Modifikasi Morfologi ZnO dan Pembentukan Sistem Heterojungsi untuk Meningkatkan Aktivitas Fotokatalitik dalam Produksi Hidrogen

Anindika, Garcelina Rizky (2025) Modifikasi Morfologi ZnO dan Pembentukan Sistem Heterojungsi untuk Meningkatkan Aktivitas Fotokatalitik dalam Produksi Hidrogen. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 7004221009-Doctoral.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (5MB)

Abstract

Potensi besar hidrogen sebagai energi bersih masa depan, namun efisiensi produksinya melalui pemisahan air (water-splitting) masih terhambat oleh laju rekombinasi elektron-lubang yang cepat pada fotokatalis semikonduktor. Fokus utama penelitian ini adalah meningkatkan aktivitas fotokatalitik seng oksida (ZnO) melalui modifikasi morfologi dan pembentukan sistem heterojungsi skema-Z untuk optimalisasi pemisahan muatan. ZnO disintesis dalam variasi morfologi seperti needle-like, flower-like, dan nanosphere melaui metode presipitasi, hidrotermal dan sol-gel. Peningkatan aktivitas lebih lanjut dilakukan dengan pembentukan sistem heterojungsi skema-Z yaitu NiO/ZnO dan NiSe/ZnO dengan variasi pemuatan sebesar 1%, 3%, dan 5%. Karakterisasi material dilakukan menggunakan XRD, SEM, UV-Vis DRS, PL, dan XPS, sementara uji aktivitas fotokatalitik dievaluasi berdasarkan produksi gas hidrogen di bawah iradiasi cahaya tampak menggunakan metanol sebagai sacrificial agent. Hasil menunjukkan bahwa morfologi berbentuk jarum (ZnO-n) memberikan performa terbaik di antara ZnO murni dengan laju produksi hidrogen sebesar 51,7 μmol/g-1 h-1. Performa tertinggi secara keseluruhan dicapai oleh sistem heterojungsi 1NiO/ZnO (pemuatan 1%) yang menghasilkan hidrogen sebesar 170 μmol/g-1 h-1. Terdapat korelasi kuat antara penurunan intensitas fotoluminesensi (PL) dengan peningkatan aktivitas fotokatalitik, yang mengonfirmasi bahwa modifikasi morfologi dan sistem heterojungsi berhasil menekan rekombinasi pasangan elektron-lubang secara signifikan. Penelitian ini memperkuat tujuan modifikasi morfologi dan fotokatalis heterojungsi yang memfasilitasi mekanisme transfer muatan permukaan merupakan metode efektif dalam mempercepat difusi pembawa muatan pada fotokatalis berbasis ZnO. ==================================================================================================================================
Hidrogen has great potential as a future clean energi source, but its production efficiency through water splitting is still hampered by the fast electron-hole recombination rate in semiconductor photocatalysts. The main focus of this research is to improve the photocatalytic activity of zinc oxide (ZnO) through morphology modification and the formation of Z-scheme heterojungsi system to optimize charge separation. ZnO was synthesized in various morphologies such as needle-like, flower-like, and nanosphere through precipitation, hydrothermal, and sol-gel methods. Further activity enhancement was carried out by forming Z-scheme heterojungsi systems, namely NiO/ZnO and NiSe/ZnO with loading variations of 1%, 3%, and 5%. Material characterization was carried out using XRD, SEM, UV-Vis DRS, PL, and XPS, while the photocatalytic activity test was evaluated based on the production of hidrogen gas under visible light irradiation using methanol as a sacrificial agent. The results showed that the needle-shaped morphology (ZnO-n) provided the best performance among pure ZnO with a hidrogen production rate of 51.7 μmol/g-1 h-1. The highest overall performance was achieved by the 1NiO/ZnO heterojungsi system (1% loading) which produced 170 μmol/g-1 h-1 of hidrogen. There was a strong correlation between the decrease in fotoluminesensi (PL) intensity and the enhancement of photocatalytic activity, confirming that the morphological modification and heterojungsi system successfully suppress the recombination of electron-hole pairs significantly. This study reinforces that the objective of morphological modification and heterojungsi photocatalysts, which facilitate the surface charge transfer mechanism, is an effective method for accelerating charge carrier diffusion in ZnO-based photocatalysts.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	Fotokatalis, produksi hidrogen, morfologi ZnO, fotokatalis heterjungsi.
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD181.Z6 Zinc oxide Q Science > QD Chemistry > QD716 Photocatalysis.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Garcelina Rizky Anindika
Date Deposited:	01 Aug 2026 03:48
Last Modified:	01 Aug 2026 03:48
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/141429

Actions (login required)

View Item