Optimasi Penambahan NiO pada g-C3N4 untuk Meningkatkan Aktivitas Fotokatalitik dalam Degradasi Metilen Biru

Maharani, Azizah Ayu (2026) Optimasi Penambahan NiO pada g-C3N4 untuk Meningkatkan Aktivitas Fotokatalitik dalam Degradasi Metilen Biru. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5004221046_Undergraduate Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Karbon Nitrida Grafitik (g-C3N4) merupakan material semikonduktor sebagai material fotokatalisis karena stabilitas kimia yang sangat baik. Namun, laju rekombinasi pasangan muatan yang tinggi menjadi kendala yang mengakibatkan aktivitas fotokatalitik kurang efisien.Salah satu metode yang berpotensi untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah fotokatalisis menggunakan material semikonduktor dengan membentuk heterojunction. Pada penelitian ini dilakukan sintesis komposit NiO/g-C3N4 dengan tujuan menentukan rasio massa NiO optimum yang mampu meningkatkan aktivitas fotokatalitik terhadap degradasi metilen biru serta memahami mekanisme transfer muatan yang terjadi pada sistem komposit. Material disintesis menggunakan metode presipitasi dengan variasi kandungan NiO sebesar 5%, 10%, 15%, dan 20% terhadap g-C3N4. Karakterisasi material dilakukan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), Field Emission Scanning Electron Microscopy–Energy Dispersive X-ray (FESEM-EDX), adsorpsi-desorpsi nitrogen, dan UV–Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-DRS). Pengujian aktivitas fotokatalitik dilakukan menggunakan larutan MB di bawah iradiasi UV setelah proses adsorpsi dalam kondisi gelap untuk mencapai kesetimbangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan NiO mampu meningkatkan performa fotokatalitik dibandingkan g-C3N4 murni. Komposit 10% NiO/g-C3N4 memberikan hasil terbaik dengan efisiensi degradasi mencapai 81,9% dan konstanta laju sebesar 0,00286 menit⁻¹. Peningkatan aktivitas tersebut dikaitkan dengan bertambahnya luas permukaan, terbentuknya kontak antarmuka yang lebih efektif, serta meningkatnya kemampuan pemisahan pasangan elektron–hole sehingga rekombinasi muatan dapat ditekan. Analisis mekanisme menunjukkan dominasi radikal hidroksil (·OH) dan elektron (e-) yang mengindikasikan bahwa proses transfer muatan cenderung mengikuti mekanisme heterojunction tipe Z-scheme sesuai alirana muatannya. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa NiO/g-C3N4 menghasilkan material fotokatalis yang lebih efektif untuk pengolahan limbah zat warna organik.
====================================================================================================================================
Graphitic Carbon Nitride (g-C3N4) is a semiconductor material widely used in photocatalysis due to its excellent chemical stability. However, the high recombination rate of photogenerated charge carriers remains a major limitation, resulting in less efficient photocatalytic activity. One promising approach to overcome this issue is the development of semiconductor-based photocatalysts through heterojunction formation. In this study, NiO/g-C3N4 composite was synthesized to determine the optimum NiO mass ratio that enhances photocatalytic activity toward methylene blue degradation and to understand the charge transfer mechanism occurring within the composite system. The material was synthesized using the precipitation method with NiO loadings of 5%, 10%, 15%, and 20% relative to g-C3N4. Material characterization was carried out using X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Field Emission Scanning Electron Microscopy–Energy Dispersive X-ray (FESEM–EDX), nitrogen adsorption–desorption analysis, and UV–Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV–DRS). Photocatalytic activity was evaluated using a methylene blue (MB) solution under UV irradiation after an adsorption process in dark conditions to achieve adsorption–desorption equilibrium. The results demonstrated that the incorporation of NiO improved photocatalytic performance compared to pristine g-C3N4. The 10% NiO/g-C3N4 composite exhibited the best performance, achieving a degradation efficiency of 81.9% with a reaction rate constant of 0.00286 min⁻¹. This enhancement was attributed to the increased surface area, the formation of more effective interfacial contact, and improved separation of electron–hole pairs, thereby suppressing charge recombination. Mechanism analysis revealed the dominance of hydroxyl radicals (·OH), indicating that the charge transfer process tends to follow a Z-scheme heterojunction mechanism. These findings demonstrate that NiO/g-C3N4 is a more effective photocatalytic material for the treatment of organic dye wastewater.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	fotokatalisis, metilen biru, degradasi, heterojunction, g-C3N4, NiO photocatalytic, methylene blue, degradation, heterojunction, g-C3N4, NiO
Subjects:	Q Science Q Science > QD Chemistry > QD716 Photocatalysis.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Azizah Ayu Maharani
Date Deposited:	05 Aug 2026 02:31
Last Modified:	05 Aug 2026 02:31
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/143775

Actions (login required)

View Item