Pengaruh temperatur dan waktu hidrotermal pada sintesis carbon dots dari alga hijau sebagai material fotokatalis

ABSTRAK

Carbon dots (CDs) merupakan material berukuran nano dengan karakteristik unik, seperti photoluminance dan kelarutan yang baik dan toksisitas rendah. Sintesis CDs dari bahan organik menghasilkan fluoresensi yang lebih baik, tergolong ekonomis, mudah diperoleh dan ramah lingkungan. Pada penelitian ini CDs disintesis dari alga hijau. Alga hijau merupakan bahan organik yang mengandung selulosa (51%) serta memungkinkan untuk menghasilkan karbon lebih banyak. Metode hidrotermal digunakan utuk sintesis CDs dari alga hijau dengan variasi temperatur 140°C, 160°C, dan 180°C serta variasi waktu 3 jam, 5 jam, dan 7 jam. Sintesis CDs dari alga hijau kemudian diaplikasikan menjadi material fotokatalis dan dilakukan pengujian untuk mengetahui aktivitas fotokatalisnya. Hasil karakterisasi menggunakan FTIR menunjukkan adanya gugus fungsi C=C pada bilangan gelombang 1645-1657 cm-1 yang merupakan core dari CDs. Hasil pengujian menggunakan spektrofotometer UV-Vis menunjukkan panjang gelombang serapan CDs alga hijau yang dapat dikaitkan dengan transisi π-π* dari ikatan C=C dan transisi n-π* dari ikatan C=O. Hasil pengujian aktivitas fotokatalis menunjukkan efisiensi fotodegradasi mencapai 30,25% oleh sampel CDs yang dihidrotermal pada temperatur 180°C selama 7 jam.

ABSTRACT

Carbon dots (CDs) are nano-sized materials with unique characteristics, excellent photoluminescence, outstanding water solubility, and low toxicity. Synthesis of CDs from organic materials produces better fluorescence, is classified as economical, easy to obtain and environmentally friendly. In this study CDs were synthesized from green algae. Green algae is an organic material that contains cellulose (51%) and allows it to produce more carbon. The hydrothermal method was used for the synthesis of CDs from green algae with temperature variations of 140°C, 160°C and 180°C and time variations of 3 hours, 5 hours and 7 hours. Synthesis of CDs from green algae was then applied as a photocatalyst material and tested to determine its photocatalyst activity. The results of the characterization using FTIR showed the presence of the C=C functional group at wave numbers 1645-1657 cm-1 which is the core of CDs. The results of testing using a UV-Vis spectrophotometer showed that the absorption wavelength of green algae CDs can be associated with the π-π* transition of the C=C bond and the n-π* transition of the C=O bond. The results of the photocatalyst activity test showed that the photodegradation efficiency reached 30.25% by hydrothermal CDs samples at 180°C for 7 hours.

مستخلص البحث

نقاط الكربون (CDs) هي مواد نانوية الحجم ذات خصائص إضاءة ضوئية قابلة للتعديل وقابلية للتشتت والتحلل البيولوجي، بحيث يمكن تطبيقها في مجال المحفزات. ينتج تخليق الأقراص المدمجة من المواد العضوية مضانا أفضل، ويصنف على أنه اقتصادي وسهل الحصول عليه وصديق للبيئة. في هذه الدراسة، تم تصنيع الأقراص المدمجة من الطحالب الخضراء. الطحالب الخضراء هي مواد عضوية تحتوي على السليلوز (51٪) وتجعل من الممكن إنتاج المزيد من الكربون. تستخدم الطريقة الحرارية المائية لتوليف الأقراص المدمجة من الطحالب الخضراء مع اختلافات في درجات الحرارة تبلغ 140 درجة مئوية و160 درجة مئوية و180 درجة مئوية بالإضافة إلى اختلافات زمنية تبلغ 3 ساعات و5 ساعات و7 ساعات. ثم يتم تطبيق توليف الأقراص المدمجة من الطحالب الخضراء على مادة المحفز الضوئي واختبارها لتحديد نشاط المحفز الضوئي. تظهر نتيجة التوصيف باستخدام FTIR وجود مجموعة وظيفية C = C في رقم الموجة 1645-1657 سم-1 وهو جوهر الأقراص المدمجة. أظهرت نتائج الاختبار باستخدام مطياف الأشعة فوق البنفسجية-Vis الطول الموجي للامتصاص للأقراص المدمجة للطحالب الخضراء التي يمكن أن تعزى إلى انتقال π-π* للرابطة C = C وانتقال n-π * للرابطة C = O. أظهرت نتائج اختبار نشاط المحفز الضوئي أن كفاءة التحلل الضوئي وصلت إلى 30.25٪ بواسطة عينات الأقراص المدمجة التي كانت حرارية مائية عند 180 درجة مئوية لمدة 7 ساعات.