Peningkatan emisi karbon menyebabkan studi tentang konversi CO2 turut meningkat.
Konversi CO2 secara fotokatalitik adalah salah satu solusi yang mampu menghasilkan
solar fuel untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif. Katalis TiO2 biasa
digunakan sebagai fotokatalis karena memiliki sifat tidak beracun, struktur kimia yang
stabil, serta harga yang murah. Reaksi reduksi CO2 secara fotokatalitik merupakan reaksi
tiga fasa sehingga memiliki hambatan yang besar. Oleh karena itu, dilakukan intesifikasi
proses menggunakan TiO2 mesopori sebagai katalis dan reaktor slurry nanobubble.
Tujuan penelitian ini adalah melakukan sintesis katalis TiO2 mesopori, karakterisasi
katalis, uji aktivitas katalis pada reaktor slurry nanobubble, serta menentukan model
kinetika reaksi yang sesuai. Sintesis katalis TiO2 mesopori dilakukan dengan metode solgel dengan CNCs sebagai template. Kalsinasi dilakukan pada temperatur 500 °C selama
3 jam. Karakterisasi katalis dilakukan dengan metode XRD, XPS, Physisorption (Metode
BET dan BJH), DR UV-Vis, dan FTIR. Uji aktivitas katalis dilakukan pada reaktor slurry
dengan nanobubble generator selama 6 jam.
Pada penelitian ini, berhasil dilakukan sintesis katalis TiO2 mesopori dengan ukuran pori
3,8–7,8 nm dan luas permukaan 61,3–142,7 m2
/g. Doping nitrogen terhadap katalis
berhasil dilakukan dan dapat menurunkan band gap hingga 3,09 eV. Kalsinasi
menyebabkan munculnya fasa brookite di samping fasa anatase pada katalis. Katalis hasil
sintesis memiliki 87% fasa anatase dan 13% fasa brookite serta ukuran kristal 5,6 nm dan
6,0 nm secara berturut-turut. Berdasarkan hasil uji aktivitas katalis TiO2 mesopori, hanya
terbentuk produk CO pada fasa gas setelah reaksi selama 6 jam. Keberadaan produk CO
mengindikasikan bahwa reaksi mengikuti mekanisme carbene. Tidak terbentuknya
produk lain berupa metana dan metanol kemungkinan karena energi ikatan yang rendah
antara katalis dan CO radikal. Hasil uji aktivitas menunjukkan kinetika reaksi sesuai
dengan model orde 1 dan model Sips. Hal ini ditandai dengan nilai koefisien korelasi
sebesar 0,998 dan 0,994 secara berturut-turut.