Path: Top > S2-Theses > Chemistry-FMIPA > 2017

FOTODEGRADASI ZAT WARNA METILEN BIRU MENGGUNAKAN FOTOKATALIS NANOKOMPOSIT TiO2/ZnO/CoO

PHOTODEGRADATION OF METHYLENE BLUE DYE USING TiO2/ZnO/CoO NANOCOMPOSITE PHOTOCATALYST

Master Theses from JBPTITBPP / 2017-09-27 15:39:48
Oleh : DIRA IRNAMERIA ( NIM: 20514024 ), S2 - Chemistry
Dibuat : 2017, dengan 7 file

Keyword : fotodegradasi, nanokomposit, metilen biru, TiO2/ZnO/CoO

Material nanopartikel telah banyak menarik minat para peneliti karena material berukuran nano dapat dibuat untuk menghadirkan suatu hal yang baru dalam bidang material dan meningkatkan sifat fisika dan kimia dari material tersebut secara signifikan. Salah satu contoh material yang disintesis dalam ukuran nano adalah nanopartikel logam oksida, dan logam oksida yang banyak diteliti oleh peneliti adalah TiO2 dan ZnO. Kedua logam oksida ini merupakan material fotokatalis yang banyak diteliti karena memiliki kemampuan fotokatalitik yang baik dalam mendegradasi zat polutan di air, seperti zat warna, pestisida, dan deterjen. Akan tetapi, reaksi fotokatalitik TiO2 dan ZnO umumnya terjadi pada daerah sinar ultraviolet, sehingga menyebabkan keterbatasan penggunaan TiO2 dan ZnO dalam pengolahan zat polutan di air. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian fotokatalis komposit TiO2 – ZnO yang didoping dengan unsur yang dapat menyebabkan komposit tersebut dapat diiradiasi dibawah sinar tampak atau sinar matahari. Pada penelitian ini telah berhasil disintesis material nanokomposit TiO2/ZnO/CoO dengan menggunakan metode pengendapan kimia berbasis sol gel. Prekursor yang digunakan adalah seng asetat Zn(CH3COO)2.2H2O, kobalt asetat Co(CH3COO)2.4H2O dan titanium (IV) etoksida. Karakterisasi terhadap nanokomposit yang dihasilkan dilakukan dengan XRD untuk analisis struktur kristal, FTIR untuk melihat gugus fungsi yang terbentuk, SEM-EDS dan TEM untuk analisis morfologi , dan UV-DRS untuk analisis energi band gap (celah pita). Analisis XRD menunjukkan bahwa nanokomposit yang terbentuk memiliki puncak difraktogram yang mirip dengan TiO2 (JCPDS 21-1276), ZnO (JCPDS 36-1451) dan CoO (JCPDS 42-1300). Hal ini membuktikan bahwa nanokomposit terdiri dari logam oksida TiO2, ZnO dan CoO. Analisis IR dari material nanokomposit menunjukkan adanya puncak khas dari ZnO pada daerah bilangan gelombang 418,55 cm-1 dan 526,57 cm-1. Citra SEM menunjukkan bentuk permukaan nanokomposit tidak homogen dan terdapat penggumpalan (aglomerasi) di beberapa permukaan nanokomposit. Analisis TEM menunjukkan nanokomposit hasil sintesis memiliki ukuran partikel sekitar 38,46 nm – 130,77 nm. Nilai energi band gap yan diperoleh berdasarkan analisis pengukuran UV- DRS adalah sebesar 2,75 eV. Untuk melihat kinerja material nanokomposit yang dihasilkan dilakukan proses degradasi metilen biru dengan mempelajari pengaruh pH optimum iradiasi, waktu optimum iradiasi dan massa nanokomposit optimum yang digunakan. Konsentrasi metilen biru yang digunakan adalah 4 ppm. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa komposit yang disintesis dapat digunakan untuk proses fotodegradasi zat warna metilen biru. Kondisi optimum yang diperoleh dari pengujian parameter adalah pH 7, waktu iradiasi 210 menit dan massa nanokomposit yang digunakan sebesar 0,04 gram. Pada kondisi larutan pH 7 dan waktu iradiasi sinar UV selama 210 menit diperoleh persentase degradasi zat warna metilen biru sebesar 71,05%. Untuk melihat kinetika fotokatalisis dari nanokomposit maka dilakukan perbandingan proses degradasi zat warna metilen biru dalam tiga kondisi yaitu fotolisis lampu UV, fotolisis lampu neon dan proses degradasi tanpa radiasi, dengan waktu iradiasi serta jumlah nanokomposit yang sama. Berdasarkan tiga kondisi proses degradasi tersebut diperoleh persentase degradasi maksimum sebesar 71,05% untuk fotolisis lampu UV, persentase degradasi maksimum sebesar 62,18% untuk fotolisis lampu neon dan persentase degradasi maksimum sebesar 63,08% untuk proses degradasi tanpa radiasi. Kinetika degradasi fotokatalisis mengikuti kinetika degradasi pseudo orde satu dan diperoleh nilai konstanta laju kTZCo pada lampu UV= 0,004 menit-1 , kTZCo pada lampu neon = 0,002 menit-1, dan kTZCo pada proses degradasi tanpa radiasi = 0,004 menit-1. Sebagai perbandingan, kinetika degradasi fotokatalisis dari nanokomposit TZCo dan TiO2-ZnO juga mengikuti kinetika degradasi pseudo orde satu, dengan nilai konstanta laju kTZCo = 0,002 menit-1 dan kTiO2/ZnO = 0,009 menit-1.

