Karakterisasi FTIR dan XRD Membran Hibrid Nilon/TiO2

Abstract

Membran hibrid merupakan pengembangan teknologi membran yang dibuat dengan mencampurkan matriks polimer dan nanopartikel anorganik, yang dapat dimanfaatkan secara luas dalam berbagai bidang termasuk ultrafiltrasi, pervaporasi dan direct metanol fuel cells (DMFC). Bahan nanopartikel anorganik yang banyak dikembangkan sebagai bahan campuran membran hibrid adalah titanium dioksida ( karena stabilitas, hidrofilisitas, ketahanan antibakteri yang baik, ketahanan UV dan transparansi yang sangat baik untuk beroperasi pada daerah cahaya tampak. Sedangkan bahan polimer yang banyak dikembangkan dalam teknologi membran adalah bahan organik, salah satunya nilon. Nilon memiliki beberapa kelebihan diantaranya memiliki sifat fisik, kimia, dan mekanik yang sangat baik, seperti tahan terhadap suhu tinggi, dan memiliki distribusi ukuran pori yang kecil. Penelitian tentang sintesis membran nilon/ telah dilakukan oleh Apipah (2013) dan Jabur et al. (2017) dengan melakukan pengujian kekuatan tarik, kekuatan tekan, sifat hidrofilisitas dan sifat anti bakteri membran. Akan tetapi, kajian mikroskopik membran hibrid nilon/ terkait fleksibilitasnya belum banyak diteliti. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dilakukan karakterisasi membran hibrid nilon/ untuk mengetahui pengaruh variasi fraksi massa terhadap fleksibilitas membran hibrid nilon/ ditinjau dari karakteristik gugus fungsi, struktur kristal, ukuran kristal dan kristalinitas membran hibrid nilon/ berdasarkan hasil karakterisasi Fourier Transform Infrared (FTIR) dan X-ray Diffraction (XRD) untuk mendapatkan membran hibrid yang paling baik. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dengan memanfaatkan benang nilon dan sebagai bahan baku pembuatan membran hibrid nilon/ . Proses sintesis membran hibrid nilon/ dibuat dengan metode inversi fasa dengan tahapan: (1) mencampurkan benang nilon dan serbuk kedalam HCl 25%. (2) Larutan diaduk menggunakan magnetic stirer. (3) Larutan kemudian dituang pada plat kaca yang kemudian diratakan menggunakan batang silinder spatula agar menjadi lapisan tipis. (4) Membran yang sudah dicetak dimasukkan secara perlahan ke dalam nampan berisi aquades dan direndam untuk melepas membran dari plat kaca. (5) Membran yang dihasilkan kemudian dipotong untuk selanjutnya dikarakterisasi spektrum gugus fungsi kimia menggunakan spektrofotometer FTIR, sedangkan struktur kristal, ukuran kristal dan kristalinitas diukur menggunakan XRD. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa penambahan fraksi massa menyebabkan munculnya gugus-gugus fungsi dari molekul nilon dan molekul . Hal ini menunjukan bahwa telah berhasil mengisi matriks membran hibrid nilon/ . Penambahan pada membran hibrid nilon/ tidak menghilangkan gugus fungsi dari masing-masing bahan, namun hanya terjadi pergeseran bilangan gelombang seiring dengan penambahan fraksi massa . Fleksibilitas dari membran hibrid nilon/ mengalami peningkatan seiring dengan penambahan fraksi massa . Hal ini ditunjukkan dengan adanya interaksi antar molekul yang ditinjau berdasarkan pergeseran bilangan gelombang dan perubahan nilai absorbansi dari membran. Hasil analisis XRD pada membran hibrid nilon/ menunjukkan adanya molekul pada setiap sampel setelah penambahan fraksi massa . Hal ini ditandai dengan melemahnya intensitas puncak dari kristal nilon dan meningkatnya intensitas kristal secara bertahap, yang menunjukkan bahwa penambahan fraksi massa dapat meningkatkan fase amorf dari nilon. Kristal yang dikonfirmasikan berdasarkan hasil karakterisasi XRD adalah fase anatase dengan struktur kristal tetragonal dengan parameter kisi . Fleksibilitas dari membran hibrid nilon/ yang paling baik ditunjukkan dengan nilai kristalinitas antara 65%-70% yang ditunjukan pada sampel T4 dengan fraksi massa 5 wt% dengan kristalinitas 70,599% dan ukuran kristal sebesar 42,407 nm.