Sintesis Titania Hitam Menggunakan Plasma Hidrogen Terbantu Gelombang Mikro Skripsi Muhammad Wildan Azzindani 10519047 PROGRAM STUDI SARJANA KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2024 Sintesis Titania Hitam dengan Menggunakan Plasma Hidrogen Terbantu Gelombang Mikro Synthesis of Black Titania Using Microwave-Assisted Hydrogen Plasma Skripsi Muhammad Wildan Azzindani 10519047 PROGRAM STUDI SARJANA KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2024 Abstrak Kebutuhan akan katalis yang efisien dan ramah lingkungan terus meningkat seiring dengan perkembangan industri dan teknologi. Salah satu material yang menjanjikan untuk dikembangkan sebagai fotokatalis adalah titania. Namun, kelemahan utama material titania adalah besarnya energi celah pita yang menyebabkan rendahnya efisiensi serapan pada daerah sinar tampak. Salah satu solusi yang dapat dilakukan adalah mentrasnformasi titania menjadi titania hitam yang memiliki energi celah pita yang lebih sempit dan efisien serapan pada daerah sinar tampak yang lebih kuat. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan sintesis titania hitam menggunakan plasma hidrogen pada tekanan vakum. Prekursor yang digunakan adalah titania Aeroxide Degussa P25 yang ditambahkan pelarut air hingga berbentuk bubur pasta. Titania hitam disintesis dengan mereduksi titania menggunakan plasma hidrogen dengan laju alir gas hidrogen sebesar 40 sccm dan tekanan dalam kamar reaktor plasma sebesar 2-3 Torr. Titania hitam yang dihasilkan dengan variasi durasi sintesis menunjukkan perubahan warna yang semakin gelap. Karakterisasi Raman dari titania hitam menunjukkan fase rutile dengan sebagian kecil fase anatase. Sementara itu karakterisasi UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS) menunjukkan peningkatan serapan pada sinar tampak untuk durasi sintesis di atas 1 menit. Hal ini juga didukung oleh hasil karakterisasi spektroskopi fotoluminesensi yang menunjukkan puncak- puncak oleh adanya proses rekombinasi elektron secara radiatif, yang merupakan tingkat elektronik baru oleh adanya cacat kristal akibat vakansi oksigen. Titania hitam hasil sintesis selanjutnya diaplikasikan sebagai katalis pada proses fotodegradasi rhodamin B. Titania hitam menunjukkan efisiensi sebesar 21-40% dalam waktu 30 menit. Secara keseluruhan, efek dari perlakukan plasma hidrogen berdampak pada perubahan fase dan timbulnya cacat kristal pada titania. Kata kunci: Fotodegradasi, fotokatalis, fotoluminesensi, kekosongan oksigen, plasma hidrogen, titania hitam, Abstract The demand for efficient and environmentally friendly catalysts continues to increase along with the development of industry and technology. One of the promising materials to be developed as a photocatalyst is titania. However, the main weakness of titania material is the large bandgap energy, which results in low absorption efficiency in the visible light region. One solution that can be done is to transform titania into black titania, which has a narrower bandgap energy and more efficient absorption in the visible light region. Therefore, in this research, black titania was synthesized using hydrogen plasma under vacuum pressure. The precursor used was Aeroxide Degussa P25 titania, which was soaked with water to form a slurry. Black titania was synthesized by reducing titania using hydrogen plasma with a hydrogen gas flow rate of 40 sccm and a pressure in the plasma reactor chamber of 2-3 Torr. The synthesized black titania with variations in synthesis duration are darkening in color. Raman characterization of the black titania shows the rutile phase with a small portion of the anatase phase. Meanwhile, the UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS) characterization shows an increase in the visible light absorption for synthesis durations above 1 minute. This is also supported by the results of photoluminescence spectroscopy characterization, which shows peaks due to the presence of radiative electron recombination processes, originating from new electronic levels due to crystal defects caused by oxygen vacancies.