4/9/2025 #NOPUBLISH# Synthesis and characterization of gelatin-hematite (α-Fe2O3) nanocomposite membrane with guava leaf extract as reduction agent with variation of hematite concentration

ABSTRAK:

Gelatin adalah polimer alami hasil degradasi kolagen. Gelatin berpotensi sebagai membrankarena sifatnya biodegradable, biokompatibel, dan mudah diperoleh, namun memiliki kelemahan dalamsifat mekanik sehingga dikompositkan dengan hematit (α-Fe₂O₃), yang memiliki stabilitas kimia dan sifatmekanik yang baik untuk memperkuat struktur membran serta cross-linking agar komposit lebih kuatdan tahan terhadap kelarutan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh konsentrasi hematitterhadap karakteristik membran nano-komposit gelatin-hematit yang disintesis dengan metode sonikasi.Sintesis membran nano-komposit gelatin-hematit dilakukan dengan metode sonikasi dan inversifasa, menggunakan variasi konsentrasi hematit (0,05%, 0,1%, dan 0,2%). Membran dicetak di plat kacadan direndam larutan glutaraldehid 2% untuk cross-linking. Analisis mencakup derajat swelling sertakarakterisasi dengan FTIR, XRD, SEM untuk mengetahui gugus fungsi, struktur, kristalinitas, danmorfologi.Peningkatan konsentrasi hematit dalam membran gelatin-hematit meningkatkan kekuatanmekanik, kristalinitas, dan keteraturan struktur. XRD menunjukkan kristal hematit pada 2θ = 33,23° dan35,65°, dengan derajat kristalinitas meningkat dari 40,66% menjadi 62,88%. Citra SEM memperlihatkandistribusi partikel hematit meskipun terjadi agregasi. FTIR mengidentifikasi gugus N-H (3300,14 cm⁻¹),C-H (2900,46 cm⁻¹), C=O (1692,74 cm⁻¹), N-H (1590,05 cm⁻¹), dan C-N (1250,15 cm⁻¹), denganintensitas menurun seiring peningkatan hematit. Derajat swelling menurun, menandakan strukturmembran lebih padat dan kurang menyerap air seiring banyaknya konsentrasi hematit

ABSTRACT:

Gelatin is a natural polymer that results from collagen degradation. Gelatin has the potential to be a membrane because it is biodegradable, biocompatible, and readily available, but it has a weakness in mechanical properties so it is composited with hematite (α-Fe₂O₃), which has good chemical stability and mechanical properties to strengthen the membrane structure as well as cross-linking to make the composite stronger and resistant to solubility. The purpose of this study was to determine the effect of hematite concentration on the characteristics of gelatin-hematite nano-composite membranes synthesized by sonication method.The synthesis of gelatin-hematite nano-composite membranes was carried out by sonication and phase inversion methods, using variations in hematite concentrations (0.05%, 0.1%, and 0.2%). The membrane is printed on a glass plate and soaked in a 2% glutaraldehyde solution for cross-linking. The analysis includes the degree of swelling as well as characterization with FTIR, XRD, SEM to determine the functional group, structure, crystallinity, and morphology.Increased concentration of hematite in the gelatin-hematite membrane increases the mechanical strength, crystallinity, and regularity of the structure. XRD shows hematite crystals at 2θ = 33.23° and 35.65°, with the degree of crystallinity increasing from 40.66% to 62.88%. SEM images show the distribution of hematite particles despite aggregation. FTIR identified groups N-H (3300.14 cm⁻¹), C-H (2900.46 cm⁻¹), C=O (1692.74 cm⁻¹), N-H (1590.05 cm⁻¹), and C-N (1250.15 cm⁻¹), with decreases in intensity as hematite increases. The degree of swelling decreases, indicating that the membrane structure is denser and less water-absorbing as the concentration of hematite increases

مستخلص البحث:

جليالتني هو بوليمر طبيعي انتج عن حتلل الكوالجني. اجليالتني لديه القدرة على استخدامه كغشاء نظرا خلصائصه القابلة للتحلل احليويواملتوافقة حيواي وسهولةتوافره، ولكن لديه نقاط ضعف يف اخلصائص امليكانيكية ، وابلتايل يتم دجمه مع اهليماتيت (α-3O2Fe)، الذي يتمتعكب أقوى ومقاوما للذوابن. اهلدف من هذا البحثابستقرار كيميائي جيد وخصائص ميكانيكية لتعزيز بنية الغشاء والربط املتقاطع جلعل املرهو حتديدكبة ابستخدام طريقكبة املركبة اجليالتني واهليماتيت املركيز اهليماتيت على خصائص األغشية النانوية املرأتثري ترة الصوتنة.كيز اهليماتيكبة اجليالتني واهليماتيت ابستخدام طرق صوتنة وانعكاس الطور ، مع اختالفات يف ترمت إجراء ختليق األغشية النانوية املرت(0.05، ٪0.1و ، ٪0.2٪). مت صب األغشية على ألواح زجاجية ونقعها يف حملول جلواترالديهايد بنسبة2٪ للربط املتقاطع. تضمنالتحليل درجةالتورم والتوصيف ابستخدامFTIRوXRDوSEMلتحديد اجملموعات الوظيفية والبنية والتبلور والتشكل.كيز اهليماتيت يف غشاء اجليالتني واهليماتيت القوة امليكانيكية والتبلور والرتتيب اهليكلي. يظهرتعزز الزايدة يف ترXRDبلورات اهليماتيتعند2θ=33.23درجة و35.65درجة ، مع زايدة درجة التبلور من40.66٪ إىل62.88٪. تكشف صورSEMعن توزيع جزيئاتاهليماتيت على الرغم من التجميع. حيددFTIRجمموعاتN-H (3300.14سم⁻¹) وC-H(2900.46سم⁻¹) وC = O(1692.74سم⁻¹) وN-H (1590.05سم⁻¹و ، )C-N (1250.15سم⁻¹كيز اهليماتيت.) ، مع اخنفاض شدهتا مع زايدة تركيز هيماتيت أعلى.كثافة وأقل امتصاصا للماء مع تر تنخفض درجة التورم ، مما يشري إىل أن بنية الغشاء أكثر