SINTESISDAN KARAKTERISASI NANOPARTIKEL KARBON DOT DARI DAUN BAMBU TERMODIFIKASI CBBA DENGAN METODE PIROLISIS SKRIPSI

Transkripsi

1 SINTESISDAN KARAKTERISASI NANOPARTIKEL KARBON DOT DARI DAUN BAMBU TERMODIFIKASI CBBA DENGAN METODE PIROLISIS SKRIPSI ABDUL HARIS PROGRAM STUDI S1 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2016

2 ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA ii

3 ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA iii

4 ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA iv

5 KATA PENGANTAR Puji syukur ke hadirat ALLAH SWT atas rahmat, taufik dan hidayah-nya sehingga penulis mampu menyelesaikan naskah skripsi yang berjudul Sintesis dan Karakterisasi Nanopartikel KarbonDot dari Daun BambuTermodifikasi CBBA dengan Metode Pirolisis. Naskah skripsi ini disusun dalam rangka untuk memenuhi persyaratan akademik pendidikan sarjana sains dalam bidang Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Penyusun menyadari bahwa dalam penulisan naskah skripsi masih jauh dar sempurna, seperti setetes air dalam lautan yang luasnya tiada setara dengan ilmu pengetahuan dari keagungan dan kebesaran ALLAH SWT. Oleh karena itu, selaku penyusun naskah skripsi memohon kritik dan saran yang membangun dari segala pihak demi kesempurnaan naskah skripsi ini. Semoga naskah skripsi ini dapat memberikan informasi maupn tambahan ilmu pengetahuan bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang dapat diterapkan baik dalam dunia akademik maupun industri. Semoga ALLAH SWT. merodhoi hasil penelitian sehingga dapat bermanfaat bagi semua pihak. Surabaya,29Januari 2016 Abdul Haris v

6 UCAPAN TERIMA KASIH Keberhasilan penyusunan naskas skripsi yang berjudul Sintesis dan Karakterisasi Nanopartikel KarbonDot dari Daun BambuTermodifikasi CBBA dengan Metode Pirolisis tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terimakasih kepada: 1. Mochamad Zakki Fahmi, Ph.D selaku selaku dosen pembimbing pertama yang telah memberikan bimbingan, saran, dan nasihat dalam penyusunan naskah skripsi. 2. Ahmadi Jaya Permana,M.Si selaku dosen pembimbing kedua yang telah memberikan bimbingan, saran, dan nasihat dalam penyusunan naskah skripsi. 3. Dr. Mulyadi Tanjung, M.S. selaku dosen wali yang telah memberikan bimbingan, nasihat dan dukungan kepada penyusun. 4. Dr. Purkan, M.Si selaku kepala Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. 5. Alfa Akustia Widati, M.Si. selaku dosen penguji I skripsi yang telah banyak memberikan masukan dan arahan untuk mengkorelasi naskah skripsi. 6. Drs. Hamami, M.Si. selaku dosen penguji II skripsi yang telah banyak memberikan masukan dan arahan untuk mengkorelasi naskah skripsi. 7. Bapak Ibu dosen yang telah memberi wawasan dan pandangan dalam mengkaji ilmu kimia kepada penyusun. 8. Karyawan kampus FST UNAIR dan laboratorium yang telah memberikan dan menyediakan sarana dan prasarana untuk menunjang penelitian dan penyusunan naskah skripsi ini. 9. Ibuku Sugiyani, bapakku Hartaya, kakakku Zonieko yang telah memberikan motivasi, dukungan doa dan semangat serta materi sehingga penyusun dapat menyelesaikan naskah skripsi 10. Rekan-rekan kimia angkatan 2011yang telah memberikan motivasi dan semangat, serta telah membantu penyusun. vi

7 11. Rekan-rekan kontrakan mulyorejo mas Budi, mas Elvin, mas Huda yang telah memberi motivasi dan semangat serta membantu dalam menyusun naskah skripsi ini. Penyusun menyampaikan ucapan jazakumullah khoiron katsira kepada semua pihak yang telah membantu penyusun sehingga dapat menyelesaikan penulisan naskah skripsi. vii