Deskripsi Alternatif :

Nanoparticle materials have been an interest for many researchers because the nanomaterial can be designed to show a novelty in material and to enhance the physical and chemical properties from the material significantly. One of the material that has been synthesized in nano size was metal oxide nanoparticle, and mostly the researchers have researched metal oxide TiO2 and ZnO. Both of the metal oxide (TiO2 and ZnO) are photocatalyst material that have good photocatalytic activity to decrease pollutant in water, such as dyes, pesticides, and detergents. Although TiO2 and ZnO have good photocatalytic activity, but their photocatalytic reactions mostly take place in ultraviolet range and cause the limitation of using TiO2 and ZnO in the treatment of pollutan in water. It is important to synthesize a TiO2 – ZnO composite photocatalyst doped with an element which can cause the composite to be irradiated under visible light or sunlight. This research has been successful to synthesize a TiO2/ZnO/CoO nanocomposite material using chemical precipitation method based on sol-gel. The precursors used in this research are zinc acetate dihydrate Zn(CH3COO)2.2H2O, cobalt acetate tetrahydrate Co(CH3COO)2.4H2O and titanium (IV) ethoxide. The characterizations of nanocomposite are done with XRD for crystal structure analysis, FTIR to observe the functional group, SEM- EDS and TEM for morphology analysis, and UV-DRS for energy of band gap analysis. The XRD analysis shows that nanocomposite has peaks similar with TiO2 (JCPDS 21-1276), ZnO (JCPDS 36-1451) dan CoO (JCPDS 42-1300). This result show that nanocomposite consists of metal oxides TiO2, ZnO and CoO. IR analysis from the nanocomposite material shows a spesific peak from ZnO at wave number range 418.55 cm-1 dan 526.57 cm-1. SEM image shows that the nanocomposite which is inhomogenous and there are agglomerations on several nanocomposite surfaces. TEM analysis shows that the nanocomposite has the particle size about 38.46 – 130.77 nm. UV-DRS analysis shows that the nanocomposite has a 2.75 eV of band gap energy. The performance of the nanocomposite material is observed with photodegradation of methylene blue dye and learns about the effect of pH, irradiation time and nanocomposite mass for photodegradation of methylene blue dye. Concentration of methylene blue used in this research is 4 ppm. The results show that the synthesized nanocomposite can be used in photodegradation of methylene blue dye. Optimal condition from photodegradation process are pH 7, irradiation time 210 minutes and mass of nanocomposite 0.04 grams. The percentage of degradation of methylene blue dye at pH 7 and irradiation time of 210 minutes is 71.05%. The kinetics of photocatalytic degradation are observed with comparation from the degradation processes in three conditions , which are photolysis using UV lamp, photolysis using neon lamp, and degradation without irradiation, in the same condition of pH, irradiation and degradation time, and mass of nanocomposite. According to these three conditions, the maximum percentages of degradation achieved are 71.05% for photolysis using UV lamp, 62.18% for photolysis using neon lamp, and 63.08% for degradation without irradiation. The kinetic of photocatalytic degradation follows the kinetic of degradation pseudo one order and the number of rate constant kTZCo under irradiation UV lamp is 0.004 minute-1 , kTZCo under irradiation neon lamp is 0.002 minute-1, kTZCo at degradation without irradiation is 0.004 minute-1. For comparison purposes, the kinetic of photocatalytic degradation follows the kinetic of degradation pseudo one order and the number of rate constant kTZCo is 0.002 minute-1 and the number of rate constant kTiO2/ZnO is 0.009 minute-1.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing 1 : Dr. Muhammad Ali Zulfikar, MS


    Pembimbing 2 : Dr. Eng. Muhamad Nasir, Editor: Latifa Noor

File PDF...