PENGARUH WAKTU ANNEALING DAN MOLARITAS LARUTAN TITRASI PADA KOBALT FERIT DOPING STRONTIUM MENGGUNAKAN METODE KOPRESIPITASI

Transkripsi

1 PENGARUH WAKTU ANNEALING DAN MOLARITAS LARUTAN TITRASI PADA KOBALT FERIT DOPING STRONTIUM MENGGUNAKAN METODE KOPRESIPITASI Disusun Oleh: RICA RACHMANIA FEBRIANI M SKRIPSI PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET Januari, 2018

2 PENGARUH WAKTU ANNEALING DAN MOLARITAS LARUTAN TITRASI PADA KOBALT FERIT DOPING STRONTIUM MENGGUNAKAN METODE KOPRESIPITASI Disusun Oleh: RICA RACHMANIA FEBRIANI M SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET Januari, 2018

3 HALAMAN PERSETUJUAN SKRIPSI Pengaruh Waktu Annealing dan Molaritas Larutan Titrasi pada Kobalt Ferit Doping Strontium Menggunakan Metode Kopresipitasi Oleh: Rica Rachmania Febriani M Telah disetujui oleh Pembimbing I Dr. Eng Budi Purnama, S.Si., M.Si. NIP Tanggal :... Pembimbing II Drs. Suharyana, M.Sc NIP Tanggal :...

4 Skripsi dengan judul Yang ditulis oleh : Nama NIM Dewan Penguji : HALAMAN PENGESAHAN : Pengaruh Waktu Annealing dan Molaritas Larutan 1. Ketua Penguji Dr. Eng. Kusumandari S.Si., M.Si. NIP Sekertaris Penguji Dr. Eng. Hendri Widiyandari, S.Si., M.Si. NIP Anggota Penguji I Dr. Eng Budi Purnama, S.Si., M.Si. NIP Anggota Penguji II Drs. Suharyana, M.Sc NIP Titrasi pada Kobalt Ferit Doping Strontium Menggunakan Metode Kopresipitasi : Rica Rachmania Febriani : M Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada Hari : Senin Tanggal : 5 Februari Disahkan pada tanggal... oleh Kepala Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta Dr. Fahru Nurosyid, S.Si, M.Si NIP

5 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang berjudul Pengaruh Waktu Annealing dan Molaritas Larutan Titrasi pada Kobalt Ferit Doping Strontium Menggunakan Metode Kopresipitasi adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini, isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar sarjana di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau digandakan secara bebas tanpa harus memberitahu penulis. Surakarta, 27 Januari 2018 RICA RACHMANIA FEBRIANI

6 MOTTO Kamu adalah apa yang kamu yakini

7 PERSEMBAHAN Skripsi ini saya persembahkan kepada : Allah SWT Tuhan Semesta Alam Pemilik Segala Pengetahuan Rasulullah Muhammad SAW Ibu, Bapak, adik dan keluargaku tersayang serta seluruh pihak yang selalu mengerti dan menyayangiku.

8 Pengaruh Waktu Annealing dan Molaritas Larutan Titrasi pada Kobalt Ferit Doping Strontium Menggunakan Metode Kopresipitasi Rica Rachmania Febriani Prodi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Telah dilakukan studi pengaruh variasi waktu annealing dan molaritas larutan titrasi terhadap struktur kristal, ikatan oksida, dan sifat magnetik kobalt ferit doping strontium hasil kopresipitasi. Doping strontium digunakan sebesar 10% dan suhu annealing 1000 C. Pada variasi lama waktu annealing, hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa intensitas meningkat dengan kenaikan waktu annealing. Oksida logam terbentuk pada angka gelombang k 1 sekitar 580 cm -1 dan k 2 sekitar 380 cm -1. Hasil Vibrating Sampel Magnetometer (VSM) menunjukkan karakteritik magnetik berubah terhadap lama waktu annealing. Untuk variasi larutan NaOH, intensitas spektral X-Ray Diffraction (XRD) menurun dengan kenaikan molaritas NaOH. Sedangkan hasil Fourier Transform Infra-Red (FTIR) menunjukkan oksida logam yang terbentuk disekitar angka gelombang yang sama dengan variasi waktu annealing. Kenaikan molaritas NaOH menyebabkan turunnya nilai karakteristik magnetik. Pada penelitian ini medan koersif tertinggi diperoleh 1,74 koe untuk molaritas 1,5 M. Kata kunci: kobalt ferit, strontium, kopresipitasi, ukuran kristalit, sifat magnetik.

