efectivity was obtained when TiO2-SiO2 3:1 was used on photoreduction of Ag(I) ion. The optimum result was obtained by using 15 mg of photocatalyst in 12 hours of the reaction time which can reduce 95.50% of Ag(I) ions in solution. Keywords: volcanic ash, TiO2-SiO2, photoreduction, Ag(I) ion

Kata Kunci : volcanic ash, TiO2-SiO2, photoreduction, Ag(I) ion