8 PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai prosedur ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga. viii

9 Haris,Abdul, Synthesis and carachterization of CBBA modified carbon dots nanoparticle from bamboo leaves with pyrolysis. This thesis under concellor of Mochamad Zakki fahmi Ph.D andahmadi Jaya Permana M.Si. Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya. ABSTRACT The aims of this research is to synthesis carbon dots from bamboo leaves nanoparticle. Carbon dots nanoparticlehaslowertoxicity then the other kind of nanoparticles. Choosen of bamboo leavesas the main sourceis eco-friendlyand achievable in economic side or availability. The synthesis processwith pyrolysis method has optimum temperature at 300 C from variated temperature on 200 C, 250 C, 300 C, 350 C, and 400 C. Its photoluminescencemeasured by spectrofluorometer and UV-lamp 365 nm. In the optimum temperature, size of carbon dots nanoparticles about ~4 nmfrom analyzed by atomic force microscopy. The crystalline of carbon dots nanoparticles analyzed by X-Ray diffractometerpeak at22,7. The carbon dots bamboo leaves nanoparticles modified 4-carboxybenzylboronic acid(cbba) compound by steghlich esterification. Binding of carbon dots nanoparticles and CBBA has analyzed by spectrophotometer UV-Vis that give batocromic effect. Bind of boron dihydroxy analyzed by fourier transform infrared spectroscopy, wavenumber shown on 1266; 1215; 968 ;745 ;670;507 cm -1. Keywords : bamboo leaves, carbon dotsnanoparticle, pyrolysis, CBBA. ix

10 Haris,Abdul, Sintesisdan KarakterisasiNanopartikel KarbonDot dari Daun Bambu Termodifikasi CBBA dengan Metode Pirolisis. Skripsi ini dibawah bimbingan Mochamad ZakkiFahmi Ph.D dan Ahmadi Jaya Permana M.Si. Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. ABSTRAK Tujuan penelitian ini untuk mensintesis nanopartikel karbon dot dari daun bambu. Nanopartikel karbon dot memiliki tingkat toksisitas yang lebih rendah dari jenis nanopartikel yang lain. Pemilihanbahan utama daun bambuadalah ramah lingkungan dan terjangkau dari segi ekonomi maupun ketersediaannya. Sintesis nanopartikel karbon dot dengan metode pirolisisdiketahui suhu optimum 300 C dari variasi suhu yang dilakukan yakni 200 C, 250 C, 300 C, 350 C, dan 400 C.Tingkat fotoluminisensinya diukur dengan instrumen spektrofluorometer dan UV-lamp 365 nm. Pada suhu optimum nanopartikel karbon dot memiliki ukuran ~4 nm, dari hasil analisisinstrumenatomic force microscopy. Kristalinitas dari nanopartikel karbon dot dianalisis dengan instrumenx-ray diffractometerteramati pada puncak difraktogram XRD 22,7. Nanopartikel karbon dot daun bambu dimodifikasi dengan senyawa 4-carboxybenzilboronic acid (CBBA) melalui reaksi esterifikasi steghlich. Keterkaitan nanopartikel karbon dot dan CBBA dianalisis dengan instrumen spektrofotometer UV-Vis yang menimbulkan efek batokromik.analisis ikatan boron dihidroksi denganfourier transform infrared spectroscopy teramati pada bilangan gelombang: 1266; 1215; 968 ;745 ;670;507 cm -1. Kata kunci: daun bambu,nanopartikel karbon dot, pirolisis, CBBA. x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERNYATAAN... ii LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI... iii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... iv KATA PENGANTAR... v UCAPAN TERIMA KASIH... vi PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI... viii ABSTRACT... ix ABSTRAK... x DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB IPENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN.PUSTAKA Nanopartikel Fotoluminisensi Karbon Dot Daun Bambu Senyawa4- Carboxy benzylboronic acid (CBBA) Senyawa1-Ethyl-3(3-Dimethylaminopropyl)Carbodiimidine- Methiodide (EDCI) Senyawa 4-Dimethyl aminopiridine (DMAP) Human Immunodeficienci Virus (HIV) Karakterisasi Spektrofotometer UV Vis Atomic Force Microscopy (AFM) Spektrofluorometer X Ray Diffractometer (XRD) Fourier Transformed Infrared (FTIR) Persen Hasil (% yield) BAB IIIMETODE.PENELITIAN Tempat dan Waktu Bahan dan Alat Penelitian Bahan Penelitian xi

