Sintesis dan karakterisasi TiO2 Terdoping Mangan sebagai Fotokatalis dengan Metode Sol Gel-Sonikasi untuk Degradasi Metilen Biru

ABSTRAK

Fotokatalis TiO2 terdoping Mangan 0, 1, 3, 5, dan 7 % telah disintesis dengan metode sol gel-sonikasi dengan bahan awal TTIP dan Mn(CH3COO)2.4H2O. Uji aktivitas fotokatalis dilakukan untuk mendegradasi metilen biru dibawah iradiasi sinar UV dan sinar tampak. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dopan mangan terhadap karakter struktur, serapan sinar, energi celah pita, dan aktivitas dalam mendegradasi metilen biru. Hasil sintesis dikarakterisasi dengan Difraksi Sinar-X Bubuk (XRD) dan UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS). Sedangkan, uji aktivitas pada sinar UV menggunakan lampu UV blacklight dan sinar tampak menggunakan lampu halogen.

Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa Mn-TiO2 mempunyai struktur anatas dengan grup ruang I41/amd dengan ukuran kristal menjadi semakin kecil seiring dengan banyaknya dopan Mn. Besarnya nilai energi celah pita dari TiO2 terdoping mangan 0, 1, 3, 5, dan 7% berturut-turut adalah 3,15 eV ; 3,0 eV ; 2,1 eV ; 2,9 eV dan 1,9 eV. Pada daerah UV, persentase TiO2 terdoping Mn 5 % dalam mendegradasi metilen biru meningkat hingga 35 % selama 15 menit sedangkan, TiO2 tanpa doping mencapai 95 % selama 120 menit. TiO2 terdoping Mn 5 % memiliki nilai reflektansi yang rendah, koefisien absorbsi, dan aktivitas katalisis optimum sebesar 85 % pada daerah sinar tampak. Hasil uji statistik BNT dan Tukey menunjukkan TiO2 terdoping Mangan 5% memberi pengaruh nyata terhadap degradasi metilen biru pada sinar UV dan tampak.

ABSTRACT

TiO2-Mn (0, 1, 3, 5, and 7 %) photocatalyst has been synthesized using sol gel-ultrasound methods with TTIP and Mn(CH3COO)2.4H2O as precursor. Photocatalytic activity tested for methylene blue degradation under UV and visible irradiation. The aim of this research is to study the effect of mangan as dopant to structure, absorbtion properties, band gap energy, and photocatalytic activity of methylene blue degradation. The synthesis results were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) and UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS), whereas the photocatalytic activity tested in ultraviolet using UV Blacklight lamp and tested in Visible using halogen lamp.

Characterization result of XRD showed that TiO2-Mn at various dopant concentration have anatase structure with I41/amd space group and the crystallite size decrease with increasing of mangan dopant. Characterization result of DRS showed the band gap energy of TiO2 (0, 1, 3, 5, and 7%) are respectively 3,15 eV ; 3,0 eV ; 2,1 eV ; 2,9 eV ; and 1,9 eV. Photocatalytic activity test showed that in UV rays mangan 5% doped TiO2 increase until 35 % for 15 minutes and undoped TiO2 increase until 95 % for 120 minutes. Mn 5% doped TiO2 has lower reflectance, higher absorbtion coefisient and optimum degradation until 85 % in Visible rays. From LSD and Tukey analysis 5% Mn Doped TiO2 give most significant influence to methylene blue degradation in UV and visible rays.

مستخلص البحث

TiO2 منغنيز المخدر 0، 1، 3، 5، و ٪7 ركبت من خلال طريقة سول-جل صوتنة كالضوئية واختبار النشاط التحفيزي في التدهور مهينة الميثيلين الأزرق. TiO2-Mn المنغنيز ركبت مع المواد الأولية TTIP Mn(CH3COO)2.4H2O. يهدف هذا البحث إلى معرفة تأثير منغنيز المخدر إلى الحرف الهيكلي، امتصاص الضوء، الفرقة فجوة الطاقة، والنشاط لتدهور الميثيلين الأزرق في ضوء UV والضوء المرئي. التوصيف من مسحوق حيود الأشعة السينية (XRD) و UV-Vis منتشر الانعكاس الطيفي (DRS). أما اختبار النشاط في ضوء UV باستخدام المصباح UV أسود والضوء و الضوئي المرئي يستخدم مصباح الهالوجين.

تشير نتائج التوصيف XRD أن Mn-TiO2 لديه هيكل الأناتاس مع مجموعة الفضاء I I41/amd مع حجم الكريستال يصبح أصغر حيث بلغ عدد المنغنيز إشابة. بلغ قيمة فجوة الطاقة الفرقة من TiO2 منغنيز المخدر 0، 1، 3، 5، و ٪7 متواليا 3,15 eV ; 3,0 eV ; 2,1 eV ; 2,9 eV 1,9 eV. في منطقة UV، نسبة TiO2 منغنيز المخدر في تدهور الميثيلين الأزرق بزيادة إلى ×8 لمدة 15 دقيقة و في حين، TiO2 دون منغنيز المخدر بلغ ×9 لمدة 120 دقيقة. منغنيز المخدر 5٪ لديه قيم الانعكاس المنخفضة في منطقة الضوء المرئي، ومنتاج النشاط المحفز الأمثل بنسبة ٪85 في منطقة الضوء المرئي. نتائج تدهور الأمثل للميثيلين الأزرق في ضوء UV محصول في TiO2 دون المخدر ٪95. وفي حين، في الضوء المرئي محصول TiO2-Mn ٪5 بلغ ٪85.