SINTESIS TiO 2 M (Cd, Co, Mn) SEBAGAI FOTOKATALIS DEGRADASI ZAT WARNA METILEN BIRU Disusun Oleh: DWITA NUR AISYAH M0311023 SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains dalam bidang ilmu Kimia Program Studi Kimia FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i
ii
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul SINTESIS TiO 2 M (Cd, Co, Mn) SEBAGAI FOTOKATALIS DEGRADASI ZAT WARNA METILEN BIRU belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Surakarta, Mei 2016 Dwita Nur Aisyah iii
SINTESIS TiO 2 M (Cd, Co, Mn) SEBAGAI FOTOKATALIS DEGRADASI ZAT WARNA METILEN BIRU DWITA NUR AISYAH Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sebelas Maret iv
ABSTRAK v
Telah dilakukan sintesis TiO 2 -M (Cd, Co, Mn) dengan menggunakan metode sol-gel menggunakan titanium(iv) isopropoksida (TTIP) dengan cadmium sulfat oktahidrat (CdSO 4.8H 2 O), mangan(ii) sulfat monohidrat (MnSO 4.H 2 O), cobalt(ii) sulfat heptahidrat (CoSO 4.7H 2 O) sebagai prekursor. TiO 2 -M (Cd, Co, Mn) dilakukan dengan perbandingan mol Ti dengan mol M (Cd, Co, Mn) 1:3 ; 1:2 ; 1:1 ; 2:1 ; dan 3:1 (mol/mol) dan proses fotokatalis menggunakan cahaya visible dengan waktu penyinaran selama 5, 10, 15, 20, 25 dan 30 menit. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perbedaan ion logam, komposisi Ti:M dan waktu penyinaran terhadap fotokatalis degradasi zat warna metilen biru. Hasil penelitian menunjukkan bahwa doping semikonduktor TiO 2 dengan perbedaan logam memberikan perubahan pada ukuran kristal semikonduktor TiO 2 yang diperoleh ukuran kristal TiO 2 > TiO 2 -Mn > TiO 2 -Co > TiO 2 -Cd dan mempengaruhi sifat elektronik (band gap) yaitu TiO 2 > TiO 2 -Cd > TiO 2 -Co > TiO 2 -Mn. Perbedaan komposisi Ti:M juga mempengaruhi aktivitas fotokatalis dan semakin lama waktu penyinaran hasil degradasi semakin meningkat. Hasil aktivitas fotokatalitik diperoleh pada TiO 2 -M (3:1) dengan hasil degradasi sebesar 92,56% (TiO 2 -Cd (3:1)); 90,44% (TiO 2 -Co (3:1)) dan 89,42% (TiO 2 -Mn (3:1)). Kata Kunci : cahaya visible, degradasi fotokatalis, doping logam, TiO 2 -M, metilen biru. vi
SYNTHESIS TiO 2 -M (Cd, Co, Mn) AS A PHOTOCATALYST DEGRADATION OF METHYLENE BLUE DYE DWITA NUR AISYAH Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sebelas Maret University ABSTRACT TiO 2 -M (M = Cd, Co, Mn) were synthesized by sol-gel method using titanium(iv) isopropoxide (TTIP) and cadmium sulfate octahydrate (CdSO 4.8H 2 O), manganese(ii) sulfate monohydrate (MnSO 4.H 2 O), cobalt(ii) sulfate heptahydrate (CoSO 4.7H 2 O) as precursors. M-doped TiO 2 is performed with molar ratio 1:3; 1:2; 1:1; 2:1; 3:1 (mol Ti / mol M) and photocatalytic processes using visible light irradiation time for 5, 10, 15, 20, 25 and 30 minutes. The aims of this study is to determine the effect of kinds metal ions, the composition of Ti: M and the exposure time of the photocatalytic degradation of methylene blue dye. The results showed that different metal ions has changed crystal size and affected electronic properties (band gap). Crystal size of TiO 2 > TiO 2 -Mn > TiO 2 - Co > TiO 2 -Cd and band gap TiO 2 > TiO 2 -Cd > TiO 2 -Co > TiO 2 -Mn. In addition, differences of composition Ti:M also affected the photocatalytic activity and the longer time exposure the higher photocatalytic degradation of methylene blue. The optimum composition of Ti:M were obtained in Ti:M = 3:1 with degradation methylene blue 92.56% (TiO 2 -Cd (3:1)), 90.44% (TiO 2 -Co (3:1)), 89.42% (TiO 2 -Mn (3:1)). Keywords : methylene blue, metal doping, photocatalytic degradation, TiO 2 -M, visible light. vii
MOTTO Kebahagiaan tergantung pada diri kita sendiri (Aristoteles). "Waktu itu bagaikan sebilah pedang, kalau engkau tidak memanfaatkannya, maka ia akan memotongmu (Ali bin Abu Thalib)" Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman diantara kamu dan orang-orang yang memiliki ilmu pengetahuan. (Al-Mujadillah:11) viii
PERSEMBAHAN Karya kecil ini kupersembahkan untuk: Ibu, Bapak, kakak (keluargaku, cintaku, sayangku) yang senantiasa mendo akan memberikan dukungan dan motivasi serta mencurahkan perhatian dan kasih sayang. ix
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karunia- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Jurusan Kimia FMIPA UNS. Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc (Hons), Ph.D selaku Dekan FMIPA UNS 2. Ibu Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS 3. Bapak Candra Purnawan, M.Sc selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan ilmu selama ini 4. Ibu Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan ilmu selama ini 5. Bapak Edi Pramono, M.Si dan Bapak Abu Masykur, M.Si selaku Pembimbing Akademis yang telah memberikan arahan dan bimbingannya 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Kimia FMIPA UNS yang telah memberikan ilmunya selama ini 7. Ketua dan seluruh staf serta laboran Laboratorium Kimia FMIPA dan Laboratorium Terpadu FMIPA UNS 8. Ibu Eko dan Bapak Agus tersayang yang selalu mendo akan dan memberi nasehat serta motivasi kepada penulis 9. Mbak Tika dan Mas Burhan serta Kia yang telah memberikan semangat dan dukungan kepada penulis 10. Mas Andi yang telah memberikan bantuan, motivasi serta dukungan untuk penulis 11. Vaishnavita, Lugas, Euodia, Wendah, dan mbak Petty yang selalu menemani dengan kegilaan kalian dan yang selalu ada untuk berbagi canda, tawa, tangis dan duka selama ini x
12. Teman-teman Kimia angkatan 2011 yang selalu memberikan semangat selama ini 13. Dek Liya, dek Uus, Hamdana dan Yuli serta adek angkatan 2012 yang telah menemani dan memberi masukan selama penelitian 14. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran sebagai bahan pertimbangan untuk membuat karya yang lebih baik. Penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi pembaca. Surakarta, Mei 2016 Dwita Nur Aisyah xi