Perpustakaan Digital ITB

Bismuth vanadat (BiVO4) merupakan salah satu kandidat fotokatalis terbaik untuk reaksi oksidasi senyawa organik karena memiliki celah energi dalam rentang cahaya tampak. Namun, BiVO4 memiliki tingkat rekombinasi elektron-hole yang tinggi, transfer muatan yang buruk, sehingga mengurangi efektifitas reaksi oksidasi. Pada penelitian ini, modifikasi permukaan BiVO4 dengan impregnasi ion Co2+, Ni2+, dan Cu2+ dilakukan untuk menghambat rekombinasi pembawa muatan dengan memerangkap elektron dari fotokatalis menuju dopan di permukaan. Pemilihan ion logam didasarkan pada tingkat energi orbital 3d yang lebih rendah daripada V-3d. Dengan demikian, diharapkan elektron hasil eksitasi dapat berpindah dari pita konduksi BiVO4 menuju orbital 3d ion logam transisi yang tidak penuh. Fotokatalis BiVO4 disintesis dengan metode hidrotermal dilanjutkan dengan impregnasi dengan ion logam transisi. Analisis difraksi sinar-X (XRD) menunjukkan bahwa semua sampel BiVO4 terdiri dari fasa tunggal dengan struktur monoclinic scheelite. Analisis lebih lanjut menunjukkan adanya peningkatan ukuran kristalit sampel termodifikasi permukaan. Pada sampel BiVO4-Ni dan Cu diamati terjadinya peningkatan intensitas yang cukup signifikan pada puncak difraksi bidang (040). Modifikasi permukaan dengan ion logam Ni2+ dan Cu2+ meningkatkan pertumbuhan krsital ke arah sumbu b, sementara parameter kisi tidak dipengaruhi oleh impregnasi yang menunjukkan bahwa ion-ion dopan tidak masuk ke dalam fasa ruah dan tidak mengubah struktur kristal BiVO4. Karakterisasi UV-Diffused Reflectance Spectroscopy (UV-DRS) menunjukkan bahwa pita serapan BiVO4 diperkirakan dari UV hingga panjang gelombang 550 nm, sedangkan fotokatalis termodifikasi permukaan menunjukkan peningkatan serapan di daerah cahaya tampak. Nilai energi celah pita (Eg) BiVO4 sebesar 2,4 eV. Transisi elektronik langsung (direct allowed) BiVO4-Co memiliki 2 band gap yaitu 2,28 dan 1,46 eV. Indirect band gap BiVO4-Co dan Cu menunjukkan pita cacat yang sempit, sedangkan BiVO4-Ni menunjukkan pita cacat yang lebar. Kinerja fotokatalis pada degradasi metilen biru (MB) menunjukan bahwa BiVO4-Cu memiliki aktivitas fotokatalitik paling baik di bawah penyinaran cahaya tampak (k = 3,99 ? 10- 3 min- 1). Urutan laju degradasi dari paling tinggi ke rendah yaitu BiVO4-Cu > BiVO4-Co > BiVO4-Ni > BiVO4. Kinerja fotokatalisis terhadap reaksi oksidasi pemutusan ikatan rangkap (C=C) asam oleat (AO) dilakukan dengan memvariasikan pelarut yaitu air dan air/etanol dengan kondisi dibawah paparan lampu sinar tampak (? = 380-680 nm, 18 W), suhu ruang selama 48 jam. Penggunaan pelarut air etanol bertujuan agar adsorpsi substrat dan fotokatalis dapat dimaksimalkan. Karakterisasi Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GCMS) menunjukkan bahwa fotokatalis BiVO4 dapat memutus ikatan rangkap (C=C) asam oleat dibandingkan tanpa fotokatalis. Fotokatalis menggunakan pelarut air menghasilkan produk 9-oksononanoat dan nonanal, sedangkan fotokatalis menggunakan pelarut air etanol tidak menghasilkan produk reaksi yang diinginkan. Pelarut air sangat mempengaruhi reaksi fotokatalis, dan pelarut etanol tidak menunjukkan reaktivitas yang lebih baik daripada air. Pelarut air berperan penting dalam menghasilkan spesi oksigen reaktif dalam proses reaksi oksidasi. BiVO4-Co memiliki dua nilai energi celah pita (Eg), baik pada transisi elektronik langsung (direct allowed) maupun transisi tidak langsung (indirect allowed). Hal ini mempengaruhi reaksi oksidasi pemutusan ikatan rangkap asam oleat, 9- oksononanoat dan nonanal dihasilkan menggunakan BiVO4 dan BiVO4-Co. Reaksi oksidasi menggunakan BiVO4-Ni dengan pelarut air memiliki % konversi yang tinggi namun % selektivitas yang rendah. BiVO4-Ni memiliki cacat pita yang lebar pada transisi elektronik tidak langsung sehingga menghasilkan produk lain yang tidak diinginkan.