Sintesis senyawa Bi4Ti2, 9Fe0, 1O12 dengan menggunakan metode lelehan garam NaCl, KCl, dan NaCl-KCl

ABSTRAK

Bismut titanat (Bi4Ti3O12) merupakan salah satu material Aurivillius lapis tiga yang berpotensi sebagai material fotokatalis yang memiliki energi celah pita sebesar 2,95 eV. Morfologi partikel memiliki peran penting terhadap material fotokatalis karena ukuran partikel dan luas permukaan akan berpengaruh terhadap aktivitas fotokatalisnya. Metode sintesis lelehan garam dikenal dapat menghasilkan morfologi dan ukuran partikel yang seragam sehingga dapat memberikan keuntungan pada material fotokatalis. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui struktur kristal, morfologi, ukuran partikel, dan energi celah pita. Dalam penelitian ini, disintesis senyawa Bi4Ti2,9Fe0,1O12 dengan metode lelehan garam pada variasi garam NaCl, KCl, dan NaCl-KCl. Hasil penelitian menunjukkan bahwa senyawa Bi4Ti2,9Fe0,1O12 berhasil disintesis berdasarkan karakterisasi instrumen X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray (SEM-EDS) dan ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS). Data difraktogram senyawa Bi4Ti2,9Fe0,1O12 menunjukkan fasa terbentuk dan terdapat pengotor. Bentuk morfologi yang terlihat dari hasil mikrograf senyawa Bi4Ti2,9Fe0,1O12 berupa plate-like dan masih terdapat aglomerasi dengan ukuran partikel rata-rata sebesar 869,4; 238,7; 307,4 dan 373,9 nm. Sedangkan, pada spektra DRS menunjukkan bahwa senyawa Bi4Ti2,9Fe0,1O12 memiliki energi celah pita sebesar 2,28; 2,11; 2,27 dan 2,19 eV sehingga dapat bekerja pada rentang sinar tampak.

ABSTRACT

Bismuth titanate (Bi4Ti3O12) is one of the three-layer Aurivillius materials which has the potential as a photocatalyst material which has a bandgap energy of 2.95 eV. Particle morphology has an important role for the photocatalyst material because the particle size and surface area will affect the photocatalyst activity. The salt melt synthesis method is known to produce uniform morphology and particle size so that it can provide advantages for photocatalyst materials. The purpose of this study was to determine the crystal structure, morphology, particle size, and bandgap energy. In this study, the compound Bi4Ti2,9Fe0,1O12 was synthesized by the salt melting method in various salts of NaCl, KCl, and NaCl-KCl. The results showed that the compound Bi4Ti2,9Fe0,1O12 was successfully synthesized based on the characterization of X-ray diffraction (XRD) instruments, scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray (SEM-EDS) and ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS). The diffractogram data of the Bi4Ti2,9Fe0,1O12 compound shows that the phase is formed and there are impurities. The morphological form that can be seen from the results of the micrograph of the Bi4Ti2,9Fe0,1O12 compound is plate-like and there is still agglomeration with average of particle size is 869,4; 238,7; 307,4 and 373,9 nm. Meanwhile, the DRS spectra show that the compound Bi4Ti2,9Fe0,1O12 has a band gap energy of 2.28; 2.11; 2.27 and 2.19 eV so that it can work in the visible light range.

مستخلص البحث

بيسموت تيتانات (Bi4Ti3O12) هي واحدة من مواد Aurivillius من الطبقة الثالثة التي لديها القدرة على استخدامها كمادة محفزة ضوئية لها طاقة فجوة نطاق تبلغ ٢.٩٥ فولت. مورفولوجيا الجسيمات لها دور مهم في المواد المحفزة الضوئية لأن حجم الجسيمات ومساحة السطح سيؤثران على نشاط المحفز الضوئي. من المعروف أن طريقة ذوبان الملح تنتج شكلاً وحجمًا موحدًا للجسيمات بحيث يمكن أن توفر مزايا لمادة الحفاز الضوئيفي. الغرض من هذا البحث هو معرفة ذلك التركيب البلوري والتشكل وحجم الجسيمات والطاقة المشقوقة. توليف Bi4Ti2,9Fe0,1O12 في هذه الدراسة، باستخدام طريقة إذابة الملح مع اختلافات أملاح NaCl و KCl و NaCl-KCl. أظهرت النتائج أن المركب Bi4Ti2,9Fe0,1O12 تم تصنيعها بنجاح بناء على توصيف حيود الأشعة السينية (XRD)، ومسح المجهر الإلكتروني بالأشعة السينية المشتتة للطاقة (SEM-EDS) وأدوات التحليل الطيفي للانعكاس المنتشر فوق المرئي بالأشعة فوق البنفسجية (UV-Vis DRS). أشارت بيانات الحيود لمركب Bi4Ti2,9Fe0,1O12 إلى تكوين الطور ووجود الشوائب. الشكل المورفولوجي الذي أظهر من نتائج الصورة المجهرية لمركب Bi4Ti2,9Fe0,1O12 يشبه الصفائح ولا تزال هناك تكتلات بمتوسط حجم جسيم يبلغ ٨٦٩.٤؛ ٢٣٨.٧؛ ٣٠٧.٤ و ٣٧٣.٩ نانومتر. وفي الوقت نفسه، أظهرت أطياف DRS أن المركب Bi4Ti2,9Fe0,1O12 لديه طاقة فجوة نطاق تبلغ ٢.٢٨؛ ٢.١١؛ ٢.٢٧ و ٢.١٩ فولت حتى يتمكن من العمل في نطاق الضوء المرئي.