Perpustakaan Digital ITB

Material nano satu dimensi zirkonia merupakan material yang menjanjikan untuk berbagai bidang aplikasi seperti sensor, katalis dan sebagai unsur penguat dalam komposit. Hal ini dikarenakan material nano satu dimensi zirkonia memiliki nisbah aspek yang tinggi dan memperlihatkan karakteristik luas permukaan spesifik sangat besar dan sangat aktif, porositas tinggi, serta sifat kuat mekanis dan ketangguhan patah sangat tinggi. Ketersediaan material nano satu dimensi zirkonia sebagai bahan awal masih sangat jarang ditemukan di pasaran lokal dan impor. Sejumlah metode telah banyak dikembangkan di dalam sintesis material nano satu dimensi zirkonia. Namun demikian, semua metode tersebut umumnya menggunakan garam terlarut dan senyawa organologam sebagai prekursor zirkonia, menggunakan media alkohol, memerlukan peralatan khusus, serta membutuhkan energi yang cukup tinggi dalam prosesnya. Oleh karena itu, metode yang berkembang tersebut kurang ekonomis dan tidak menjanjikan untuk diterapkan dalam skala besar di Indonesia pada saat ini. Mengingat ketersediaan zirkonium silikat sebagai bahan baku zirkonia di Indonesia cukup melimpah dan aplikasi material nano satu dimensi zirkonia yang penting di berbagai bidang industri, maka penelitian sintesis material nano satu dimensi zirkonia dari zirkonium silikat dengan metode yang relatif sederhana sangat perlu untuk dilakukan. Di dalam penelitian disertasi ini, metode sintesis material nano satu dimensi zirkonia berbasis zirkonium silikat telah dikembangkan yaitu metode templatprekursor. Prinsip metode tersebut adalah sintesis material nano satu dimensi zirkonia dari prekursor zirkonium hidroksida berbasis zirkonium silikat, dengan bantuan templat organik yang memiliki gugus hidroksil (????????????????) dan atau gugus etoksi (???????????? ????) sebagai templat pengarah struktur nano 1-D, dilanjutkan dengan proses kalsinasi pada suhu tertentu. Templat pengarah struktur satu dimensi yang dimaksud di dalam penelitian ini adalah senyawa etilen glikol, senyawa polimer etilen glikol 6000, dan senyawa polimer dari alam yaitu selulosa nano. Ketiga jenis templat organik tersebut memiliki gugus hidroksil (????????????????) dan atau gugus etoksi (???????????? ????), sehingga memiliki kemampuan berinteraksi dengan prekursor zirkonium hidroksida dan memodifikasi mikrostruktur material zirkonia menjadi bentuk satu dimensi berukuran nano. Adapun prekursor zirkonium hidroksida yang dimaksud adalah disintesis dari zirkonium silikat dengan metode destruksi sodium karbonat. Prinsip metode ini adalah pemecahan mineral zirkonium silikat dalam bentuk bongkahan oleh natrium karbonat melalui proses pembakaran suhu tinggi, sehingga menghasilkan senyawa natrium silikat larut dalam air dan senyawa natrium zirkonat larut dalam asam. Selanjutnya adalah hidrolisis perlahan garam zirkonium menjadi zirkonium hidroksida. Tujuan penelitian ini adalah mensintesis material nano satu dimensi zirkonia dari prekursor zirkonium hidroksida berbasis zirkonium silikat lokal teknis dengan metode templat-prekursor. Proses sintesis material nano 1-D zirkonia dari zirkonium hidroksida berbasis zirkonium silikat dengan metode templat-prekursor, terdiri atas dua tahap utama yaitu a) penyiapan prekursor zirkonium hidroksida dari zirkonium silikat: diawali dengan proses pemecahan zirkonium silikat secara padat oleh natrium karbonat pada suhu pembakaran 1000????C, dilanjutkan dengan proses pelarutan produk destruksi dengan air dan asam sulfat, serta hidrolisis garam zirkonium pada pH sekitar 9 menjadi zirkonium hidroksida; dan b) sintesis material nano satu dimensi zirkonia dari prekursor zirkonium hidroksida dengan bantuan templat: diawali dengan proses pengaturan pH prekursor, dilanjutkan dengan proses pencampuran prekursor dan templat dalam suasana pemanasan, kemudian dilakukan pemeraman, sampai terbentuk gel atau endapan. Selanjutnya prekursor awal dan produk sintesis keduanya dikalsinasi pada suhu 800????C. Karakteristik zirkonia yang dihasilkan selanjutnya dibandingkan, yaitu meliputi karakteristik perilaku termal, mineralogi, gugus fungsi, mikrostruktur, dan tekstural. Di dalam penelitian disertasi ini, material nano satu dimensi zirkonia telah berhasil disintesis dari prekursor zirkonium hidroksida berbasis zirkonium silikat dengan bantuan templat terpilih (seperti etilen glikol, poli etilen glikol 6000, dan selulosa nano) pada kondisi sintesis yang spesifik, menggunakan metode templat-prekursor. Karakteristik dasar material zirkonia yang dihasilkan pada suhu kalsinasi 800????C adalah memiliki fasa dominan t-metastabil dengan pengotor utama silika, memiliki ukuran partikel kurang dari 50 nm, memiliki struktur mesopori dan luas permukaan 46,990 m²/g. Hasil penelitian menunjukkan pemanfaatan senyawa templat sebagai pengarah struktur satu dimensi di dalam metode templat-prekursor, telah memodifikasi karakteristik zirkonia yang dihasilkan pada suhu kalsinasi yang sama. Fenomena tersebut meliputi perubahan karakteristik mineralogi, mikrostruktur dan tekstural. Material zirkonia yang dihasilkan memiliki fasa tmetastabil dan fasa monoklinik, bentuk mikrostruktur batang nano, tabung nano, kapsul nano, dan aglomerat memanjang, serta luas permukaan sekitar 9-48,5 m2/g.