Karakteristik Material Komposit TiO2-Zeolit yang Disintesis Menggunakan Metode Hidrotermal dengan Variasi Temperatur

Abstract

Titanium dioksida (TiO2) adalah material semikonduktor yang memiliki energi celah pita mulai dari 3,0 – 3,4 eV. Material ini dikenal sebagai material yang baik untuk degradasi polutan-polutan lingkungan. Material TiO2 banyak digunakan karena memiliki kelebihan, yaitu tidak beracun, biocompatible, harga cukup terjangkau dan memiliki stabilitas kimia yang sangat tinggi. Material TiO2 dalam pengaplikasiannya sering dimodifikasi dengan material sorben agar memiliki daya serap yang tinggi untuk meningkatkan degradasi limbah. Material sorben yang digunakan dalam penelitian ini yaitu zeolit yang merupakan material alami berpori dan memiliki beberapa kandungan mineral dominan (SiO4 dan AlO4). Metode untuk sintesis komposit TiO2-zeolit telah banyak dilakukan, salah satunya yaitu metode hidrotermal karena memiliki proses yang sederhana, bebas polusi, dan suhu reaksi lebih rendah. Temperatur operasional hidrotermal, saat sintesis material komposit TiO2-zeolit, memiliki pengaruh terhadap karakteristik dari material komposit hasil sintesis yaitu dapat mempengaruhi ukuran partikel dan perubahan fasa kristal. Pemilihan temperatur optimum dibutuhkan untuk mendapatkan karakteristik dan aktivitas yang baik dari material komposit TiO2-zeolit. Sehingga pada penelitian ini dilakukan sintesis material komposit TiO2-zeolit menggunakan metode hidrotermal dengan variasi temperatur. Proses sintesis hidrotermal diawali dengan pencampuran 6mL TTIP + 35 mL air suling + 35 mL etanol kemudian diaduk menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 700 rpm selama 1 jam, kemudian zeolit sebanyak 1,5 gram dicampurkan ke dalam larutan kemudian diaduk selama 2 jam dengan kecepatan 700 rpm. Campuran tersebut kemudian dimasukkan ke dalam autoklaf hidrotermal dan dipanaskan dengan variasi temperatur operasional 150°C, 180°C, 200°C, dan 220°C selama 12 jam. Setelah proses hidrotermal, sampel yang dihasilkan dicuci menggunakan air suling hingga pH netral, kemudian dipanaskan hingga kering dalam oven dengan suhu 100°C selama 2 jam untuk menghilangkan kadar airnya. Sampel berupa serbuk TiO2-zeolit kemudian dikalsinasi pada suhu 500°C selama 3 jam. Karakteristik material komposit TiO2-zeolit dianalisis menggunakan FTIR, XRD dan UV-Vis DRS. Gugus fungsi yang dianalisis berdasarkan hasil karakterisasi FTIR menunjukkan adanya gugus fungsi Ti-O-Ti yang dibuktikan dengan munculnya puncak serapan pada bilangan gelombang 644 cm-1, 636 cm-1, 652 cm-1, dan 646 cm-1 pada hasil FTIR material komposit TiO2-zeolit hasil sintesis dengan variasi temperatur operasional hidrotermal (150°C, 180°C, 200°C, dan 220°C). Fasa kristal material komposit TiO2-zeolit hasil sintesis yang dianalisis menggunakan karakterisasi XRD menunjukkan fasa anatase. Berdasarkan data XRD juga diperoleh ukuran kristalin dari material komposit TiO2-zeolit/150, TiO2-zeolit/180, TiO2-zeolit/200, dan TiO2-zeolit/220 secara berturut-turut sebesar 115,1 nm, 87,57 nm, 95,4 nm, dan 105,9 nm. Energi celah pita material komposit dianalisis berdasarkan data UV-Vis DRS. Material komposit TiO2-zeolit/150, TiO2-zeolit/180, TiO2-zeolit/200, dan TiO2-zeolit/220 memiliki nilai energi celah pita berturut-turut sebesar 3,316 eV, 3,325 eV, 3,327 eV, dan 3,328 eV. Uji aktivitas fotokatalitik dari material komposit dilakukan pada larutan amoksisilin. Keberadaan limbah antibiotik dalam perairan dengan jangka waktu yang lama akan menyebabkan resistensi bakteri sehingga dapat membahayakan kesehatan masyarakat. Uji aktivitas fotokatalitik dilakukan di dalam UV-Chamber selama 150 menit dengan sampling setiap 30 menit. Kemudian dilakukan pengukuran absorbansi dari hasil sampling menggunakan spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui penurunan konsentrasi larutan selama proses fotodegradasi. Hasil yang diperoleh yaitu material komposit TiO2-zeolit/180 mampu mendegradasi amoksisilin sebesar 89,87% dalam waktu 60 menit, sedangkan material TiO2-zeolit/150, TiO2-zeolit/200 dan TiO2-zeolit/220 berturut-turut dapat mendegradasi larutan amoksisilin sebesar 82,28%, 87,5% dan 87,5%.