Efek sinergistik adsorpsi fotokatalis senyawa BaBi₄Ti₄O₁₅ untuk mendegradasi senyawa antibiotik Ciprofloxacin

INDONESIA:

Senyawa BaBi₄Ti₄O₁₅ merupakan senyawa Aurivillius lapis empat yang memiliki sifat feroelektrik dan fotokatalis, sehingga berpotensi digunakan untuk mendegradasi ciprofloxacin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui struktur kristal, ukuran partikel, morfologi, energi celah pita, serta aktivitas adsorpsi dan fotokatalis senyawa BaBi₄Ti₄O₁₅. Hasil analisis XRD menunjukkan pola difraksi sesuai dengan standar tanpa adanya puncak tambahan, menandakan bahwa senyawa target berhasil disintesis tanpa pengotor. Hasil SEM memperlihatkan morfologi partikel berbentuk plate-like. Berdasarkan perhitungan Kubelka-Munk, energi celah pita diperoleh sebesar 3,19 eV. Uji adsorpsi ciprofloxacin menunjukkan penurunan konsentrasi sebesar 36,75% selama 30 menit, 38,53% selama 60 menit, dan 42,95% selama 90 menit, menandakan kemampuan adsorpsi yang tinggi dari BaBi₄Ti₄O₁₅.Sementara itu, uji fotokatalis menggunakan sinar UV menunjukkan kemampuan degradasi sebesar 18,62% selama 30 menit, 24,87% selama 60 menit, dan 31,60% selama 90 menit. Hasil ini menunjukkan bahwa proses adsorpsi memiliki peran yang lebih dominan dibandingkan fotokatalis. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh kapasitas adsorpsi BaBi₄Ti₄O₁₅ yang tinggi, sehingga banyak molekul ciprofloxacin menempel di permukaan material dan membentuk lapisan yang menghalangi cahaya UV. Selain itu, adanya penggumpalan (aglomerasi) partikel menyebabkan luas permukaan aktif yang terkena cahaya berkurang, sehingga reaksi fotokatalis di bagian dalam partikel menjadi kurang optimal.

ENGLISH:

BaBi₄Ti₄O₁₅ is a four-layer Aurivillius compound that exhibits ferroelectric and photocatalytic properties, making it a potential material for degrading ciprofloxacin. This study aims to determine the crystal structure, particle size, morphology, band gap energy, as well as the adsorption and photocatalytic activities of BaBi₄Ti₄O₁₅. XRD analysis shows diffraction patterns consistent with the standard without additional peaks, indicating that the target compound was successfully synthesized without impurities. SEM observations reveal that the particles exhibit a plate-like morphology. Based on the Kubelka–Munk calculation, the band gap energy was determined to be 3.19 eV. The adsorption test of ciprofloxacin showed a decrease in concentration by 36.75% after 30 minutes, 38.53% after 60 minutes, and 42.95% after 90 minutes, indicating a high adsorption capacity of BaBi₄Ti₄O₁₅. Meanwhile, the photocatalytic test under UV irradiation showed degradation efficiencies of 18.62% after 30 minutes, 24.87% after 60 minutes, and 31.60% after 90 minutes. These results indicate that the adsorption process plays a more dominant role compared to photocatalysis. This may be attributed to the high adsorption capacity of BaBi₄Ti₄O₁₅, which allows many ciprofloxacin molecules to adhere to the material’s surface and form a layer that blocks UV light. In addition, the aggregation (agglomeration) of particles reduces the active surface area exposed to light, resulting in less optimal photocatalytic reactions inside the particles.

ARABIC:

المركب BaBi٤Ti٤O١٥ هو مركب من طبقة أوريفيليوس رباعية الطبقات يمتلك خواص الفيروإلكتريك والتحفيز الضوئي، مما يجعله محتمل الاستخدام في تحلل السيبروفلوكساسين. يهدف هذا البحث إلى معرفة البنية البلورية، حجم الجسيمات، الشكل المورفولوجي، طاقة فجوة النطاق، بالإضافة إلى نشاط الامتزاز والتحفيز الضوئي لمركب BaBi٤Ti٤O١٥. تظهر نتائج تحليل حيود الأشعة السينية (XRD) نمط حيود متوافق مع المعيار دون وجود قمم إضافية، مما يشير إلى نجاح تخليق المركب المستهدف دون شوائب. تُظهر نتائج المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أن جزيئات المركب لها شكل يشبه الصفيحة. استنادًا إلى حسابات كوبيلكا-مونك، تم الحصول على طاقة فجوة النطاق بمقدار 3,19 إلكترون فولت. أظهر اختبار الامتزاز للسيبروفلوكساسين انخفاضًا في التركيز بنسبة 36,75٪ خلال 30 دقيقة، و38,53٪ خلال 60 دقيقة، و42,95٪ خلال 90 دقيقة، مما يشير إلى قدرة امتزاز عالية لمركب BaBi٤Ti٤O١٥. في الوقت نفسه، أظهر اختبار التحفيز الضوئي باستخدام الأشعة فوق البنفسجية قدرة تحلل بنسبة 18,62٪ خلال 30 دقيقة، و24,87٪ خلال 60 دقيقة، و31,60٪ خلال 90 دقيقة. تشير هذه النتائج إلى أن عملية الامتزاز تلعب دورًا أكثر هيمنة مقارنة بالتحفيز الضوئي. ويُعزى ذلك على الأرجح إلى السعة العالية لامتزاز مركب BaBi٤Ti٤O١٥، بحيث يلتصق عدد كبير من جزيئات السيبروفلوكساسين على سطح المادة ويشكل طبقة تعيق مرور الأشعة فوق البنفسجية. بالإضافة إلى ذلك، يسبب حدوث التكتل (التجمّع) للجسيمات تقليل مساحة السطح النشط المعرض للضوء، مما يجعل تفاعل التحفيز الضوئي في الجزء الداخلي من الجسيمات أقل فعالية.