12 3.2.2 Alat Penelitian Diagram Alir Prosedur Penelitian Pembuatan Larutan Larutan NaOH 2% Pembuatan Larutan NaOCl 5% Sintesis Nanopartikel Karbon Dot dari Pirolisis Daun Bambu Karakterisasi Nanopartikel Karbon Dot dengan Spektrofluorometer Modifikasi Permukaan Nanopartikel Karbon Dot dengan CBBA Penentuan Konsentrasi dan Persen Yield Nanopartikel Karbon Dot Termodifikasi CBBA Karakterisasi Nanopartikel karbon dot Termodofikasi CBBA Spektrofotometer UV-Vis Atomic Force Microscopy (AFM) X-Ray Diffractometer (XRD) FourierTransform Infrared (FTIR) BAB IV HASIL.DAN.PEMBAHASAN Preparasi Daun Bambu dan Ekstraksi Selulosa Sintesis Nanopartikel Karbon Dot Karakterisasi Fotoluminisensi, Analisis Ukuran dan Ukuran Kristal Nanopartikel Karbon Dot Modifikasi Nanopartikel Karbon Dot dengan CBBA Karakterisasi Modifikasi CBBA Penentuan Konsentrasi dan Persen Yield Nanopartikel Karbon Dot Daun Bambu BAB V KESIMPULAN.DAN.SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

13 xiii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tiga jenis karbon dot fluoresensi meliputi grafin kuantum dot, karbon nanodot, dan polimer dot... 7 Gambar 2.2. Preparasi karbon dot dengan nanomethod... 8 Gambar 2.3. Struktur 4-carboxy benzyl boronic acid Gambar 2.4. Konformasi gugus B(OH) Gambar 2.5. Interaksi gugus boron dihidroksi dengan gp120 virus Gambar 2.6. Struktur 1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide methiodide Gambar (N,N-dimethylamino)pyridine Gambar 2.8. Gambaran umum reaksi esterifikasi Steghlich Gambar 2.9. Deret spektrum panjang gelombang sinar Gambar Cantilever dan tip yang dapat bergerak sepanjang permukaan benda analisis Gambar Skema analisis AFM Gambar Skema dasar spektrofluorometer Gambar Skema kerja XRD Gambar 2.14Desain sederhana FTIR Gambar 4.1. Kelarutan karbon dot terhadap temperatur Gambar 4.2. Fotoluminisensi nanopartikel karbon dot daun bambu (CDB) Gambar 4.3. Fluoresensi Nanopartikel Karbon Dot Daun Bambu dengan UV 365 nm, dengan urutan dari kiri: air, 300 C Gambar 4.4. Hasil Analisis AFM Nanopartikel Karbon Dot Daun Bambu Gambar 4.5. Distribusi ukuran nanopartikel dengan IMAGEJ Gambar 4.6. Hasil karakterisasi XRD nanopartikel karbon dot Gambar 4.7. Mekanisme esterifikasi steghlich nanopartikel karbon dot, CBBA, katalis DMAP, dan crosslinker EDCI Gambar 4.8. Hasil karakterisasi spektrofotometer UV-Vis nanopartikel karbon dot dalam variasi suhu dan modifikasi CBBA Gambar 4.9Hasil analisa FTIR karbon dot bambu (CDB) dan karbon dot termodifikasi CBBA (CDB-CBBA) xiii

14 xiv DAFTAR LAMPIRAN 1. Data hasil fluoresensi UV-lamp 365 nm Data hasil spektrofluoroeter Data hasil atomic force microscopy Data hasil X-Ray deffractometer Data hasil spektrofotometer UV-Vis Perhitungan persen yield Perhitungan Ukuran Kristal Karbon Dot Hasil Analisa FTIR Dokumentasi xiv