Analisis Pengaruh pH Basa pada Sintesis TiO2 dalam Fabrikasi Nanokomposit TiO2/Graphene Quantum Dots untuk Degradasi Methylene Blue

Hutapea, Jennifer Theresa and Pratiwi, Vania Mitha and Purwaningsih, Hariyati (2024) Analisis Pengaruh pH Basa pada Sintesis TiO2 dalam Fabrikasi Nanokomposit TiO2/Graphene Quantum Dots untuk Degradasi Methylene Blue. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text JENN TA_REVISI_merged (1).pdf Download (7MB)

Abstract

Pada penggunaan pewarna methylene blue pada industri tekstil, perlu dilakukan pendegradasian pewarna sebelum limbah tersebut dibuang. Degadrasi methylene blue bisa dilakukan dengan menggunakan fotokatalis. Pada penelitian ini digunakan TiO2 untuk proses fotokatalis, namun terdapat kekurangan dalam penggunaan semikonduktor TiO2. Kekurangan TiO2 ialah dapat terjadi reaksi rekombinasi yang sangat cepat dan menghasilkan efisiensi kuantum rendah serta memerlukan waktu yang lama dalam pendegradasiannya serta juga daya serap sinar UV yang terbatas. Sehingga TiO2 perlu disintesis dengan material lainnya untuk mengatasi kekurangan TiO2 dalam aplikasi fotokatalis. TiO2 di sintesis dengan Graphene Quantum Dots. Graphene Quantum Dots disintesis dengan cara memproses Graphene Oxide (GO) yang disintnesis menggunakan grafit dengan metode hummer. GQDs ini akan dikombinasikan dengan semikonduktor TiO2 menjadi nanokomposit karena memiliki luas permukaan yang tinggi yang mampu meningkatkan interaksi antara fotokatalis TiO2 dengan polutan methylene blue sehingga dapat mendegradasi polutan dengan baik serta dapat mentransfer elektron lebih cepat yang mampu meningkatkan efisiensi degradasi polutan. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis pengaruh variasi pH pembentuk TiO2 terhadap karakteristik material TiO2 dari prekursor TiCl3 menggunakan metode co-precipitation, pengaruh penambahan GQDs terhadap karakterisasi material nanokomposit TiO2/GQDs dan aktivitas katalitik dari nanokomposit TiO2/GQDs dalam mendegradasi limbah methylene blue. Metode penelitian dilakukan dengan sintesis TiO2, sintesis GQDs, dan sintesis komposit TiO2/GQDs dengan variasi pH dalam pembentukan TiO2 dari prekursor TiCl3 pada pH 9, pH 10, dan pH 11. Kemudian dilakukan pengujian karakterisasi material meliputi uji XRD, FTIR, SEM/EDX, BET, PL dan performa fotokatalis dengan uji fotokatalisis. Berdasarkan pengujian karakterisasi XRD, FTIR, SEM/EDX menunjukkan bahwa nanokomposit TiO2/GQDs berhasil terbentuk. Pada hasil uji BET diperoleh luas permukaan nanokomposit variasi pH 9 dan pH 10 sebesar 6,162 dan 6,417 m2/g dengan ukuran pori sebesar 4,53 dan 8,33 nm yang termasuk dalam jenis mesopori. Pada hasil uji PL menunjukkan pH 11 memiliki intensity paling rendah dan seiring dengan penurunan pH menyebabkan intensity meningkat pada wavelength 514 nm. Kemudian pada hasil uji fotokatalisis dan spektrofotometri UV-Vis menunjukkan persentase degradasi paling baik terdapat pada nanokomposit TiO2/GQDs dengan pH 11 pada waktu penyinaran 6 jam yaitu sebesar 99,425%.

========================================================================================================================

In the context of using methylene blue dye in textile industries, it's crucial to degrade the dye before disposing of the wastewater. Degradation of methylene blue can be achieved through photocatalysis. This study employs TiO2 as a photocatalyst, but there are limitations in its semiconductor properties. TiO2 is known to suffer from rapid recombination reactions, resulting in low quantum efficiency and requiring extended degradation times, alongside limited UV light absorption. Therefore, TiO2 needs to be synthesized with other materials to overcome these shortcomings in photocatalytic applications. TiO2 is synthesized with Graphene Quantum Dots (GQDs), which are derived from Graphene Oxide (GO) processed using the Hummer method from graphite. These GQDs are combined with TiO2 to form a nanocomposite due to their high surface area, enhancing interaction between TiO2 photocatalyst and methylene blue pollutants, thereby enabling efficient pollutant degradation and faster electron transfer. The aim of this research is to analyze the impact of pH variation during TiO2 formation from TiCl3 precursor using the co-precipitation method, the influence of GQDs addition on the characterization of TiO2/GQDs nanocomposite materials, and the catalytic activity of TiO2/GQDs nanocomposite in degrading methylene blue waste. The research methodology includes TiO2 synthesis, GQDs synthesis, and synthesis of TiO2/GQDs composite with pH variation (pH 9, pH 10, and pH 11) during TiO2 formation. Material characterization tests encompass XRD, FTIR, SEM/EDX, BET, PL, and photocatalysis performance tests. Based on XRD, FTIR, SEM/EDX characterization, the TiO2/GQDs nanocomposite was successfully formed. BET surface area tests revealed surface areas of 6.162 and 6.417 m2/g for pH 9 and pH 10 nanocomposites, with pore sizes of 4.53 and 8.33 nm, classified as mesoporous. PL tests indicated that pH 11 exhibited the lowest intensity, with intensity increasing as pH decreased at a wavelength of 514 nm. Moreover, photocatalysis and UV-Vis spectrophotometry results demonstrated that the TiO2/GQDs nanocomposite at pH 11 achieved a degradation efficiency of 99.425% after 6 hours of irradiation.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Fotokatalis, GQDs, Methylene Blue, TiO2 Photocathalyst, GQDs, Methylene Blue, TiO2
Subjects:	T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD194.6 Environmental impact analysis T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD420 Water pollution
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Jennifer Theresa Hutapea
Date Deposited:	02 Aug 2024 08:35
Last Modified:	06 Aug 2024 08:29
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/111154

Actions (login required)

View Item