Sintesis dan karakterisasi fotokatalis TiO2 mesopori terdoping galium (III) dengan variasi konsentrasi dopan Ga3+ menggunakan metode sonikasi

INDONESIA :

Material semikonduktor TiO2 memiliki efisiensi sangat baik dalam mendegradasi limbah zat warna tekstil yang bersifat non-biodegradable. Namun, TiO2 bersifat kurang aktif pada radiasi cahaya tampak yang merupakan komponen utama sinar matahari. Berdasarkan hal tersebut modifikasi TiO2 dengan penambahan dopan galium dapat meningkatkan aktivitas fotokatalitik TiO2 pada radiasi cahaya tampak. Kelemahan TiO2 yang lain adalah memiliki luas permukaan yang rendah. Luas permukaan TiO2 yang rendah mengakibatkan aktivitas fotokatalitik kurang maksimal. Salah satu cara meningkatkan luas permukaan TiO2 adalah dengan adanya penambahan surfaktan CTAB sebagai structure directing template, sehingga dapat terbentuk TiO2 mesopori dengan luas permukaan yang lebih tinggi.

TiO2 mesopori terdoping galium (III) 0; 0,5; 1; 1,5; dan 2% telah berhasil disintesis menggunakan metode sonikasi dengan suhu kalsinasi 450˚C. Prekursor yang digunakan yaitu Titanium Isopropoksida (TTIP), Galium Asetilasetonat (Ga(acac)3), dan CTAB. Material hasil sintesis kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan instrumen X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), Adsorpsi-desorpsi N2, Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDX), dan Diffuse Reflectance Spectrosccopy (DRS).

TiO2 mesopori terdoping galium (III) teridentifikasi memiliki fasa anatas dengan grup ruang I41/amd berdasarkan karakterisasi menggunakan XRD. Karakterisasi menggunakan FTIR menunjukkan bahwa surfaktan CTAB belum teruapkan secara sempurna pada suhu kalsinasi 450˚C. Adanya penambahan surfaktan CTAB tersebut terbukti dapat membentuk TiO2 dengan ukuran pori 2-50 nm (mesopori) berdasarkan analisis menggunakan Adsorpsi-desorpsi N2. Morfologi TiO2 mesopori-Ga yang diperoleh adalah tidak beraturan dengan distribusi komposisi unsur Ti, O, dan Ga yang merata berdasarkan hasil SEM-EDX. Karakterisasi menggunakan DRS menunjukkan bahwa adanya penambahan dopan galium pada TiO2 mesopori terbukti dapat meningkatkan aktivitas fotokatalitik pada rentang radiasi elektromagnetik cahaya tampak berdasarkan nilai reflaktansi, F(R), dan energi celah pita. Hasil optimum didapatkan pada TiO2 mesopori terdoping galium (III) 1% yang ditandai dengan nilai reflektansi paling rendah, nilai F(R) paling tinggi, dan nilai energi celah pita yang paling rendah (2,88 eV).

ENGLISH :

TiO2 semiconductor materials have very good efficiency in degrading textile dyestuffs that are non-biodegradable. However, TiO2 is less active in visible radiation which is the main component of sunlight. Based on this modification of TiO2 by the addition of gallium dopants can increase the photocatalytic activity of TiO2 in visible light radiation. Another disadvantage of TiO2 is having a low surface area. The low surface area of TiO2 cause its photocatalytic activity is less maximal. One way to increase the surface area of TiO2 is by adding CTAB surfactant as a structure directing template, so that mesoporous TiO2 can be formed with a higher surface area.

Mesoporous gallium (III) 0; 0.5; 1; 1.5; and 2% doped TiO2 have been successfully synthesized using the sonochemical method with calcination temperature at 450˚C. The precursors that have been used are Titanium Isopropoxide (TTIP) and Gallium Acetylacetonate (Ga(acac)3), and CTAB. The synthesized materials then characterized using X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), N2 Adsorption-desorption, Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDX), and Diffuse Reflectance Spectrosccopy (DRS).

Gallium (III) doped mesoporous TiO2 was identified having anatase phase with space group I41/amd based on characterization using XRD. Characterization using FTIR showed that CTAB surfactant was able to evaporate at calcination temperature at 450˚C. The addition of CTAB surfactant proven to be able to form TiO2 with a pore size of 2-50 nm (mesoporous) based on analysis using Adsorption-desorption N2. The morphology of mesoporous Ga-TiO2 are irregular with a uniform distribution of the elements of Ti, O, and Ga based on the results of SEM-EDX. Characterization using DRS showed that the addition of gallium dopant on mesoporous TiO2 proven to be able to increase photocatalytic activity in the range of visible light electromagnetic radiation based on the value of reflectance, F(R), and bandgap energy. The optimum results were obtained on gallium (III) 1% doped mesoporous TiO2 which was characterized by the lowest reflectance value, the highest F(R) value, and the lowest band gap energy value (2.88 eV).