9 Dependence of Annealing Time and Titration Solution Molarity in Cobalt Ferrite Dopped Strontium Prepared by Co-precipitation Rica Rachmania Febriani Physic Department, Faculty of Mathematics and Natural Science, Universitas Sebelas Maret ABSTRACT Dependence of annealing time and titration solution molarity on crystalline structure, oxide bonding and magnetic properties in co-precipitated cobalt ferrite dopping strontium is studied. Strontium dopping is selected 10% of mole composition and annealead at 1000 C. In annealing time variation, X-Ray Diffraction (XRD) characterization results show that the intensity increases with the increase of the annealing time. Fourier Transform Infra-Red (FTIR) result show that metal oxides are observed on wave numbers of about k 1 =580 cm -1 and k 2 =380 cm -1. The result of Vibrating Sampel Magnetometer (VSM) shows the magnetic characteristic change with the time of annealing. Variation of NaOH solution, the XRD spectral intensity decreases with increasing molarity of NaOH. While the FTIR results show the metal oxide formed around the same wave number as the annealing time variation. The increase of NaOH molarity causes the reduce in the VSM profile. In this study the highest coercive field is obtained 1.74 koe for molarity 1.5 M. Keywords: cobalt ferrite, strontium, coprecipitation, crystallite size, magnetic properties.

10 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta karunia-nya sehingga dapat menyelesaikan penulisan skiripsi. Skiripsi ini dibuat sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada program studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret. Skripsi yang telah disusun berjudul Pengaruh Variasi Waktu Annealing pada Kobalt Ferit Doping Strontium Menggunakan Metode Kopresipitasi. Penulisan skripsi ini tidak lepas dari berbagai pihak yang telah membantu, memotivasi serta mendukung penulis untuk segera menyelesaikan skripsi. Oleh karena itu dengan sepenuh hati penulis sampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Eng. Budi Purnama S.Si., M.Si. selaku pembimbing I yang senantiasa sabar memotivasi, mengarahkan dan membimbing penulis hingga mampu menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Drs. Suharyana, M.Sc selaku pembimbing II yang senantiasa sabar membimbing dan memotivasi hingga akhir penulisan skripsi ini. 3. Ibu Dr. Eng. Kusumandari S.Si., M.Si. selaku pembimbing akademik yang selalu menjadi tempat berkeluh kesah mengenai masalah akademik, memberi semangat dan memotivasi selama menjalani studi. 4. Seluruh dosen dan staff Prodi Fisika FMIPA UNS yang telah membantu dan memberikan ilmu dan membimbing selama perkuliahan. 5. Ibu dan Bapak yang selalu kurindu atas doa, motivasi dan bimbingan tiada henti untuk segera menyelesaikan studi serta menghibur sehingga penulis mampu menyelesaikan tugas dengan baik. 6. Adik-adik tersayang Mahendra, Nisa dan Rara serta semua keluarga besar yang mampu memotivasi dan menjadi semangat untuk segera menyelesaikan studi. 7. Teman main Arni, Desi, Esti, Itul, Umay dan Salwa yang selalu mampu menghadirkan duka dan tawa dari awal hingga akhir perkuliahan.

11 8. Teman seperjuangan grup magnetik Afiff, Ardi, Brenda, Julian dan Wisnu serta alumni Nilam, Erinda,Mba Coco, Mas Didik, Mba Eva dan Mba Siska yang sudah bersedia membantu. Adik metopel Naely, Niken, Sita dan Inas yang selalu menyemangati untuk segera menyelesaikan skripsi. 9. Semua anggota Entitas Mahasiswa Fisika 2013 atas kebersamaan selama masa studi dan bantuan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik. 10. Robotik dari masa ke masa Kak Kemas, Kak Emen, Kak Reza, Kak Rio, Oliv, Berton, Adam, Azis, Fida, Hendra, Wulan serta R2K13 Bangun, Bintang dan Trio yang telah mewarnai kehidupan. Semoga Allah membalas semua bantuan, jerih payah yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Penulis menyadari ada banyak kekurangan yang terdapat dalam penulisan skripsi ini. Namun demikian, penulis berharap semoga dapat bermanfaat bagi semua pihak. Surakarta, 27 Januari 2018 Rica Rachmania F

12 DAFTAR ISI HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN PERNYATAAN... iv HALAMAN MOTTO... v HALAMAN PERSEMBAHAN... vi HALAMAN ABSTRAK... vii HALAMAN ABSTRACT... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR SIMBOL... xvi BAB I PENDAHULUAN... Error! Bookmark not defined Latar Belakang Masalah... Error! Bookmark not defined Batasan Masalah... Error! Bookmark not defined Perumusan Masalah... Error! Bookmark not defined Tujuan Penelitian... Error! Bookmark not defined Manfaat Penelitian... Error! Bookmark not defined. BAB II TINJAUAN PUSTAKA... Error! Bookmark not defined Pengertian dan Sejarah Magnet... Error! Bookmark not defined Momen Magnet... Error! Bookmark not defined Medan magnet, Induksi Magnetik, dan Magnetisasi. Error! Bookmark not defined Feromagnetik... Error! Bookmark not defined Paramagnetik... Error! Bookmark not defined Koersivitas... Error! Bookmark not defined Kurva Histerisis... Error! Bookmark not defined Kobalt Ferit Doping Strontium... Error! Bookmark not defined Metode Kopresipitasi... Error! Bookmark not defined.

13 2.10. Karakteristik Bahan Magnet... Error! Bookmark not defined X-Ray Diffractometer (XRD)... Error! Bookmark not defined Fourier Transform Infra-Red (FTIR). Error! Bookmark not defined Vibrating Sample Magnetometer (VSM)... Error! Bookmark not defined. BAB III METODOLOGI PENELITIAN... Error! Bookmark not defined Waktu dan Tempat Penelitian... Error! Bookmark not defined Alat dan Bahan Penelitian... Error! Bookmark not defined Alat yang digunakan dalam penelitian.. Error! Bookmark not defined Bahan... Error! Bookmark not defined Prosedur Fabrikasi... Error! Bookmark not defined Persiapan alat dan bahan... Error! Bookmark not defined Pembuatan larutan NaOH 4,8 M (larutan titrasi) Error! Bookmark not defined Pembuatan larutan Fe(NO3) 3.9H2O + Co(NO3)2.6H2O + Sr(NO3)2... Error! Bookmark not defined Kopresipitasi... Error! Bookmark not defined Pencucian dan pengendapan larutan... Error! Bookmark not defined Proses hidrolisis... Error! Bookmark not defined Proses annealing... Error! Bookmark not defined Karakterisasi sampel... Error! Bookmark not defined Analisa data... Error! Bookmark not defined. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... Error! Bookmark not defined. 4.1 Pengaruh Waktu Annealing... Error! Bookmark not defined Analisa stuktur kristal... Error! Bookmark not defined Analisa ikatan oksida... Error! Bookmark not defined Analisa sifat magnetik... Error! Bookmark not defined. 4.2 Pengaruh Perbedaan Molar... Error! Bookmark not defined Analisa stuktur kristal... Error! Bookmark not defined Analisa ikatan oksida... Error! Bookmark not defined Analisa sifat magnetik... Error! Bookmark not defined.

14 BAB V PENUTUP... Error! Bookmark not defined Kesimpulan... Error! Bookmark not defined Saran... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN... 41

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Beberapa nilai suhu Curie material... 9 Tabel 2.2 Nilai magnetik saturasi bahan feromagnetik Tabel 4.1 Intensitas, ukuran kristalit dan lattice strain dari sampel kobalt ferit waktu annealing 1, 3, 5, 7 dan 9 jam Tabel 4.2 Angka gelombang,konstanta gaya di tetrahedral dan oktahedral dari sampel Sr0,1Co 0,9Fe 2O 4 dengan variasi waktu annealing Tabel 4.3 Magnetisasi remanen (M r ), magnetisasi saturasi(m s ), medan koersif (H c ) dan rasio squareness (M r /M s ) dari sampel Sr 0,1 Co 0,9Fe 2O 4 dengan suhu annealing 1000 C Tabel 4.4 Intensitas, ukuran kristalit dan lattice strain dari sampel kobalt ferit dengan doping strontium pada suhu annealing 1000 C waktu annealing 1 jam Tabel 4.5 Ukuran kristalit dan lattice strain dari sampel kobalt ferit dengan doping strontium pada suhu annealing 1000 C waktu annealing 1 jam Tabel 4.6 Magnetisasi remanen (M r ), magnetisasi saturasi(m s ), medan koersif (H c ) dan rasio squareness (M r /M s ) dari sampel Sr0,1Co 0,9Fe 2O 4 dengan suhu annealing 1000 C variasi larutan titrasi... 35

16 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Orientasi medan magnet pada bahan feromagnetik... 8 Gambar 2.2 Grafik histerisis bahan feromagnetik Gambar 2.3 Stuktur kristal spinel ferit Gambar 2.4 Geometri ketika difraksi Gambar 2.5 Serapan dari CoFe2O4 dan MnFe2O4 dilihat dengan FTIR Gambar 2.6 Skema Vibrating Sampel Magnetometer Gambar 3.1 Diagram alir penelitian Gambar 3.2 Pengenceran NaOH 6M menjadi NaOH 4,8M Gambar 3.3 Larutan kobalt ferit doping strontium Gambar 3.4 Proses titrasi kobalt ferit doping strontium Gambar 3.5 Endapan telah terpisah dari larutan Gambar 3.6 Proses penghalusan sampel Gambar 4.1 Pola spektral XRD sampel Sr0,1Co 0,9Fe 2O 4 suhu sintesis 95 C dan suhu annealing 1000 C variasi waktu Gambar 4.2 Spektrum FTIR sampel Sr0,1Co 0,9Fe 2O 4 suhu sintesis 95 C dan suhu annealing 1000 C Gambar 4.3 (a) Kurva histerisis kobalt ferit doping strontium hasil kopresipitasi dengan modifikasi waktu annealing. (b) H c dan M s sebagai fungsi waktu annealing Gambar 4.4 Pola spektral XRD sampel Sr0,1Co 0,9Fe 2O 4 suhu sintesis 95 C dan suhu annealing 1000 C variasi molar larutan titrasi 31 Gambar 4.5 Spektrum ftir sampel Sr0,1Co 0,9Fe 2O 4 dengan suhu sintesis 95 C dan suhu annealing 1000 C Gambar 4.6 Ketergantungan molaritas NaOH terhadap (a) kurva histerisis, (b) magnetisasi saturasi dan medan koersif sampel kobalt ferit doping strontium hasil kopresipitasi dilanjutkan annealing 1000 C selama 1 jam... 34

17 DAFTAR SIMBOL μ 0 : Permeabilitas ruang hampa H : Medan magnet eksternal B : Induksi magnet χ : Suseptibilitas M : Magnetisasi M s : Magnetisasi saturasi M r : Magnetisasi remanen M r / M s : Rasio squareness μ 0 : Permeabilitas ruang hampa 4π x 10-7 H/m H c : Koersitivitas T c : Suhu Curie λ : Panjang gelombang θ : Sudut difraksi a : Parameter kisi d : Jarak antar bidang kisi