Efek sinergistik adsorpsi-fotokatalis senyawa Aurivillius SrBi4Ti4O15 untuk mendegradasi ciprofloxacin

INDONESIA:

Senyawa Aurivillius lapis empat SrBi4Ti4O15 dilaporkan berpotensi sebagai material fotokatalis dengan energi celah pita 3,2 eV, sehingga sangat efisien untuk mendegradasi ciprofloxacin. Energi celah pita dan morfologi partikel yang dihasilkan dapat mempengaruhi aktivitas fotokatalitiknya. Metode sintesis lelehan garam diketahui menghasilkan morfologi dan ukuran partikel yang seragam sehingga dapat memberikan keuntungan pada material fotokatalis. Dalam penelitian ini, akan dilakukan untuk mensintesis dan mengkarakterisasi senyawa Aurivillius SrBi₄Ti₄O₁₅ menggunakan metode lelehan garam NaCl-KCl, serta menguji efektivitasnya dalam mendegradasi ciprofloxacin melalui mekanisme sinergistik adsorpsi-fotokatalis. Senyawa disintesis pada suhu 750 dan 820°C, lalu dikarakterisasi menggunakan XRD untuk identifikasi fasa kristal, SEM untuk melihat morfologi partikel, UV-Vis DRS untuk mengukur energi celah pita, serta FTIR untuk mengidentifikasi interaksi permukaan. Hasil menunjukkan bahwa SrBi₄Ti₄O₁₅ memiliki struktur kristal sesuai JCPDS dan teridentifikasi bebrapa fasa pengotor yang menandakan material tidak murni, morfologi plate-like dengan distribusi ukuran partikel yang bervariasi sebesar 1–2 µm dengan adanya aglomerasi parsial, dan energi celah pita sebesar 3,14 eV. Uji adsorpsi ciprofloxacin menunjukkan efisiensi penghilangan sebesar 64,73% dalam 90 menit, sedangkan uji sinergistik adsorpsi-fotokatalis menghasilkan efisiensi degradasi 67,57%. Aktivitas fotokatalitik menunjukkan angka yang lebih kecil dan menurun, menunjukkan bahwa proses adsorpi lebih berkontribusi dibandingkan fotokatalis. Spektrum FTIR menunjukkan perubahan intensitas yang menandakan terjadinya interaksi antara ciprofloxacin dan permukaan SrBi₄Ti₄O₁₅ serta kontribusi terbesar terdapat pada proses adsorpi dibandingkan fotokatalis. Hasil ini menunjukkan bahwa senyawa SrBi₄Ti₄O₁₅ tetap berpotensi sebagai material multifungsi dalam pengolahan limbah antibiotik berbasis fotokatalisis.

ENGLISH:

The four-layer Aurivillius compound SrBi₄Ti₄O₁₅ has been reported to have potential as a photocatalytic material with a band gap energy of 3.2 eV, making it highly efficient for degrading ciprofloxacin. The band gap energy and particle morphology can significantly affect its photocatalytic activity. The molten salt synthesis method is known to produce uniform particle morphology and size, offering advantages for photocatalytic performance. In this study, SrBi₄Ti₄O₁₅ was synthesized using the NaCl-KCl molten salt method at calcination temperatures of 750 °C and 820 °C, and characterized using XRD for phase identification, SEM for particle morphology, UV-Vis DRS for band gap energy, and FTIR for surface interaction analysis. The results showed that SrBi₄Ti₄O₁₅ exhibited a crystal structure consistent with JCPDS, although several impurity phases were detected, indicating incomplete purity. The material displayed a plate-like morphology with particle sizes ranging from 1–2 µm and partial agglomeration, with a band gap energy of 3.14 eV. The ciprofloxacin adsorption test demonstrated a removal efficiency of 64.73% within 90 minutes, while the synergistic adsorption–photocatalysis test achieved a degradation efficiency of 67.57%. The lower and decreasing photocatalytic activity suggests that the adsorption process contributed more significantly than photocatalysis. FTIR spectra revealed intensity changes and new absorption bands after treatment, indicating interactions between ciprofloxacin and the SrBi₄Ti₄O₁₅ surface, with adsorption playing the dominant role. These findings suggest that SrBi₄Ti₄O₁₅ still holds promise as a multifunctional material for photocatalytic-based antibiotic wastewater treatment.

ARAB:

يعتبر أن لمركب أوريفيليوس أربع طبقات منها SrBi₄Ti₄O₁₅ وهي المواد الواعدة كعامل المحفز الضوئي، حيث يتميز بطاقة فجوة نطاق تبلغ 3.2 eV، مما يجعله أكثر فعال في تحليل السيبروفلوكساسين. طاقة فجوة النطاق ومورفولوجيا الجزيئات المنتاجة تؤثران في نشاطه المحفز الضوئي. ومن المعروف أن طريقة تخليق انصهار الملح تنتج مورفولوجيا موحدة وتحجم جزيئات متجانسة، مما توفر مزية كبيرة في مواد المحفز الضوئي. في هذا البحث، سيتم تخليق مركب أوريفيليوس SrBi₄Ti₄O₁₅ وتوصيفه باستخدام طريقة انصهار الملح NaCl-KCl، وكذلك اختبار فعاليته في تحليل السيبروفلوكساسين من خلال آلية تازرية بين الامتزاز والمحفز الضوئي. تم تخليق المركب عند درجة حرارة 750 و820، ثم تم توصيفه باستخدام XRD لتحديد الطور البلوري و SEM لدراسة مورفولوجيا الجسيمات UV-Vis DRS لقياس طاقة فجوة النطاق و FTIR لتحديد التفاعلات السطحية. أوضحت النتائج أن لمركب SrBi₄Ti₄O₁₅ بلورية مطابقة لمصطلحة JCPDS، وقد تم تحديد بعض الأطوار الشائبة مما يدل على أن المادة غير نقية. يتميز بوجود مورفولوجيا على شكل صفائح مع توزيع متفاوت في حجم الجسيمات يتراوح بين 1–2 ميكرومتر، مع وجود الخوارزمية الجزئية، كما بلغت طاقة فجوة الحزمة 3.14 eV. أشار اختبار الامتزاز للسيبروفلوكساسين إلى كفاءة إزالة بلغت 64.73٪ خلال 90 دقيقة. أما الاختبار التازري بين الامتزاز والمحفز الضوئي أشار إلى تحقيق كفاءة تحلل بلغت 67.57٪. وقد انخفضت فعالية المحفز الضوئي انخفاضة واضحة أي لعملية الامتزاز أكبر مساهمة من مقارنة بالمحفز الضوئي. أشار طيف FTIR إلى تغير في الشدة، مما يدل على حدوث تفاعل بين السيبروفلوكساسين وسطح SrBi₄Ti₄O₁₅، وكانت لها مساهمة كبيرة من خلال عملية الامتزاز مقارنة بالمحفز الضوئي. وأوضحت هذه النتائج أن مركب SrBi₄Ti₄O₁₅ لا يزال متمتعا بإمكانيات كمادة الوظائف المتعددة في معالجة النفايات الدوائية المعتمدة على المحفز الضوئي.