Sintesis Silika Mesopori dari Pasir Zirkon Sebagai Pendukung Fotokatalis g-C3N4@MCM-41

Andira, Martha (2025) Sintesis Silika Mesopori dari Pasir Zirkon Sebagai Pendukung Fotokatalis g-C3N4@MCM-41. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5004211030-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (9MB) | Request a copy

Abstract

Pemanfaatan hasil samping kegiatan pertambangan sangat penting untuk meningkatkan nilai tambahnya dan pembangunan berkelanjutan. Pasir zirkon sebagai hasil samping dari pertambangan emas memiliki kandungan silika (SiO2) yang cukup tinggi sehingga dapat menjadi prekursor yang potensial dalam pembuatan MCM-41 sebagai sumber silika. MCM-41 memiliki struktur heksagonal, stabilitas termal tinggi, serta luas permukaan besar, sehingga banyak digunakan dalam aplikasi adsorben dan katalis. Penelitian ini bertujuan untuk sintesis dan karakterisasi MCM-41 dari pasir zirkon, serta menganalisis pengaruhnya sebagai pendukung fotokatalis g-C3N4@MCM-41 dalam fotodegradasi metilen biru (MB). Sintesis MCM-41 berhasil dilakukan dengan metode hidrotermal. Sintesis dilakukan dua kali dengan hasil serbuk putih MCM-41a dan MCM-41b dengan karakteristik dan kinerja yang mirip. Hal ini ditunjukkan pada difraktogram dengan puncak karakteristik pada 2θ 2,19; 3,84; 4,44; dan 5.93 pada MCM-41a dan 2,15; 3,72; 4,26; 5,75 pada MCM-41b serta spektra FTIR yang menunjukkan serapan karakteristik gugus Si-O pada bilangan gelombang 466, 1093, dan 1629 cm-1. Kapasitas adsorpsi MB pada MCM-41a dan MCM-41b masing-masing mencapai 123,20 mg/g dan 114,43 mg/g. Komposit g-C3N4@MCM-41a berhasil disintesis dengan metode pirolisis satu tahap. Hasil karakterisasi XRD dan FTIR mengonfirmasi keberadaan g-C3N4 pada komposit. Isotermal adsorpsi-desorpsi N2 mengungkap isotermal tipe-IV yang mengonfirmasi mesopori dengan luas permukaan MCM-41a sebesar 1015,783 m2/g dan terjadi penurunan menjadi 653 m2/g dengan penambahan g-C3N4. SEM-EDX mengonfirmasi keberadaan unsur Si, O, C, dan N. Hasil uji adsorpsi pada MCM-41a, MCM-41b, g-CN(20)@MCM, dan g-CN(40)@MCM mencapai kesetimbangan pada 30 menit dan mengikuti kinetika adsorpsi orde dua semu, yang menunjukkan kemisorpsi. Adsorpsi MB oleh g-C3N4 mengikuti kinetika adsorpsi orde satu semu, yang menunjukkan fisisorpsi. Isotermal adsorpsi menunjukkan adsorpsi mencapai maksimum pada konsentrasi awal 120 mg/L untuk MCM-41a dan 100 mg/L untuk g-CN(20)@MCM, serta kapasitas adsorpsi maksimum pada 160 mg/L. Material MCM-41a dan g-CN(20)@MCM mengikuti model isoterm Langmuir dan menunjukkan adsorpsi monolayer. Hasil uji fotokatalitik terhadap MB menunjukkan bahwa keberadaan material MCM-41a pada komposit dapat meningkatkan kinerja fotokatalitik. Fotokatalitik MB oleh komposit g-C3N4@MCM-41a mengikuti kinetika orde satu, dengan g-CN(40)@MCM menunjukkan efisiensi tertinggi, mencapai 89,04% degradasi. Aktivitas fotokatalitik yang tinggi dikarenakan luas permukaan besar pada MCM-41a dan banyaknya situs aktif pada g-C3N4. Penelitian ini membuktikan bahwa MCM-41 yang disintesis dari pasir zirkon efektif sebagai pendukung fotokatalis g-C3N4@MCM-41 dalam peningkatan aktivitas fotokatalitik pada degradasi pewarna metilen biru. Penelitian ini memberikan solusi pemanfaatan hasil samping pertambangan emas sekaligus pengembangan material fotokatalis yang efisien dalam pengurangan polutan organik.
=======================================================================================================================================
