SINTESIS DAN KARAKTERISASI FILM LAPIS TIPIS TiO2 SEBAGAI PENDEGRADASI PEWARNA TEKSTIL PROCION RED MX-8B

Abstract

Limbah cair pewarna merupakan jenis limbah non-biodegradable yang berasal dari hasil samping indutri tekstil, jika kadarnya berlebih akan mengganggu ekosistem lingkungan. Oleh karena itu pengelolaan limbah ini, merupakan hal yang sangat penting bagi pelaku industri. Salah satu metode yang banyak digunakan untuk mengelola limbah tersebut yaitu metode fotodegradasi, yang mana menggunakan radiasi sinar UV dan fotokatalis padatan untuk mendegradasi limbah cair pewarna. Limbah cair pewarna yang telah terdegradasi ini akan lebih terurai menjadi komponen yang lebih sederhana sehingga lebih aman ketika dilepas dilingkungan. Fotokatalis yang digunakan dalam metode fotodegradasi yaitu logam semikonduktor. Salah satu jenis logam semikonduktor yang sering digunakan yaitu logam TiO2 (Titanium Dioksida). Logam tersebut dikenal sebagai fotokatalis yang ramah lingkungan karena memiliki keunggulan berupa ekonomis, tidak beracun, reaktif dengan cahaya terutama sinar UV. Untuk mendapatkan logam tersebut dilakukan sintesis dengan menggunakan metode sol-gel. Metode sintesis ini merupakan metode yang ideal untuk mendapatkan material logam oksida dalam ukuran yang dapat dikontrol. Proses sintesis dengan menggunakan metode ini berlangsung dengan tahapan yang sederhana yaitu hidrolisis, kondensasi, pematangan, dan pengeringan. Dalam penelitian ini bahan yang digunakan berupa larutan prekursor TTIP dan suhu untuk proses kalsinasi yaitu 550oC yang bertujuan untuk mendapatkan logam TiO2 dengan struktur anatase. Sedangkan untuk mendapatkan ukuran kristal TiO2 yang sesuai, digunakan kontrol berupa variasi konsentrasi TTIP dan rasio hidrolisis. TiO2 yang disintesis ini dibentuk pada viii permukaan film kaca yang bertujuan untuk mengetahui karakterisasinya dan untuk mendapatkan kinerja yang optimal sebagai fotokatalis. Hasil sintesis logam TiO2 dalam bentuk film lapis tipis menunjukkan TiO2 terlapisi pada permukaan film dengan kenampakan berupa permukaan yang berwarna putih agak transparan dan merata. Karakterisasi XRD juga menunjukkan bahwa logam TiO2 berhasil disintesis dimana didapatkan struktur kristal TiO2 anatase dengan ukuran kristalit terkecil yaitu 32,66 nm. Intensitas yang dihasilkan meningkat sejalan dengan semakin banyaknya variasi konsentrasi yang digunakan dan semakin sedikitnya rasio hidrolisis. Berdasarkan pengamatan pada variasi waktu kalsinasi yang digunakan juga didapatkan bahwa intensitas semakin tinggi sejalan dengan semakin lamanya waktu kalsinasi yang digunakan, dengan didapatkan nilai intensitas optimum pada waktu kalsinasi 5 jam. Nilai intensitas memiliki korelasi dengan ukuran kristal yang didapatkan kecenderungan semakin tinggi intensitas maka dihasilkan ukuran kristal yang besar. Nilai intensitas tertinggi yaitu diperoleh pada komposisi film TiO2 dengan komposisi konsentrasi 0,15 M RH 1:4. Nilai energi band gap berdasarkan hasil pengukuran pada film lapis tipis TiO2 dengan berbagai komposisi didapatkan bahwa rata-rata energi band gap semakin kecil sejalan dengan semakin banyaknya konsentrasi TTIP dan semakin rendahnya rasio hidrolisis. Sedangakan pada pengukuran aktivitas fotokatalis didapatkan nilai persentase degradasi yang memiliki korelasi dengan nilai energi band gap yang dihasilkan. Semakin kecil energi band gap fotokatalis menghasilkan persen degradasi yang semakin tinggi. Hal ini dipengaruhi oleh adanya energi band gap yang semakin kecil, sehingga TiO2 sebagai fotokatalis akan semakin mudah untuk menangkap foton dan reaksi fotodegradasi semakin cepat tercapai. Komposisi fotokatalis yang memiliki aktifitas fotodegradasi maksimal yaitu pada fotokatalis TiO2 0,15 M RH 1:4. Fotokatalis tersebut memiliki ukuran kristalit sebesar 85,471 nm, energi band gap transisi langsung 3,22 eV dan transisi tidak langsung 2,11 eV, persen degradasi sampel pewarna standar sebesar 59,46% dan 3,823% untuk sampel limbah batik.