Sintesis dan Karakterisasi TiO2-Vanadium (0,3%) diembankan pada Zeolit Alam Teraktivasi menggunakan Metode Sonikasi dengan variasi komposisi TiO2-V : Zeolit

ABSTRAK

Titanium dioksida (TiO2) terdoping vanadium telah diembankan pada zeolit alam teraktivasi dengan metode sonikasi. TiO2 memiliki energi celah pita yang cukup lebar. Besarnya energi celah pita ini membuat TiO2 kurang efektif pada daerah visible. Selain itu, TiO2 mempunyai daya adsorpsi yang rendah terhadap polutan organik yang berpengaruh terhadap aktivitas fotokatalitiknya. Upaya untuk mengurangi energi celah pita dan meningkatkan kapasitas adsorpsi TiO2 adalah dengan penambahan dopan vanadium 0,3 % dan pengembanan TiO2-V pada zeolit alam teraktivasi. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis dan mengetahui karakter struktur, gugus fungsi, serapan sinar serta band gap dari fotokatalis TiO2-V teremban pada zeolit alam teraktivasi.

TiO2-V teremban zeolit alam disintesis menggunakan metode sintesis sonikasi dengan frekuensi 40 kHz, 100 W tipe cleaning bath ultrasonic. Komposisi TiO2-V yang digunakan sebesar 10-30%. Material yang dihasilkan dipelajari karakter struktur, gugus fungsi dan serapan sinarnya menggunakan X-Ray Difraction (XRD), Spektroskopi Inframerah (IR) dan Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa doping vanadium 0,3 % dapat menginduksi transformasi fasa anatas menjadi rutil pada suhu 550 oC. Dopan vanadium yang ditambahkan berinteraksi dengan kisi TiO2 dan tidak mengalami pertukaran ion dengan kation pada zeolit. Mekanisme interaksi yang terjadi antara TiO2-V dengan zeolit dimungkinkan adalah mekanisme dispersi karena tidak ada puncak dari vibrasi Ti-O-Si pada bilangan gelombang 950-965 cm-1. Komposisi TiO2(V) : zeolit 15:85 mempunyai nilai reflektansi dan band gap yang paling rendah dibandingkan komposisi lain yang setara dengan 2,77 eV atau 447,9 nm. Sehingga komposisi 15:85 lebih potensial diaplikasikan di daerah visible dari pada komposisi lain.

ABSTRACT

Vanadium doped Titanium Dioxide (TiO2) was supported on activated natural zeolite by sonication method. TiO2 photocatalyst has a wide band gap energy, thus less effective under visible light irradiation. TiO2 also has low absorpstion capability toward organic pollutant that influence on it’s photocatalytic activities. TiO2 was doped by vanadium (III) 0,3% and supported on activated natural zeolite in order to decrease the band gap energy and increase the absorption capability. The aim of this research is to know the character of structure, vibration of functional group, photon absorption and band gap of photocatalyst TiO2-V supported on activated natural zeolite.

TiO2-V supported on natural zeolite was synthesized using sonication method with frequency of 40 kHz, 100 W ultrasonic cleaning bath type. The composition of TiO2-V varied from 10 % until 30 % weight percentage. The resulting materials were characterized by X-Ray Difraction (XRD), Infrared Spectroscopy (IR) and Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS).

The results showed that 0.3% vanadium dopant can induce phase transformation anatase into rutile at 550 oC. Vanadium dopant known to interacts with the TiO2 lattice and does not undergo ion exchange with the cations in the zeolite. The interaction mechanism that occurs between TiO2-V and zeolite supposed to be dispersion mechanism since no peak of Ti-O-Si vibration at wavelength 950-965 cm-1. Composition of TiO2 (V): zeolite 15:85 has the lowest reflectance and band gap among the various composition value which is equal to 2.77 eV or 447,9 nm. Thus 15:85 composition is more potential than other composition to be applied under visible irradiation.

مستخلص البحث

ثاني أكسيد التيتانيوم أوكلت (TiO2) الفاناديوم لالزيوليت التى تفعيلها من خلال طريقة صوتنة. TiO2 لديها فجوة الطاقة كبيرة جدا. و TiO2 يعنى أقلية فعالية في المنطقة المرئية. وبالإضافة إلى ذلك، TiO2 لديها للقدرة الامتصاص المنخفضة للملوثات العضوية التي تؤثر على النشاط الضوئي. جهود للحد من فجوة الطاقة الفرقة TiO2 وتحسين قدرة الامتصاص مع إضافة الفاناديوم 0.3٪ ء وتطوير TiO2-V فىالزيوليت التى تفعيلها. يهدف هذا البحث إلى تجميع وتحديد الصفة الهيكل، المجموعات الوظيفية، فضلا عن امتصاص الضوء الفجوة عصابة من حفاز ضوئي TiO2-V التى أوكلت على الزيوليت تفعيلها.

TiO2-V التى أوكلت على الزيوليت توليفها باستخدام طريقة تركيب صوتنة على تردد 40 كيلوهرتز و 100 نوع W tipe cleaning bath ultrasonic . يستخدم تكوين TiO2-V بنسبة 10-30٪. المواد الناتجة الدرس الصفة الهيكل، والمجموعات الوظيفية وامتصاص الضوء باستخدام الحيودالأشعة السينية X-Ray Difraction (XRD)، الطيفي الأشعة تحت الحمراء (IR) والطيفى المنتشر الانعكاس Diffuse Reflectance Spektroscopy (DRS).

وأظهرت النتائج أن من المنشطات الفاناديوم 0.3٪ تمكن أن تحدث تحولا المرحلة أناتاس إلى الروتيل في 550 درجة مئوية. ويضاف الفاناديوم مع شعرية من TiO2 ولا تخضع التبادل الأيوني مع الكاتيونات و الزيوليت. آلية التفاعل بين TiO2-V مع الزيوليت هي آلية التشتت. تكوين TiO2(V) : الزيوليت التي لديها قيمة الفجوة الفرقة الأدنى هى 15:85 يعنى 2.77 فولت. بحيث التكوين 15:85 تطبيق فعالية جدا في المنطقة المرئية visible من التكوين الأخر