Sintesis Komposit TiO2/Fe2O3 Menggunakan Metode Hidrotermal dengan Variasi Rasio Mol dan Aktivitas Fotokatalitiknya terhadap Diazinon

Abstract

Material TiO2 merupakan salah satu senyawa semikonduktor yang digunakan pada berbagai aplikasi khususnya pada bidang fotokatalis. Aktivitas fotokatalitik material TiO2 dapat ditingkatkan dengan cara memperkecil energi band gap melalui pembentukan material komposit. Material komposit merupakan kombinasi dari dua atau lebih semikonduktor yang bergabung secara fisik membentuk material baru dengan sifat yang lebih baik dari material penyusunnya. Contoh material komposit salah satunya yaitu komposit TiO2/Fe2O3. Kombinasi antara TiO2 dan Fe2O3 memiliki sifat dapat menyerap cahaya dan mampu memecah molekul air menjadi molekul radikal yang dapat mendegradasi polutan organik seperti diazinon. Material komposit TiO2/Fe2O3 dapat disintesis dengan beragam metode, salah satunya dengan metode hidrotermal. Metode hidrotermal memiliki keunggulan diantaranya adalah dapat menghasilkan kristal komposit dengan kestabilan tinggi, ukuran kristal yang lebih seragam, dan mudah dilakukan modifikasi. Karakteristik dan keberhasilan sintesis komposit TiO2/Fe2O3 dengan metode hidrotermal dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti prekursor, tekanan, suhu hidrotermal, pengadukan, konsentrasi Fe2O3, dan rasio mol TiO2/Fe2O3. Penelitian ini berfokus pada pengaruh rasio mol TiO2/Fe2O3 terhadap karakteristik komposit TiO2/Fe2O3 hasil sintesis. Komposit TiO2/Fe2O3 disintesis melalui satu tahap hidrotermal dengan TiO2 micropowder sebagai prekursor. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh rasio mol TiO2/Fe2O3 terhadap karakteristik komposit TiO2/Fe2O3 dan mengetahui pengaruh lama penyinaran terhadap aktivitas fotodegradasi diazinon oleh komposit TiO2/Fe2O3. Penelitian ini dilakukan dengan dua tahapan yaitu sintesis komposit TiO2/Fe2O3 dan uji aktivitas fotodegradasi diazinon. Sintesis komposit TiO2/Fe2O3 dilakukan dengan metode hidrotermal satu tahap. Sintesis komposit TiO2/Fe2O3 dilakukan pada suhu 160oC selama 5 jam dengan variasi rasio mol TiO2/Fe2O3 sebesar 1:0; 1:0,02; 1:0,03; 1:0,08; 1:0,17; 1:0,33; dan 0:1. Komposit TiO2/Fe2O3 selanjutnya dikarakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), XRF (X-Ray Fluorescence), dan spektrofotometri UV-Vis diffuse reflectance (DRS). Hasil analisis XRD menunjukkan seiring meningkatnya konsentrasi mol Fe2O3 menyebabkan intensitas puncak hematit Fe2O3 pada pola XRD meningkat. TiO2/Fe2O3 (1:0) memiliki fasa kristal anatase. TiO2/Fe2O3 (1:0,02) sampai dengan TiO2/Fe2O3 (1:0,33) memiliki fasa kristal anatase dan hematit. TiO2/Fe2O3 (0:1) memiliki kristalinitas yang rendah. Kristalinitas paling tinggi terdapat pada komposit TiO2/Fe2O3 (1:0,08) karena memiliki intensitas paling tinggi. Variasi rasio mol komposit TiO2/Fe2O3 semakin besar menyebabkan ukuran partikel menjadi lebih besar. Rerata ukuran partikel komposit TiO2/Fe2O3 (1:0) sampai dengan TiO2/Fe2O3 (0:1) yaitu 177,31 nm; 186,53 nm; 191,37 nm, 192,34 nm, 209,89 nm; 228,26 nm; dan 2.131,8 nm. Morfologi berbentuk bola (sphere) dengan ukuran partikel >100 nm (berskala mikrometer). Rasio mol TiO2/Fe2O3 semakin besar menyebabkan meningkatnya kadar(%) Fe dan menurunnya kadar (%) Ti pada komposit TiO2/Fe2O3. Energi band gap yang didapatkan dari sampel komposit TiO2/Fe2O3 dengan variasi rasio mol sebesar 1:0; 1:0,02; 1:0,03; 1:0,08; 1:0,17; 1:0,33; dan 0:1 yaitu 3,20 eV, 3,03 eV, 2,94 eV, 2,84 eV, 1,81 eV, 1,74 eV, dan 1,72 eV. Ketujuh sampel komposit tersebut selanjutnya dilakukan uji fotodegradasi diazinon dengan variasi lama waktu penyinaran. Variasi lama waktu penyinaran yang digunakan yaitu 30, 60, 90, dan 120 menit. Lama waktu penyinaran mempengaruhi aktivasi fotokatalis TiO2 sehingga produk OH radikal yang terbentuk semakin meningkat. Sampel komposit TiO2/Fe2O3 (1:0,08) memiliki aktivitas fotodegradasi tertinggi dikarenakan dalam kurun waktu 120 menit mampu mendegradasi diazinon sebanyak 89,48%.