Sintesis dan karakterisasi Bi4Ti3O12 terdoping Vanadium dengan Metode Lelehan Garam Tunggal NaCl

مستخلص البحث

أن Bi4Ti3O12 عبارة عن مركب أوريفيليون الطبقة الثالثة تتكون من طبقة (Bi2O2)2+ وطبقة البيروفسكايت (Bi2Ti3O10)2، التي لديها القدرة كمواد محفر ضوئي بحيث يمكن استخدامها لتحطيم الأصباغ. و التي لديها فجوة الفرقة Eg= 2,9 eV لتوسيع استخدامها فيجب تقليل طاقة الفجوة. واحد من العمل لتقليل طاقة فجوة الفرقة الكبيرة جدا باستخدام طريقة المنشطات. يمكن استخدام معدن الفاناديوم كمنشطات لأنه يحتوي على الأصابع تشبه Ti. في هذا البحث سيتم توليف المركب Bi4Ti3-xVxO12 (x = 0, 0,05; 0,1; 0,15 dan 0,2) لتحديد هيكل ومورفولوجيا ووضع اهتزاز رامان وطاقة فجوة النطاق باستخدام طريقة تذويب الملح الواحد كلوريد الصوديوم في درجة حرارة التوليف 900 درجة لمدة 8 ساعات. تميزت نتائج التوليف باستخدام أدوات تقنية حيود الأشعة السينية، والمسح المجهري الإلكتروتي (SEM-EDS)، رامان الطيفي و UV-Vis DRS لمعرفة الهيكل والمورفولوجيا ووضع الاهتزاز رامان وطاقة فجوة الفرقة. دلت بيانات XRD مرحلة Bi4Ti3O12 التي تتكون من مرحلة نجاسة BiNaO3 و NaV6O11. انتجت نتائج SEM-EDS شكل جسميات Bi4Ti3O12 plate-like. وانتجت أطياف رامان الوضع الاهتزازي النموذجي لمركبات Bi4Ti3O12 وهناك ذورة النجاسة في الموضع 724 سم-1. نتائج UV-Vis DRS مركبة Bi4Ti3-xVxO12 (x = 0, 0,05; 0,1; 0,15 dan 0,2) تنتج طاقة فجوة الفرقة أقل) (Eg= 1.50 eV مع انخفاض بنسبة 47.7٪ في مركبات Bi4Ti3O12 غير المسطحة وتشير أن تعمل في المنطقة المرئية.

ABSTRACT

Bi4Ti3O12 is a 3 layer Aurivillius compound consisting of (Bi2O2)2+ layer with (Bi2Ti3O10)2- perovskite layers, having the potential as photocatalyst material usable to degrade color dye. Bi4Ti3O12 has wide band gap Eg= 2.9 eV. In order to incrase its utilization, the band gap energy must be lowered. To reduce the band gap of Bi4Ti3O12, one of the commonly used strategies is doping. Vanadium has potential to be used as doping because it has ion radius that are similar to Ti. In the research Bi4Ti3-xVxO12 (x = 0; 0.05; 0.1; 0.15 and 0.2) aims to determine the structure, morphology, Raman vibrational mode, and band gap energy. were synthesized using a method of single molten salt NaCl at temperature 900oC at 8 hours. The synthesis result was characterized using ¬X-Ray Diffractrion (XRD), Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDX), Raman spectroscopy and UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy, in order to know structure phase, morphology, Raman vibrational modes and band gap energy. Based on X-ray diffractrion pattern, the crystal of all obtained Bi4Ti3O12 was succesfully formed with BiNaO3 and NaV6O11 at impurity phase. Scanning Electron Microscopy micrographs of Bi4Ti3-xVxO12 sampels yieled plate-like crystals. The Raman spectra produced typical vibrational modes of the Bi4Ti3O12 compound with an impurity peak at position 724 cm-1. The result UV-Vis DRS of Bi4Ti3-xVxO12 (x = 0; 0.05; 0.1; 0.15 and 0.2) compound showed a lower band gap energy (Eg= 1.50 eV) with a 47.7% reduction toward undoped the Bi4Ti3O12 compound, indicating it can work in the visible area.

ABSTRAK

Bi4Ti3O12 merupakan senyawa Aurivillius lapis 3 yang tersusun dari lapis (Bi2O2)2+ dan lapis perovskit (Bi2Ti3O10)2-, yang berpotensi sebagai material fotokatalis sehingga dapat digunakan untuk mendegradasi limbah zat warna. Bi4Ti3O12 yang mempunyai energi celah pita Eg= 2,9 eVuntuk memperluas pemanfaatannya maka energi celah harus diturunkan. Salah satu usaha untuk menurunkan energi celah pita yang telalu besar dapat dilakukan dengan metode pendopingan. Logam vanadium berpotensi digunakan sebagai doping karena mempunyai jari-jari yang mirip dengan Ti. Dalam penelitian ini akan disintesis senyawa Bi4Ti3-xVxO12 (x= 0, 0,05; 0,1; 0,15 dan 0,2) bertujuan untuk mengetahui struktur, morfologi, modus vibrasi raman, dan energi celah pita dengan metode lelehan garam tunggal NaCl pada suhu sintesis 900˚C selama 8 jam. Hasil sintesis dikarakterisasi dengan menggunakan instrumen teknik difraksi sinar-X (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM-EDS), spektroskopi Raman dan UV-Vis DRS, untuk mengetahui struktur, morfologi, modus vibrasi Raman dan energi celah pita. Data XRD menunujukkan fasa Bi4Ti3O12 terbentuk dengan fasa pengotor BiNaO3 dan NaV6O11. Hasil SEM-EDS menghasilkan bentuk partikel Bi4Ti3O12 plate-like. Spektra Raman menghasilkan modus vibrasi khas senyawa Bi4Ti3O12 dan terdapat puncak pengotor pada posisi 724 cm-1. Hasil UV-Vis DRS Senyawa Bi4Ti3-xVxO12 (x = 0, 0,05; 0,1; 0,15 dan 0,2) menghasilkan energi celah pita yang lebih rendah (Eg= 1,50 eV) dengan persen penurunan 47,7% terhadap senyawa Bi4Ti3O12 tanpa doping, dan mengindikasikan dapat bekerja pada daerah sinar tampak.