Struktur Bentonit Terpilarisasi TiO₂ dan Aktivitas Fotokatalisisnya Terhadap Diazinon

Abstract

Bentonit merupakan mineral lempung yang didominasi oleh montmorillonit dengan struktur berlapis yang memiliki kapasitas pertukaran kation dan kemampuan swelling yang tinggi. Namun, bentonit alam umumnya masih mengandung pengotor mineral dan memiliki stabilitas struktur yang relatif rendah. Permasalahan tersebut dapat diatasi melalui pilarisasi menggunakan TiO₂ pada ruang antarlapis (interlayer) bentonit. Keberadaan pilar TiO₂ diharapkan dapat meningkatkan stabilitas struktur, memperbesar jarak antarlapis, serta meningkatkan aktivitas fotokatalitik material. Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi pengaruh konsentrasi TiO₂ terhadap struktur bentonit. Sintesis bentonit terpilar TiO₂ dilakukan menggunakan metode solgel dengan titanium (IV) isopropoksida (TTIP) sebagai prekursor dan variasi kandungan Ti sebesar 5, 10, dan 15 mmol/g bentonit. Material hasil sintesis kemudian dikarakterisasi menggunakan X-Ray Fluorescence (XRF) untuk menentukan komposisi unsur, X-Ray Diffraction (XRD) untuk mengkaji struktur kristal dan perubahan jarak antarlapis (basal spacing), serta Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) untuk mengevaluasi perubahan gugus fungsi dan kestabilan kerangka aluminosilikat setelah proses interkalasi. Analisis XRF, FTIR, dan XRD menunjukkan bahwa proses aktivasi dan pilarisasi TiO₂ pada bentonit berlangsung secara efektif. Aktivasi asam menyebabkan penurunan kadar Ca dari 11,07% menjadi 1,98%, yang menunjukkan terlepasnya kation antar lapis dan berkurangnya pengotor karbonat pada bentonit. Keberhasilan pilarisasi ditunjukkan oleh meningkatnya kandungan Ti dari 0,36% pada bentonit teraktivasi menjadi 3,64%, 6,04%, dan 7,21% seiring peningkatan konsentrasi prekursor TiO₂. Spektra FTIR tidak menunjukkan perubahan gugus fungsi yang signifikan, sehingga dapat dikonfirmasi bahwa proses pilarisasi tidak merusak kerangka dasar aluminosilikat bentonit. Hasil difraksi sinar-X (XRD) menunjukkan bahwa fase montmorillonit tetap teridentifikasi setelah proses modifikasi, namun terjadi perubahan refleksi basal yang ditandai dengan munculnya puncak pada kisaran 2θ = 8,78–8,80° yang berkaitan dengan bidang (002). Perubahan tersebut mengindikasikan terjadinya ekspansi jarak antarlapis (basal spacing) dari 1,6020 nm pada bentonit teraktivasi menjadi sekitar 2,0057– 2,0093 nm pada bentonit terpilar TiO₂. Peningkatan basal spacing tersebut mengonfirmasi bahwa spesies titanium berhasil terinterkalasi ke dalam ruang antarlapis bentonit dan membentuk struktur bentonit terpilar TiO₂. Meskipun puncak karakteristik anatase tidak terdeteksi secara jelas, keberadaan titanium yang meningkat dan bertambahnya jarak antarlapis menunjukkan bahwa TiO₂ terdispersi dalam bentuk amorf atau nanopartikel berukuran sangat kecil. Struktur terpilar yang terbentuk akan mempengaruhi peningkatan aktivitas fotokatalitik material, yang ditunjukkan oleh kenaikan efisiensi degradasi diazinon dari 48,2% menjadi 56,3% dan 60,2% seiring bertambahnya konsentrasi TiO₂. Hasil tersebut menunjukkan bahwa peningkatan jumlah pilar TiO₂ mampu memperbesar jumlah situs aktif fotokatalitik sehingga meningkatkan kemampuan material dalam mendegradasi senyawa organik