Sintesis Nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co dan Uji Aktivitasnya Sebagai Fotokatalis

KAROLINA MARTHA W, Dr. Eko Sri Kunarti, M. Si; Dr. Yateman Arryanto

2016 | Skripsi | S1 KIMIA

Sintesis nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co sebagai katalis dalam fotodegradasi metilen biru telah dilakukan. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan kinerja fotokatalis TiO2 pada daerah sinar visible. Penelitian diawali dengan sintesis Fe3O4 secara kopresipitasi menggunakan agen pengendap NaOH pada campuran garam FeSO4.7H2O dan FeCl3.6H2O. Fe3O4 hasil sintesis kemudian dilapisi dengan TiO2-Co pada rasio Fe3O4:TiO2 optimum serta persentase optimum logam doping Co2+ membentuk nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co. Nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co kemudian dikarakterisasi menggunakan FTIR, XRD, TEM, SEM EDX dan SR UV-Vis. Uji aktivitas nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co untuk fotodegradasi metilen biru dilakukan dalam sistem batch pada reaktor tertutup yang dilengkapi lampu UV dan visible. Pada uji aktivitas dilakukan penentuan pH dan waktu optimum pada kondisi gelap, di bawah paparan sinar UV dan sinar visible. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co dikonfirmasi keberadaannya melalui ikatan Ti-O dan Fe-O pada FTIR dan munculnya puncak Fe3O4 dan anatase pada difraktogram XRD. Hasil uji aktivitas fotokatalis menunjukkan bahwa fotodegradasi metilen biru berlangsung optimum pada pH 10 dan waktu penyinaran 210 menit. Spektra SR UV-Vis menunjukkan bahwa nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co responsif terhadap sinar visible. Nilai Eg nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co dengan variasi konsentrasi dopan 1,0; 2,5; 10,0 dan 15,0% secara berurutan sebesar 3,22; 3,12; 3,09 dan 2,81 eV. Uji kualitatif sifat kemagnetan menunjukkan bahwa Fe3O4/TiO2-Co mudah dipisahkan dari medium cairnya dengan menggunakan bantuan medan magnet eksternal. Uji aktivitas fotokatalis menunjukkan bahwa nanokomposit Fe3O4/TiO2-Co memiliki kemampuan fotodegradasi terhadap metilen biru paling tinggi pada variasi konsentrasi dopan 15,0% dengan nilai fotodegradasi di bawah radiasi sinar UV dan visible masing-masing sebesar 51,51% dan 55,38%.

Synthesis of Fe3O4/TiO2-Co nanocomposite as a catalyst for methylene blue photodegradation had been conducted. The main aim of this research was to increace the performance of TiO2 photocatalyst by visible light. This research was initiated by syhthesis of Fe3O4 through coprecipitation method using NaOH as a precipitating agent from mixture of FeSO4.7H2O and FeCl3.6H2O. Synthesized Fe3O4 then was coated by TiO2-Co at optimum ratio of Fe3O4:TiO2 and optimum percentatage of Co2+ as doping metal to form Fe3O4/TiO2-Co nanocomposite. The Fe3O4/TiO2-Co nanocomposite was characterized using FTIR, XRD, TEM, SEM EDX and SR UV-Vis. Activity test of Fe3O4/TiO2-Co nanocomposite for methylene blue photodegradation was conducted in batch system, in a closed reactor equipped by UV and visible light. In the activity test, optimum pH and time were also determined under dark condition, UV and visible light exposure. Result showed that the Fe3O4/TiO2-Co nanocomposite was confirmed through Ti-O and Fe-O bonding by FTIR and the appearance of Fe3O4 and anatase peak by XRD diffractogram. Activity test showed that methylene blue photodegradation was optimum at pH 10 and time of light exposure 210 min. SR UV-Vis spectra indicated that Fe3O4/TiO2-Co nanocomposite was responsive toward visible light. Fe3O4/TiO2-Co nanocomposite with dopant concentration variations of 1.0; 2.5; 10.0 and 15.0% were 3.22; 3.12; 3.09 and 2.81 eV, respectevely. Qualitative test of magnetism properties showed that Fe3O4/TiO2-Co easily separated from aqueous medium using external magnetic field. Photocatalyst activity test showed that Fe3O4/TiO2-Co had highest photodegradation ability against methylene blue at percentage of Co 15.0% with photodegradation under visible light was 51.57% and 55.38%, respectively.

Kata Kunci : Fotokatalis, TiO2, Fe3O4, doping Co2+, metilen biru