Sintesis senyawa SrTi0,95Fe0,05O3 dengan menggunakan metode lelehan garam NaCl, KCl, dan NaCl/KCl

ABSTRAK:

Strontium titanat (SrTiO3) adalah senyawa perovskit yang dapat dimanfaatkan sebagai material fotokatalis. Namun, SrTiO3 memiliki kelemahan yaitu hanya dapat bekerja pada sinar UV dan memiliki laju rekombinasi electron-hole yang cepat. Salah satu strategi untuk mengatasinya adalah dengan melakukan pendopingan menggunakan logam Fe untuk meningkatkan penyerapan sinar tampak serta memodifikasi morfologi partikel untuk meningkatkan situs reaksi pada permukaan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi jenis garam NaCl, KCl, dan garam campuran NaCl/KCl terhadap struktur kristal, morfologi, ukuran partikel, dan energi celah pita senyawa SrTi0,95Fe0,05O3. Hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan instrumen X-ray diffraction (XRD) untuk menganalisa fasa yang terbentuk, scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray diffraction (SEM-EDS) untuk menganalisa morfologi dan ukuran partikel, serta ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS) untuk mengetahui energi celah pita dan serapan sinar senyawa. Difraktogram senyawa SrTi0,95Fe0,05O3 hasil sintesis dengan jenis garam berbeda menunjukkan bahwa sampel telah berhasil disintesis. Akan tetapi, pada jenis garam KCl ditemukan pengotor SrCO3 dan TiO2 anatas. Hasil SEM-EDS menunjukkan morfologi partikel ketiga sampel berbentuk polihedral yang seragam tanpa aglomerasi dengan rata-rata ukuran yang kecil sekitar 0,0328-0,0635 µm2 serta komposisi penyusun senyawa adalah Sr, Ti, O, dan Fe. Spektra UV-Vis DRS menunjukkan bahwa nilai energi celah pita ketiga senyawa sebesar 2,8 eV sehingga dapat menyerap pada daerah sinar tampak.

ABSTRACT:

Strontium titanate (SrTiO3) is a perovskite compound that can be used as a photocatalyst material. However, SrTiO3 has disadvantage that it can only work in UV light and has a fast electron-hole recombination rate. One strategy to overcome this is by doping with Fe metal to increase visible light absoption and modifying particle morphology to increase reaction sites on the surface. This research aims to determine the effect of variations in the types of salt NaCl, KCl, and mixed salt NaCl/KCl on the crystal structure, morphology, particle size, and band gap energy of SrTi0.95Fe0.05O3 compound. The results of the synthesis were characterized using an X-ray diffraction (XRD) instrument to analyze the formed phase, scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray diffraction (SEM-EDS) to analyze particle morphology and size, and ultraviolet-visible reflectance reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS) to determine the band gap energy and light absorption of compounds. The diffractogram of the synthesized SrTi0.95Fe0.05O3 compound with different types of salt indicates that the sample has been successfully synthesized. However, in the type of KCl salt, SrCO3 and TiO2 impurities were found. The SEM-EDS results showed that the particle morphology of the three samples is uniformly polyhedral without agglomeration with an average small size of 0,0328-0,0635 µm2 and the composition of the compound is Sr, Ti, O, and Fe. The UV-Vis DRS spectra showed that the band gap energy of the three compounds was 2.8 eV so that they could absorb in the visible light region.

مستخلص البحث:

تيتانات السترونتيوم (SrTiO3) هو مركب بيروفسكايت يمكن استخدامه كمادة محفزة للضوء. ومع ذلك، فإن SrTiO3 لديه عيب أنه لا يمكنه العمل إلا على ضوء الأشعة فوق البنفسجية ولديه معدل إعادة تركيب سريع لثقب الإلكترون. تتمثل إحدى الاستراتيجيات للتغلب على ذلك في التهرب باستخدام معدن Fe لتحسين امتصاص الأشعة المرئية وكذلك تعديل مورفولوجيا الجسيمات لتحسين مواقع التفاعل على السطح. تهدف هذه الدراسة إلى تحديد تأثير الاختلافات في أنواع ملح KCl, NaCl, ، وملح مخلوط NaCl/KCl على البنية البلورية والمورفولوجيا وحجم الجسيمات وطاقة فجوة النطاق لمركبات .SrTi0.95Fe0.05O3 تم تمييز نتائج التوليف باستخدام أدوات حيود الأشعة السينية (XRD)لتحليل المرحلة المشكلة ، وحيود الأشعة السينية المشتتة بالطاقة المجهرية الإلكترونية الماسحة (SEM- EDS) لتحليل المورفولوجيا وحجم الجسيمات ، والتحليل الطيفي للانعكاس المنتشر المرئي بالأشعة فوق البنفسجية (UV-VIS DRS) لتحديد طاقة فجوة النطاق وامتصاص الأشعة المركبة. مخطط الحيود للمركب SrTi0.95 Fe 0.05O3 نتيجة التوليف مع أنواع مختلفة من الأملاح يظهر أن العينة قد تم تصنيعها بنجاح. ومع ذلك، في نوع ملح KCl ، تم العثور على الشوائب SrCO3 و .TiO2 Anatas تظهر نتائج SEM-EDS أن مورفولوجيا الجسيمات للعينات الثلاث كانت متعددة السطوح بشكل موحد دون تكتل بمتوسط حجم صغير من ٠٫٠٣٢٨ – ٠٫٠٦٣٥ ميكرومتر وتكوين المركب هم Sr و Ti و O و Fe. أظهرت أطياف UV-Vis DRS أن قيمة الطاقة لفجوة النطاق الثالث للمركب كانت eV ٢٫٨ حتى يتمكن من امتصاص منطقة الحزمة المرئية.