Sintesis dan karakterisasi fotokatalis TiO2 terdoping Vanadium dengan variasi jenis Surfaktan menggunakan Metode Sonikasi

مستخلص البحث

ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) تم تصنيعها بنجاح مع الاختلافات في مادة الخلايا ثلاثي ميثيل امونيوم ثنائي الفينيل (CTAB)، كبريتات ثنائي الصوديوم ديدوريل (SDS)، والبولي جلايكول الإيثيلين (PEG) باستخدام أساليب توليف سونيكيشن .يحتوي TiO2 على فجوة واسعة في الشريط (۳٫٢eV ) يمكن أن تجعل نشاط المحفز الضوئي أقل فعالية على مناطق الحزمة المرئية. يمكن تنفيذ عملية زيادة النشاط المحفز الضوئي باستخدام الفاناديوم و باستخدام قالب السطحي. يهدف البحث إلى تجميع وتحديد طابع الهيكل ، وحجم الكريستال، ومجموعة وظيفة المحفزات الضوئية للمواد TiO2-V مع اختلاف قالب السطحي. يتم تكلس تركيب مادة المحفز الضوئي التي تم تعديلها تحت السطحي TiO2-V (CTAB و SDS و PEG) عند درجة حرارتها المثلى البالغة ٤٥٠ درجة مئوية. يتم توصيف نتائج توليف العينة وتحليلها باستخدام الحيود بالأشعة السينية (XRD) ومطياف الأشعة تحت الحمراء (IR). تشير نتائج التوصيف باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) إلى أن استخدام تباين السطحي في TiO2 من الفاناديوم-المنشطات باستخدام طريقة صوتنة في درجة حرارة ككلس ٤٥٠ درجة مئوية لا يسبب تغييرات هيكلية أو تحويل المرحلة من المرحلة العليا إلى مرحلة بروكيت أو بروكيت. بالإضافة إلى ذلك ، في ديفاغتوغرام يشير أيضا إلى عدم وجود شوائب في العينة مثل V2O3 أو V2O5 الناتجة عن عملية المخدر مع الفاناديوم. وبالتالي فإن الإشارة إلى المرحلة التي تشكلت هي مرحلة أنويم بحتة مع المجموعة الفضائية I41/amd. الفرق الناتج في حجم الكريستال هو ٢٤٬٣٢٤ نانومتر (TiO2-V)، ٨١٬۰٧٦ نانومتر (TiO2-V CTAB)، ٤٨٬٦٤٠ نانومتر (TiO2-V SDS)، و ١٢٬٩٢٧ نانوم.(TiO2-V PEG) يظهر مطياف الأشعة تحت الحمراء (IR) أن المواد السطحية PEG لم يتم تكلسها تمامًا عند ٤٥٠ درجة مئوية. يوضح مقياس الطيف الضوئي بالأشعة تحت الحمراء (IR) أن إضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي CTAB و SDS إلى TiO2-V لا ينتج عنها تغيرات في الموجة رقم 3404 ؛ 1631 ؛ 1557 ؛ 1383 ؛ 646 ؛ و 483 سم -1. في حين أظهر TiO2-V PEG أن المجموعة الوظيفية من الفاعل بالسطح PEG لا تزال تترك على .TiO2-V

ABSTRACT

Vanadium doped titanium dioxide (TiO2) has been synthesized with variations of surfactant cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), sodium dedocyl sulfate (SDS), and poly ethylene glycol (PEG) using the sonication synthesis method. TiO2 has a wide band gap (3.2 eV) which can make photocatalyst activity less effective in visible light areas. The process of increasing photocatalytic activity can be done by supporting using vanadium and also modification using a surfactant template. This study aims at synthesizing and determining the structural characteristics, crystal size, and fuctional groups of TiO2-V photocatalyst materials with variations of surfactant templates. Synthesis of surfactant-modified TiO2-V photocatalyst material (CTAB, SDS, and PEG) was calcined at its optimal temperature of 450oC. Synthesized samples were characterized and analyzed using X-Ray Diffraction (XRD) and Infrared (IR) spectrophotometer. The characterization results using X-Ray Diffraction (XRD) showed that the use of surfactant variations in vanadium doped TiO2 using sonication method at 450oC calcination temperature did not cause structural changes or phase transformation from anatas to rutile or brookit phases. In addition, the diffractogram also shows the presence of impurities in samples such as V2O3 or V2O5 due to the process of supporting with vanadium. So that indicates the phase formed is purely anatas phase with space group I41/amd. The resulting crystal size differences are 24.324 nm (TiO2-V); 81.076 nm (TiO2-V CTAB); 48.640 nm (TiO2-V SDS); dan 12.927 nm (TiO2-V PEG). Infrared spectrophotometer (IR) shows the presence of surfactant CTAB on TiO2-V has not produce changes in wave numbers 3404; 1631; 1557; 1383; 646; and 483 cm-1. While on TiO2-V PEG shows the functional groups of PEG surfactant is still left on TiO2-V.

ABSTRAK

Titanium dioksida (TiO2) terdoping vanadium telah disintesis dengan variasi template surfaktan cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), sodium dedocyl sulfate (SDS), dan poly ethylene glycol (PEG) menggunakan metode sintesis sonikasi. TiO2 memiliki celah pita lebar (3,2 eV) yang dapat membuat aktivitas fotokatalis menjadi kurang efektif pada daerah sinar tampak. Proses peningkatan aktivitas fotokatalitik dapat dilakukan dengan pendopingan menggunakan vanadium dan juga modifikasi menggunakan template surfaktan. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis dan mengetahui karakter struktur, ukuran kristal, dan gugus fungsi material fotokatalis TiO2-V dengan variasi template surfaktan. Sintesis material fotokatalis TiO2-V termodifikasi surfaktan (CTAB, SDS, dan PEG) dikalsinasi pada suhu optimalnya yaitu 450oC. Sampel hasil sintesis dikarakterisasi dan dianalisa menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan spektrofotometer Infrared (IR). Hasil karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) menunjukkan bahwa penggunaan variasi surfaktan ke dalam TiO2 terdoping vanadium menggunakan metode sonikasi pada suhu kalsinasi 450oC tidak menyebabkan perubahan struktur maupun transformasi fasa dari anatas ke fasa rutil atau brookit. Selain itu, pada difraktogram juga menunjukkan tidak adanya pengotor pada sampel seperti V2O3 atau V2O5 akibat dari proses pendopingan dengan vanadium. Sehingga mengindikasikan fasa yang terbentuk adalah murni fasa anatas dengan space group I41/amd. Perbedaan ukuran kristal yang dihasilkan yaitu 24, 324 nm (TiO2-V); 81,076 nm (TiO2-V CTAB); 48,640 nm (TiO2-V SDS); dan 12,927 nm (TiO2-V PEG). Spektrofotometer Infrared (IR) menunjukkan bahwa adanya penambahan surfaktan CTAB dan SDS pada TiO2-V tidak menghasilkan perubahan pada bilangan gelombang 3404; 1631; 1557; 1383; 646; dan 483 cm-1. Sedangkan pada TiO2-V PEG menunjukkan bahwa gugus fungsi dari surfaktan PEG masih tersisa pada TiO2-V.