Fotodegradasi Polutan Metilen Biru dengan Material Fotokatalis TiO2/rGO

Shabrina, Nabella (2025) Fotodegradasi Polutan Metilen Biru dengan Material Fotokatalis TiO2/rGO. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6001231005-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Metilen biru merupakan salah satu zat pewarna sintetis yang banyak digunakan dalam industri tekstil, kertas, dan farmasi. Kehadirannya dalam limbah cair menimbulkan permasalahan lingkungan yang serius karena sifatnya yang stabil, toksik, dan sulit terurai secara alami. Oleh karena itu, diperlukan metode yang efektif dan ramah lingkungan untuk menguraikan polutan ini, salah satunya melalui proses fotodegradasi. Titanium dioksida (TiO₂) dikenal sebagai material semikonduktor yang unggul dalam aplikasi fotokatalis karena kestabilannya, ketersediaan yang melimpah, serta sifatnya yang tidak toksik. Namun, TiO₂
memiliki kelemahan utama berupa nilai band gap yang besar serta laju rekombinasi pasangan elektron-hole yang tinggi, sehingga membatasi efisiensinya terutama di bawah cahaya tampak. Untuk mengatasi hal tersebut, dikembangkan komposit TiO₂ dengan reduced graphene oxide (rGO), yang mampu menurunkan band gap dan berperan sebagai penjebak muatan untuk mencegah rekombinasi elektron-hole. Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi performa fotodegradasi metilen biru dalam kondisi statis dan dinamis (dengan pengadukan), menggunakan variasi material fotokatalis berupa TiO₂ hasil sintesis metode kopresipitasi dengan prekursor TiCl₃, rGO hasil reduksi dari grafit berbasis biomassa tempurung kelapa, serta komposit TiO₂/rGO dengan variasi fraksi berat rGO sebesar 1% hingga 8%. Berdasarkan hasil karakterisasi, TiO₂ menunjukkan fase kristalin anatas dengan ukuran kristalit sebesar 178,26 nm dan band gap sebesar 3,122 eV. Uji fotodegradasi metilen biru menunjukkan bahwa efisiensi tertinggi dalam kondisi statis dicapai oleh komposit TiO₂/rGO 8%, 7%, dan 5%, masing-masing sebesar 42,35%, 37,55%, dan 36,36%. Sedangkan pada kondisi dinamis, efisiensi tertinggi ditunjukkan oleh komposit TiO₂/rGO 8%, 4%, dan 6%, masing-masing sebesar 92,84%, 92,29%, dan 91,73%. Hasil ini menegaskan bahwa proses fotodegradasi dalam kondisi dinamis jauh lebih efektif dibandingkan statis karena pengadukan
memungkinkan penyebaran partikel fotokatalis yang lebih merata serta meningkatkan peluang kontak antara fotokatalis dan molekul polutan dalam larutan.
========================================================================================================================================
Methylene blue is a synthetic dye widely used in textile, paper, and pharmaceutical industries. Its presence in wastewater poses serious environmental issues due to its stability, toxicity, and resistance to natural degradation. Therefore, an effective and environmentally friendly method is required to decompose this pollutant, such as through photocatalytic degradation. Titanium dioxide (TiO₂) is a
well-known semiconductor material with excellent photocatalytic properties due to its stability, abundance, and non-toxic nature. However, TiO₂ has a relatively large
band gap and a high electron-hole recombination rate, which limits its efficiency, especially under visible light. To overcome these limitations, a TiO₂ composite with reduced graphene oxide (rGO) has been developed, which can lower the band gap and act as a charge trap to prolong charge carrier lifetime. This study evaluates the photocatalytic degradation performance of methylene blue under static and
dynamic (stirred) conditions using TiO₂ synthesized via the co-precipitation method with TiCl₃ as the precursor, rGO derived from coconut shell biomass, and TiO₂/rGO composites with rGO weight fractions ranging from 1% to 8%. Based on
characterization results, the synthesized TiO₂ exhibited an anatase crystalline phase with a crystal size of 178.26 nm and a band gap of 3.122 eV. Photodegradation tests showed that, under static conditions, the highest degradation efficiencies were achieved by TiO₂/rGO composites with 8%, 7%, and 5% rGO, yielding 42.35%, 37.55%, and 36.36%, respectively. In dynamic conditions, the best performance
was observed for TiO₂/rGO composites with 8%, 4%, and 6% rGO, with efficiencies of 92.84%, 92.29%, and 91.73%, respectively. These results confirm that photodegradation under dynamic conditions is significantly more effective than under static conditions due to better dispersion of photocatalyst particles and enhanced contact between the catalyst and pollutant molecules in the solution.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Fotodegradasi, komposit, reduced graphene oxide, TiO2, Composite, photodegradation, reduced graphene oxide, TiO2
Subjects:	Q Science Q Science > QC Physics Q Science > QC Physics > QC173.4.C63 Composite materials
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Physics > 45101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Nabella Shabrina
Date Deposited:	05 Aug 2025 06:39
Last Modified:	05 Aug 2025 06:39
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/127454

Actions (login required)

View Item