Analisis Pengaruh pH Asam Pada Sintesis TiO2 Dalam Fabrikasi TiO2/GQDs Untuk Degradasi Methylene Blue

Edo, Awud and Purwaningsih, Hariyati and Pratiwi, Vania Mitha (2024) Analisis Pengaruh pH Asam Pada Sintesis TiO2 Dalam Fabrikasi TiO2/GQDs Untuk Degradasi Methylene Blue. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011201111-Undergraduate_Thesis.pdf Download (7MB)

Abstract

Saat ini industri tekstil dan produk tekstil memiliki peran yang cukup penting bagi perekonomian di Indonesia. Pewarna tekstil yang umum digunakan adalah methylene blue karena hasil warna yang dihasilkan cerah dan memiliki stabilitas yang baik. Namun jika limbah pewarna tersebut tercemar ke lingkungan maka akan mengakibatkan dampak buruk bagi masyarakat. Degadrasi methylene blue dengan menggunakan fotokatalis bisa menjadi sebuah solusi sebagai pengolahan air limbah pewarna organik. Pada penelitian ini digunakan material semikonduktor TiO2 untuk proses fotokatalis karena memiliki band gap yang kecil yaitu 3,0 eV dan struktur yang lebih terbuka karena adanya vakansi oksigen pada permukaan. Namun masih terdapat kekurangan dalam penggunaan semikonduktor TiO2 karena reaksi rekombinasi terjadi secara cepat dan surface area yang tidak luas serta penyerapan sinar UV yang terbatas. Perlu dilakukan modifikasi sehingga menjadi sebuah komposit yang berbasis TiO2. Dalam hal ini TiO2 akan membentuk komposit dengan Graphene Quantum Dots karena memiliki luas permukaan yang tinggi, dapat mentransfer elektron lebih cepat, serta mampu meningkatkan interaksi antara fotokatalis TiO2 dengan polutan methylene blue sehingga dapat mendegradasi polutan dengan baik dan meningkatkan efisiensi degradasi polutan. Graphene Quantum Dots disintesis dengan cara memproses Graphene Oxide (GO) yang berasal dari grafit dengan metode hummer. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis pengaruh variasi pH terhadap karakteristik material TiO2 dari prekursor TiCl3 menggunakan metode co-precipitation, pengaruh penambahan GQDs terhadap karakterisasi material nanokomposit TiO2/GQDs serta aktivitas katalitik dari nanokomposit TiO2/GQDs dalam mendegradasi polutan methylene blue. Metode penelitian dilakukan dengan sintesis TiO2, sintesis GQDs, dan sintesis nanokomposit TiO2/GQDs dengan variasi pH dalam pembentukan TiO2 dari prekursor TiCl3 pada pH 3, pH 4, dan pH 5. 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 3, pH 4 dan pH 5 sebesar 27,063, 34,980, dan 38,392 m2/g dengan ukuran pori sebesar 5,504 nm, 5,758 nm, 5,586 nm yang termasuk dalam jenis mesopori. Pada hasil uji PL menunjukkan pH 5 memiliki intensity paling rendah dan seiring dengan penurunan pH menyebabkan intensity meningkat pada wavelength 530 nm. Kemudian pada hasil uji fotokatalisis dan spektrofotometri UV-Vis menunjukkan bahwa nanokomposit TiO2/GQDs dengan pH 5 memiliki persentase degradasi paling baik dibandingkan variasi lainnya pada waktu penyinaran 6 jam sebesar 98,70%.

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

Currently, the textile and textile product industry plays a significant role in Indonesia's economy. One commonly used textile dye is methylene blue, known for its bright color and good stability. However, if this dye waste contaminates the environment, it can have adverse effects on the community. The degradation of methylene blue using photocatalysts can be a solution for treating organic dye wastewater. This study uses TiO2 semiconductor material for the photocatalysis process due to its small band gap of 3.0 eV and more open structure due to oxygen vacancies on its surface. Nevertheless, there are drawbacks to using TiO2 semiconductor, such as rapid recombination reactions, limited surface area, and restricted UV light absorption. Therefore, modification is needed to create a TiO2-based composite. In this case, TiO2 will form a composite with Graphene Quantum Dots (GQDs) because they have a high surface area, can transfer electrons faster, and can enhance the interaction between TiO2 photocatalyst and methylene blue pollutants, thus improving pollutant degradation efficiency.
Graphene Quantum Dots are synthesized by processing Graphene Oxide (GO) derived from graphite using the Hummer method. The aim of this study is to analyze the effect of pH variations on the characteristics of TiO2 material from TiCl3 precursor using the co-precipitation method, the impact of adding GQDs on the characterization of TiO2/GQDs nanocomposite material, and the catalytic activity of TiO2/GQDs nanocomposite in degrading methylene blue pollutants. The research method involves synthesizing TiO2, GQDs, and TiO2/GQDs nanocomposite with pH variations in the formation of TiO2 from TiCl3 precursor at pH 3, pH 4, and pH 5. Material characterization tests include XRD, FTIR, SEM/EDX, BET, PL, and photocatalytic performance with photocatalysis tests. Based on XRD, FTIR, SEM/EDX characterization tests, it was shown that the TiO2/GQDs nanocomposite was successfully formed. The BET test results showed that the surface area of the nanocomposite at pH variations of 3, 4, and 5 were 27.063, 34.980, and 38.392 m²/g with pore sizes of 5.504 nm, 5.758 nm, and 5.586 nm, respectively, classified as mesopores. The PL test results indicated that pH 5 had the lowest intensity, and as the pH decreased, the intensity increased at a wavelength of 530 nm. The photocatalysis and UV-Vis spectrophotometry test results showed that the TiO2/GQDs nanocomposite at pH 5 had the best degradation percentage compared to other variations, with 98.70% after 6 hours of irradiation.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Fotokatalis, GQDs, Methylene blue, TiO2 GQDs, Methylene blue, Photocatalyst, TiO2
Subjects:	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:	Awud Edo
Date Deposited:	02 Aug 2024 02:44
Last Modified:	02 Aug 2024 02:44
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/111366

Actions (login required)

View Item