Sintesis Senyawa SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 dengan metode lelehan garam

INDONESIA:

Senyawa Aurivillius lapis empat SrBi4Ti4O15 berpotensi sebagai senyawa fotokatalis dengan energi celah pita sebesar 3,0 eV (~420 nm) sehingga hanya dapat bekerja di daerah UV. Salah satu strategi yang dilakukan untuk memaksimalkan fungsi kerjanya di daerah sinar tampak adalah dilakukan pendopingan dengan ion logam transisi besi (Fe3+). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui struktur kristal, morfologi, ukuran partikel, komposisi unsur senyawa, dan energi celah pita dari SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 yang disintesis menggunakan metode lelehan garam NaCl, KCl, dan campuran NaCl/KCl (rasio molar 1:1). Prekursor ditimbang secara stoikiometri dan digerus dengan masing-masing garam dengan perbandingan 1:7 (produk : garam) sampai homogen. Sampel dikalsinasi pada suhu 825 dan 850˚C selama 6 jam dan produk dioven dengan suhu 90˚C selama 6 jam. Karakterisasi senyawa dilakukan menggunakan X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), dan ultraviolet-visible diffuse reflectance (UV-Vis DRS). Difraktogram sampel produk menunjukkan bahwa sampel produk SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 yang memanfaatkan garam KCl memperoleh hasil yang murni, akan tetapi pada sampel produk SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 yang disintesis dengan memanfaatkan garam NaCl ditemukan fasa pengotor berupa Bi4Ti3O12 dan TiO2 (brookite). Pada sampel produk SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 yang disintesis dengan memanfaatkan garam campuran NaCl/KCl juga ditemukan pengotor berupa SrCO3. Mikrograf SEM menunjukkan sampel memiliki morfologi khas senyawa SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 yaitu plate-like dan terdapat aglomerasi. Hasil perhitungan Kubelka-Munk menunjukkan bahwa senyawa SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 memiliki energi celah pita pada rentang 2,32-2,55 eV.

ENGLISH:

The fourth layer Aurivillius compound SrBi4Ti4O15 has the potential as photocatalyst material with a band gap energy of 3.0 eV (~420 nm) which can only work on UV light. One of the strategies to maximize its work in the visible light region, is by doping with iron (Fe3+) transition metal ion. Aim of the research is to determine the crystal structure, morphology, particle size, compound elemental composition, and band gap energy of SrBi4Ti3.95Fe0.05O15 which were synthesized using NaCl, KCl, and NaCl-KCl (molar ratio 1:1) molten salt method. Precursors were weighed stoichiometrycally and grinded with each salts in 1:7 ratio (product : salts) until homogenous. The samples were calcined at temperature 825 and 850˚C for 6 hours and product was ovened at temperature 90˚C for 6 hours. The characterization of compounds was carried out using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and ultraviolet-visible diffuse reflectance (UV-Vis DRS). The Diffractogram sample showed that SrBi4Ti3.95Fe0.05O15 product that obtained using KCl salt had successfully obtained with no impurities, but the SrBi4Ti3.95Fe0.05O15 product that synthesized using NaCl salt has found an impurities phase of Bi4Ti3O12 and TiO2 (brookite). SrCO3 impurities was also found on SrBi4Ti3.95Fe0.05O15 product that synthesized using NaCl/KCl salt. The micrographs showed that the morphology of sample is plate-like and still found agglomeration. The results of Kubelka-Munk calculation showed that the SrBi4Ti3.95Fe0.05O15 has a band gap energy of about 2.32-2.55 eV.

ARABIC:

يحتوي مركب Aurivillius المكون من أربع طبقات SrBi4Ti4O15 وله القدرة على أن يكون مركبا محفزا ضوئيا مع طاقة فجوة نطاق تبلغ ٣.٠ ميكرو فولت (~ ٤٢٠ نانومتر) بحيث لا يمكن أن يعمل إلا في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. من إحدى الاستراتيجيات التي تم تنفيذها لتحقيق أقصى قدر من وظيفة العمل في منطقة الشعاع المرئي هي التنشيط باستخدام أيون الحديد الثلاثي (Fe3+). يهدف هذا البحث إلى تحديد البنية البلورية والمورفولوجيا وحجم الجسيمات وتكوين العناصر المركبة وطاقة فجوة النطاق ل SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 التي تم تركيبها باستخدام طريقة ذوبان ملح كلوريد الصوديوم (NaCl) وكلوريد البوتاسيوم (KCl) والخليط بينهما (نسبة مولية ١: ١). تم وزن السلائف بشكل قياس اتحادية العناصر (stoikiometri) وطحنها مع كل ملح بنسبة ١:٧ (المنتج: الملح) حتى تصبح متجانسة. تم تكليس العينات عند ٨٢٥ و٨٥٠ درجة مئوية لمدة ٦ ساعات وتم تهوية المنتج عند ٩٠ درجة مئوية لمدة ٦ ساعات. تم إجراء توصيف المركبات باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، والانعكاس المنتشر المرئي فوق البنفسجي (UV-Vis DRS). أظهر مخطط الحيود لعينات المنتج أن عينة من منتج SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 التي تستخدم ملح KCl حصلت على نتائج نقية، ولكن في عينة من منتج SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 التي تم تركيبها باستخدام ملح NaCl، تم العثور على مراحل الشوائب في شكل Bi4Ti3O12 و TiO2 (بروكيت). في عينة من منتج SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 التي تم تركيبها باستخدام ملح الخليط بينهما، تم العثور أيضا على الشوائب في شكل SrCO3. أظهر المجهر الإلكتروني الماسح SEM أن العينة التي تحتوي على مورفولوجيا نموذجية ل SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 هي plate-like مع وجود تكتل. أظهرت نتيجة حساب كوبيلكا مونك Kubelka-Munk أن مركب SrBi4Ti3,95Fe0,05O15 له طاقة فجوة نطاق في نطاق ٢.٣٢ – ٢.٥٥ ميكرو فولت.