Utilization of by-products of mining activities is very important to increase its added value and sustainable development. Zircon sand as a by-product of gold mining has a high enough silica (SiO2) content to be a potential precursor in the manufacture of MCM-41 as a silica source. MCM-41 has hexagonal structure, high thermal stability, and large surface area, so it is widely used in adsorbent and catalyst applications. This study aims to synthesize and characterize MCM-41 from zircon sand and analyze its effect as a support of g-C3N4@MCM-41 photocatalyst for photodegradation methylene blue (MB). The synthesis of MCM-41 was successfully accomplished by hydrothermal method. The synthesis was carried out twice with the results of MCM-41a and MCM-41b white powders with the same characteristics and performance. It is proven by diffractograms with characteristic peaks at 2θ 2.19; 3.84; 4.44; and 5.93 on MCM-41a and 2.15; 3.72; 4.26; 5.75 on MCM-41b as well as FTIR spectra showing characteristic absorption of Si-O groups at wave numbers 466, 1093, and 1629 cm-1. The adsorption capacity of MB on MCM-41a and MCM-41b reached 123.20 mg/g and 114.43 mg/g, respectively. The g-C3N4@MCM-41a composite was successfully synthesized by one-step pyrolysis method. The XRD and FTIR characterization results confirmed the presence of g-C3N4 in the composite. N2 adsorption-desorption isotherm revealed a type-IV isotherm confirming mesopores with MCM-41a surface area of 1015.783 m2/g and a decrease to 653 m2/g with the addition of g-C3N4. SEM-EDX confirmed the presence of Si, O, C, and N. Adsorption test results on MCM-41a, MCM-41b, g-CN(20)@MCM, and g-CN(40)@MCM reached equilibrium at 30 min and followed pseudo second-order adsorption kinetics, indicating chemisorption. MB adsorption by g-C3N4 followed pseudo first-order adsorption kinetics, indicating physisorption. Adsorption isotherms showed adsorption reached a maximum at an initial concentration of 120 mg/L for MCM-41a and 100 mg/L for g-CN(20)@MCM, and maximum adsorption capacity at 160 mg/L. MCM-41a and g-CN(20)@MCM materials followed the Langmuir isotherm model and showed monolayer adsorption. The results of photocatalytic tests on MB show that the presence of MCM-41a material in the composite can improve the photocatalytic performance. The photocatalytic MB by g-C3N4@MCM-41a composite follows first-order kinetics, with g-CN(40)@MCM showing the highest efficiency, reaching 89.04% degradation. The high photocatalytic activity is due to the large surface area on MCM-41a and the large number of active sites on g-C3N4. This study proves that MCM-41 synthesized from zircon sand is effective as a support for g-C3N4@MCM-41 photocatalyst in increasing photocatalytic activity on methylene blue dye degradation. This research provides a solution to the utilization of gold mining by-products as well as the development of efficient photocatalyst materials in the reduction of organic pollutants.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Fotokatalisis, g-C3N4, g-C3N4@MCM-41, MCM-41, Metilen biru, Pasir zirkon, g-C3N4, g-C3N4@MCM-41, MCM-41, Methylene blue, Photocatalysis, Zircon sand
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD117 Absorption Q Science > QD Chemistry > QD716 Photocatalysis.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Martha Andira
Date Deposited:	01 Feb 2025 07:40
Last Modified:	01 Feb 2025 07:40
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/117362

Actions (login required)

View Item