Pembuatan dan Karakterisasi Struktur dan Morfologi Lapisan ZnO:Al/GO Submicron-Rods sebagai Material Aktif Fotokatalis

Annisa Nur Rahmawati, Nabilah Putri Utami, Sri Suryaningsih, Ayi Bahtiar, Annisa Aprilia

Abstract


Fotokatalis merupakan reaksi perpaduan antara fotokimia dan katalis yang dapat digunakan sebagai aplikasi penjernihan air. Dalam upaya untuk meningkatkan kemampuan fotokatalitik dari senyawa ZnO, dilakukan penambahan dopan Al dan senyawa GO pada proses sintesis. Pembuatan lapisan ZnO, ZnO:Al, ZnO:Al/GO dan ZnO:GO dibuat melalui 2 tahapan, yaitu proses pelapisan seed layer dengan prekursor Zn(CH3COO)2 2H2O dan AlCl3 0,5 % massa (wt%) sebagai dopan. Tahapan kedua adalah proses penumbuhan rods dengan prekursor Zn(NO3)2·6H2O serta 0,5 wt% AlCl3 dan 0,5 wt% GO sebagai material dopan. Berdasarkan hasil karakterisasi SEM lapisan ZnO:Al/GO menunjukkan adanya penurunan ukuran partikel akibat pengaruh doping Al serta pertumbuhan submicron-rods yang tidak beraturan akibat adanya perilaku self-attraction antar batang (rods). Penambahan senyawa GO (terdispersi di air) pada proses sintesis mampu meningkatkan ukuran rods dibandingkan ZnO murni. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh perubahan pH larutan prekursor, dimana pH larutan GO cenderung bersifat basa. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa seluruh sampel lapisan memiliki struktur kristal hexagonal wurtzite dengan arah kristal dominan terhadap sumbu-c. Seluruh sampel tersebut kemudian diuji fotokatalitiknya dengan menggunakan larutan uji yang mengandung senyawa Methylene blue (MB). Untuk mengetahui kinetika degradasi senyawa MB, dilakukan pengukuran spektrum absorbansi setiap rentang waktu tertentu menggunakan spektrometer UV-Vis. Berdasarkan hasil uji fotokatalis diketahui bahwa kandungan MB terdegradasi secara eksponensial sebagai fungsi waktu polynomial orde 2. Diketahui bahwa lapisan ZnO:Al/GO memiliki kemampuan mendegradasi MB sebanyak 1,9 mikrogram/mg dalam waktu uji 300 menit dibawah penyinaran lampu UV.

References


Sucahya, T.N, Novie Permatasari, Asep Bayu Dani Nandiyanto. (2016). Review: Fotokatalis untuk Pengolahan Limbah Cair. Jurnal Integrasi Proses Vol. 6, No. 1. 1 – 15.

Suyasa, Wayan Budiarsa. (2015). Pencemaran Air dan Pengolahan Air Limbah. Udayana University Press.

Kencanawati, C. (2016). Sistem Pengelolaan Air Limbah. Universitas Udayana.

Yuda, Hanum, Heri Susanto. (2014). Analisis Sifat Optik Lapisan Tipis Bilayer ZnO/TiO2 yang Dideposisikan Menggunakan Metode Sol-Gel Spray Coating dan Aplikasinya Sebagai Fotodegradasi Zat Warna. Youngster Physics Journal ISSN : 2303 – 7371. Vol. 3, No. 3, Juli 2014, Hal 223-230

Kirk, R.E. and Othmer, V.R.. (1994). Encyclopedia of Chemical Technology, vol.11 Flavor Characterization to Fuel Cells, 4th ed., John Wiley & Sons Inc., New York.

J. Yang and S. Gunasekaran. (2013). Electrochemically reduced graphene oxide sheets for use in hightt performance supercapacitors. Carbon N. Y., 51, 36-44.

S. Mondal, S. R. Bhattacharyya, P. Mitra. (2013). Effect of Al doping on microstructure and optical band gap of ZnO thin film synthesized by successive ion layer adsorption and reaction. Pramana, 80, 2, 315-326.

Wulandari, Ika Oktavia. Sri Wardhani, Danar Purwonugroho. (2014). Sintesis dan Karakterisasi Fotokatalis ZnO Pada Zeolit. Kimia.Student Journal, Vol. 1, No. 2, Pp. 241-247, Universitas Brawijaya Malang.

Hutabarat, R. (2012). Sintesis dan Karakteristik Fotokatalis Fe2+-ZnO Berbasis Zeolit Alam. Skripsi. Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Depok.

Aprilia, Annisa. Heri Fernando, Lusi Safriani, Ayi Bahtiar, Rahmat Hidayat. (2017). Pengaruh Dopan Al Terhadap Struktur dan Morfologi ZnO Nano-rod dan Penggunaannya Sebagai Fotoanoda Pada Sel Surya DSSC. Prosiding SNIPS.

Yongjun Shen, Lecheng Lei, Xingwang Zhang, Minghua Zhou, Yi Zhang. (2008). Effect of various gases and chemical catalysts on phenol degradation pathways by pulsed electrical discharges. Journal of Hazardous Materials, 150, 3, 713-722.

M.D. Stoller, S. Park, Y. Zhu, J. An, and R.S. Ruoff, Am. (2008). Graphene based ultracapacitors. Chem.Soc., 8(10), 3498-3502.

S. Pei and H. Cheng. (2011). Synthesis of Graphene Oxide (GO) by Modified Hummers Method and Its Thermal Reduction to Obtain Reduced Graphene Oxide (rGO)*.Carbon N. Y., 11, 1-19.

S. Park and R.S. Ruoff, (2009). Chemical methods for the production of ghraphene. Nat. Nanotechnology, 4, 217-224.

H. Choi, S. Jung, J. Seo, and D.Wook. (2012). Graphene for energy conversion and storage in fuel cells and supercapacitors. Nano Energy, 1(4), 534-551.

A, Aprilia. (2017). Pengaruh dopan Al Terhadap Struktur dan Morfologi ZnO Nano-rod dan Penggunaannya sebagai Fotoanoda Pada Sel Surya DSSC. Prosiding SNIPS 2017.

Yu, Zhiqiang, Steven S.C. Chuang. (2008). The effect of Pt on the photocatalytic degradation pathway of methylene blue over TiO2 under ambient conditions. Applied Catalysis B: Environmental 83 277–285.

Faten Ajala, Abdessalem Hamrouni, Ammar Houas, Hinda Lachheb, Bartolomeo Megna, Leonardo Palmisano, Francesso Parrino. (2018). The Influence of Al Doping on The Photocatalytic Activity of Nanostuctured ZnO: The Role of Adsorbed Water 445, 376-384.

Goldstein J, Newbury D, Joy D, Lyman C, Echlin P, Lifshin E, et al. (2003). Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis. 3rd ed. New York: Springer.




DOI: https://doi.org/10.24198/jiif.v6i1.36512

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Journal Indexed By:
Visit Statistics: