SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MAGNETIK BARIUM M-HEKSAFERRIT DENGAN DOPING ION Zn PADA VARIASI TEMPERATUR RENDAH

Transkripsi

1 SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MAGNETIK BARIUM M-HEKSAFERRIT DENGAN DOPING ION Zn PADA VARIASI TEMPERATUR RENDAH ARIZA NOLY KOSASIH PEMBIMBING : Dr. M. ZAINURI M,Si

2

3 LATAR BELAKANG Barium Heksaferrit merupakan magnet keramik yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Dwi Pangga (2011), berhasil mensintesis Barium Heksaferrit (BaFe 12-2x Co x Zn x O 19 ) dengan metode kopresipitasi pada variasi konsentrasi ion doping Co/Zn dan menghasilkan prosentase Barium Heksaferrit terbesar pada konsentrasi x = 0,4 dengan temperatur kalsinasi 270 o C dan substitusi ion doping tersebut tidak merubah struktur kristal Barium Heksaferrit. Linda (2011), telah berhasil mensintesis Barium Heksaferrit (BaFe 12-2x Co x Zn x O 19 ) dengan metode kopresipitasi pada variasi konsentrasi ion doping Co/Zn dan menghasilkan prosentase Barium Heksaferrit terbesar 83,19% pada konsentrasi x = 0,4 dengan temperatur kalsinasi 270 o C yang mempunyai nilai koersivitas (Hc) sebesar 0,02 T dan magnetisasi remanensi sebesar 0,5 emu/gr. Dian Y (2011), telah berhasil mensintesis Barium Heksaferrit dengan metode kopresipitasi pada variasi konsentrasi ion doping Zn dan menghasilkan prosentase Barium Heksaferrit (BaFe 12-x Zn x O 19 ) terbesar pada konsentrasi x = 0,6 dengan temperatur kalsinasi 100 o C. Aghesti (2011), telah berhasil mensintesis komposit Barium Heksaferrit (BaFe 12-2xCo x Zn x O 19 ) dengan Epoksi-Polianilin (PANi) sebagai material antiradar, sintesis berhasil pada konsentrasi variabel x = 0,6 yang memiliki penyerapan radar sebesar - 37,12 db pada range x-band (8,2 12,4 GHz).

4 RUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh temperatur kalsinasi dengan variasi temperatur rendah terhadap prosentase Barium M-Heksaferrit? Bagaimana pengaruh ion doping Zn terhadap sifat kemagnetan Barium M-Heksaferrit? TUJUAN Mengetahui pengaruh temperatur kalsinasi dengan variasi temperatur rendah terhadap prosentase Barium M-Heksaferrit. Mengetahui pengaruh ion doping Zn terhadap sifat kemagnetan Barium M-Heksaferrit.

5 BATASAN MASALAH Sintesis serbuk barium M-Heksaferrit dilakukan dengan substitusi ion Zn. Variabel konsentrasi dalam BaFe 12-2x Zn x O 19 digunakan x = 0,6 dengan variasi temperatur kalsinasi 80 o C, 150 o C, 200 o C dan 280 o C. Metode yang digunakan dalam sintesis adalah metode kopresipitasi. Identifikasi fasa Barium M-Heksaferrit dengan software High Score Plus (HSP). Karakterisasi serbuk Barium M-Heksaferrit dengan DSC/TGA, XRD, SEM-EDX dan VSM

6 MANFAAT menghasilkan serbuk Barium M-Heksaferrit yang tersubstitusi ion Zn dengan memiliki sifat softmagnetic dapat memberikan kontribusi dalam penelitian mengenai serbuk Barium M-Heksaferrit.

7

8 BARIUM HEKSAFERRIT TIPE BARIUM HEKSAFERRIT tipe S (MeFe 2 O 4 ), tipe M (BaFe 12 O 19 ), tipe W (BaMe 2 Fe 16 O 27 ), tipe U (Ba 4 Me 2 Fe 36 O 60 ), tipe X (Ba 2 Me 2 Fe 28 O 46 ), tipe Y (Ba 2 Me 2 Fe 12 O 22 ),tipe Z (Ba 3 Me 2 Fe 24 O 41 ) CARA PEMBUATAN sol-gel, Iron exchange, salt melt, sintesis hidrotermal, metode kristalisasi gas, preipitasi hidrotermal, aerosol, kopresipitasi dan pemaduan mekanik.

9 BARIUM M-HEKSAFERRIT (BaFe 12 O 19 ) Struktur heksagonal dengan space group P 63/mmc Memanjang ke arah sumbu z karena berisi 64 atom dengan a=b=5,89 A dan c=23,2 A. Ion-ion Ba +2 dan O -2 memiliki jari-jari ionik yang hampir sama yaitu Ba +2 = 0,135 nm dan O -2 = 0,140 nm, keduanya bersifat non magnetik. Sedangkan ion Fe +3 bersifat magnet dengan jarijari ionik 0,064 nm.

10 LATICE PARAMETER

11 Ba O Fe

12 Metode Kopresipitasi Kopresipitasi merupakan salah satu metode basah yang melibatkan reaksi kimia -Ukuran partikel cukup kecil - kecenderungan beraglomerasi tinggi - sintesisnya mudah, pada temperatur rendah Substitusi Ion Doping

13 Sifat Kemagnetan Barium M-Heksaferrit Barium M-Heksaferrit digunakan sebagai salah satu bahan pembuatan material anti radar, karena mempunyai sifat kemagnetan yang bisa dirubah

14

15 PREPARASI BAHAN BaCO 3(s), Zn (s), FeCl 3.6H 2 O (aq), NH 4 OH (l), HCl (l) 12,07M Diagram alir sintesis BAM Stirrer sampai homogen dan tidak ada endapan HCl (l) 12,07M Zn (s) BaCO 3(s) Ditetesi H 2 O (aq) supaya tidak kering NH 4 OH (l) 6,5M Dibilas dengan aquades hingga ph=7 FeCl 3.6H 2(aq) O Endapan Penyaringan Endapan berwarna oranye kecoklatan DSC/TGA Drying 80 o C selama 4 jam Prekursor BaM Penghalusan sampel dengan mortar Kalsinasi 80 o, 150 o C, 200 o C, 280 o C selama 4jam SEM XRD VSM

16

17 Analisa hasil uji XRD menggunakan software Expert High Score Plus Bam Hematit Gambar Pola difraksi prekursor Barium M-Heksaferrit Prosentase fase BaFe 11,4 Zn 0,6 O 19 sebesar 23,36 % Fase Hematit (Fe 2 O 3 ) sebesar 76,64 %.

18 Pola difraksi serbuk Barium M-Heksaferrit tanpa pendopingan ion dengan kode database CIF (http// )

19 Analisa Thermal (Thermal Analysis) 280 o C 80 o C 150o C 200o C Gambar Kurva DSC-TGA prekursor BaFe 11,4 Zn 0,6 O 19

20 80 o C 150 o C 200 o C Gambar Serbuk Barium M-Heksaferrit yang dipanaskan pada temperatur (a) 80 o C, (b) 150 o C, (c) 200 o C dan (d) 280 o C 280 o C

21 Analisis Hasil XRD Fe 2 O 3 BaFe 11,4 Zn 0,6 O 19 Fasa Lain Digunakan PDF card dengan reference code yang paling sesuai yaitu , , dan untuk fasa Barium M-Heksaferrit

22 Fraksi Volum Fasa Perlakuan BaM (%) Hematit (%) Fasa Lain (%) Prekursor 23,36 76, C 26,97 38,37 34,65 150C 72,54 8,96 18,49 200C 28,98 71, C

23 Hasil SEM

24 Gambar Hasil elemen-elemen EDX dari serbuk Barium M- Heksaferrit pada temperatur 150 o C Tabel Wt% dan At% serbuk Barium M-Heksaferrit

25 PENELITIAN LAIN Morfologi a) dan b) BaM dengan perbandingan Fe : Ba 10,5 dan Fe 2+ : Fe 3+ 2:8. a) 200 o C / 4jam. b) 250 o C / 4jam. c) dan d) BaFe 11,3 Al 0,7 O 19 dengan perbandingan Ba 9,5 dan Fe 2+ : Fe 3+ 2:8. c) 230 o C / 4jam dan d) 250 o C / 4jam. Penelitian yang dilakukan oleh Philip Shepherd, dkk untuk pengamatan ukuran 3,5 10 μm

26 JENIS Mr Hc (Tesla) M max (emu/ (emu/gr) gr) Prekursor 0,005 0,013 0,4 80 o C 0,01 0,011 0, o C 0,01 0,008 0, o C` 0,01 0,011 0,5 280 o C 0,012 0,023 0,53

27

28

29 KESIMPULAN 1. Temperatur kalsinasi sangat berpengaruh terhadap pembentukan serbuk Barium M-Heksaferrit. 2. Telah diperoleh fraksi volume terbesar fasa Barium M-Heksaferrit yaitu pada temperatur kalsinasi 150 o C sebesar 72,54%. 3. Tersubstitusinya ion Zn pada serbuk Barium M-heksaferrit mempengaruhi sifat magnetik bahan. 4. Kurva histerisis bahan serbuk Barium M-Heksaferrit dengan temperatur kalsinasi 150 o C, menunjukkan sifat softmagnetic dengan magnetisasi remanensi (Mr) sebesar 0,01 emu/gr, medan koersivitas (Hc) sebesar 0,00825 Tesla dan mempunyai magnetisasi tertinggi terjadi ketika medan koersivitas (Hc) sebesar 1 Tesla dengan magnetisasi sebesar 0,55 emu/gr.

30