Pengaruh penambahan GO pada komposit rGO-TiO2 sebagai material fotokatalis

ABSTRAK

Pertumbuhan teknologi di masa modern menampilkan kemajuan yang pesat diberbagai bidang, salah satunya adalah bidang material. Material yang dipercaya bisa merevolusi teknologi pada masa depan yaitu material fotokatalis. Pada penelitian ini dilakukan pembuatan material fotokatalis menggunakan material semikonduktor TiO2 yang dikompositkan dengan rGO (Reduced Graphene Oxide) dengan tujuan untuk mengurangi rekombinasi elektron saat proses fotokatalis. Material rGO-TiO2 disintesis dengan variasi penambahan GO sebesar 4, 8, 12 dan 16 mg menggunakan metode sol-gel secara in-situ dengan bantuan gelombang mikro. Komposit rGO-TiO2 yang telah disintesis selanjutnya dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, UV-Vis, SEM, dan LCR-Meter. Pengujian aktivitas fotokatalis dilakukan dengan memasukkan sampel pada larutan methylene blue sebagai polutan dan ditempatkan dalam reaktor fotokatalis. Hasil XRD menunjukkan bahwa fasa yang terbentuk pada komposit rGO-TiO2 adalah fasa anatase disertai intensitas peak yang semakin menurun dengan penambahan GO. Gugus fungsi komposit rGO-TiO2 terdapat vibrasi Ti-O-C karena interaksi kimia TiO2 dengan rGO. Diketahui bahwa energi gap terkecil yaitu 3,65 eV dengan konduktivitas listrik tertinggi sebesar 8,45×10-6 S/cm terdapat pada sampel 4rGO-TiO2. Uji fotokatalis dilakukan dengan memasukkan sampel pada larutan methylene blue sebagai polutan dan ditempatkan dalam reaktor fotokatalis. Aktivitas fotokatalis menunjukkan bahwa persen degradasi terhadap methylene blue oleh material komposit rGO-TiO2 mencapai 86-92%.

ABSTRACT

Technological growth in modern times displays rapid progress in various fields, one of which is the field of materials. Materials that are believed to revolutionize technology in the future are photocatalyst materials. In this research, a photocatalyst material was made using TiO2 semiconductor material composited with rGO (Reduced Graphene Oxide) with the aim of reducing electron recombination during the photocatalyst process. The rGO-TiO2 material was synthesized by adding 4, 8, 12 and 16 mg of GO using the in-situ sol-gel method with the help of microwaves. The synthesized rGO-TiO2 composite was then characterized using XRD, FTIR, UV-Vis, SEM, and LCR-Meter. Testing of photocatalyst activity was carried out by inserting samples into methylene blue solution as a pollutant and placing them in a photocatalyst reactor. The XRD results showed that the phase formed in the rGO-TiO2 composite was anatase phase with a decreasing peak intensity with the addition of GO. The functional group of the rGO-TiO2 composite has Ti-O-C vibrations due to the chemical interaction of TiO2 with rGO. It is known that the smallest band gap is 3.65 eV with the highest electrical conductivity of 8.45×10-6 S/cm found in the 4rGO-TiO2 sample. The photocatalyst test was carried out by inserting the sample into a solution of methylene blue as a pollutant and placing it in the photocatalyst reactor. Photocatalyst activity shows that the percent degradation of methylene blue by rGO-TiO2 composite material reaches 86-92%.

مستخلص البحث

يظهر النمو التكنولوجي في العصر الحديث تقدما سريعا في مختلف المجالات، أحدها مجال المواد. المواد التي يعتقد أنها ستحدث ثورة في التكنولوجيا في المستقبل هي مواد محفزة ضوئية. في هذا البحث، تم صنع مادة محفز ضوئي باستخدام مادة TiO2 شبه الموصلة التي تم تركيبها مع rGO (Reduced Graphene Oxide) بهدف تقليل إعادة التركيب الإلكتروني أثناء عملية التحفيز الضوئي، حيث تم تصنيع rGO المستخدم من فحم قشرة جوز الهند بمساعدة الموجات الدقيقة. تم تصنيع مادة rGO-TiO2 بإضافة 4 و 8 و 12 و 16 مجم من GO باستخدام طريقة sol-gel. تم بعد ذلك تمييز مركب rGO-TiO2 المركب باستخدام XRD و FTIR و UV-Vis و SEM و LCR-Meter. أظهرت نتائج XRD أن المرحلة المتكونة في مركب rGO-TiO2 كانت طور anatase مع شدة ذروة متناقصة مع إضافة GO. تحتوي المجموعة الوظيفية لمركب rGO-TiO2 على اهتزازات Ti-O-C بسبب التفاعل الكيميائي لـ TiO2 مع rGO. من المعروف أن أصغر فجوة في النطاق هي 3.65 فولت مع أعلى موصلية كهربائية تبلغ 8.45 × 10-6 S / سم الموجودة في عينة 4 rGO-TiO2. تم إجراء اختبار المحفز الضوئي عن طريق إدخال العينة في محلول من الميثيلين الأزرق كمواد ملوثة ووضعها في مفاعل الحفاز الضوئي. يُظهر نشاط الحفاز الضوئي أن النسبة المئوية لتحلل الميثيلين الأزرق بواسطة المادة المركبة rGO-TiO2 تصل إلى 86-92٪.