Studi Pengaruh Penambahan Fe2O3 Terhadap Karakteristik dan Performa Komposit CuO/Fe2O3 Sebagai Material Fotokatalis

Fadhlia, Ayu Dhiea and Dr. Mar’atul Fauziyah, S.T. and Dr. Eng. Ir. Christina Wahyu Kartikowati, S.T., M.T (2024) Studi Pengaruh Penambahan Fe2O3 Terhadap Karakteristik dan Performa Komposit CuO/Fe2O3 Sebagai Material Fotokatalis. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Kemajuan industri dipengaruhi oleh berbagai sektor salah satunya industri tekstil. Berdasarkan data dari Kementrian Perindustrian lebih dari 25.000 perusahaan tekstil di Indonesia membuang limbah dengan kandungan 10-15% zat warna tekstil. Tingginya kadar dan jumlah limbah buangan tersebut dapat menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan dan mengganggu ekosistem perairan. Salah satu metode alternatif yang dapat digunakan untuk mendegradasi zat warna adalah fotokatalisis, proses terjadinya suatu reaksi dengan bantuan katalis berupa cahaya. Material yang dapat digunakan dalam proses fotokatalisis adalah bahan yang bersifat semikonduktor. Dalam penelitian ini digunakan komposit CuO/Fe2O3 yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan Fe2O3, karakteristik, dan performa dari material komposit dalam mendegradasi limbah yang diinterpretasikan dengan zat warna Methylene Blue, Rhodamine B, dan Eriochrome Black T. Material tembaga (II) oksida (CuO) dipilih karena memiliki kemampuan untuk mendegradasi pewarna organik di bawah radiasi sinar matahari, dapat mereduksi gas karbon dioksida, memiliki efisiensi katalik yang tinggi serta memiliki energi celah pita yang sempit (1,2 eV). Penambahan Fe2O3 sebagai material logam stabil dengani energi celah pita sebesar 2,2 eV dilakukan untuk meningkatkan kinerja fotokatalis dalam mendegradasi zat warna dan aplikasinya sebagai material fotokatalis berulang (reusable). Sintesis komposit fotokatalis CuO/Fe2O3 dilakukan dengan metode presipitasi. CuSO4.5H2O dan Fe2O3 dilarutkan dalam akuades selama 15 menit. Larutan ditambahkan H2SO4 4N dan dipanaskan pada suhu 100 °C hingga larutan mendidih. Kemudian campuran ditambahkan NaOH secara perlahan hingga mencapai nilai pH 12. Larutan disaring dan dikeringkan pada suhu 110℃ menggunakan oven selama 2 jam hingga terbentuk komposit CuO/Fe2O3. Variabel komposit CuO/Fe2O3 yang digunakan dalam penelitian ini adalah penambahan Fe2O3 sebesar 0%; 33%; 50%; 67%; dan 100%. Komposit dikarakterisasi menggunakan uji X-ray Diffraction (XRD) untuk mengetahui ukuran kristal serta kristalinitas komposit, Scanning Electron Microscopy (SEM) untuk mengetahui morfologi permukaan komposit, Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) untuk mengetahui gugus fungsi komposit, dan DR-UV untuk mengetahui band gap energy. Hasil penelitian menunjukkan performa fotodegradasi optimal Methylene Blue, Rhodamine B, dan Eriochrome Black T selama 150 menit pada iradiasi cahaya tampak berturut-turut terjadi pada CuO/Fe2O3 0% sebesar 84,25%; CuO/Fe2O3 50% sebesar 91%; dan CuO/Fe2O3 50% sebesar 71%. Karakterisasi XRD dan FTIR pada komposit CuO/Fe2O3 menunjukkan puncak dan pita yang mengindikasikan bahwa senyawa CuO berhasil disintesis. Puncak ini sesuai dengan JCDPS 24-0072 untuk CuO dan JCDPS 80-1268 untuk Fe2O3. Selain itu, hasil DR-UV menunjukkan adanya penambahan Fe2O3 mampu meningkatkan energi celah pita CuO yaitu sebesar 1,22 eV; 2,08 eV; 1,89 eV; 1,98 eV; dan 1,79 eV untuk penambahan 0%, 33%, 50%, 67%, dan 100%. Penggunaan material komposit pada penggunaan kedua (reusability) mampu mendegradasi zat warna Methylene Blue, Rhodamine B, dan Eriochrome Black T sebesar 59,89%; 69,52%; dan 56,76%.

English Abstract

Industrial progress is influenced by various sectors, one of which is the textile industry. Based on data from the Ministry of Industry, over 25,000 textile companies in Indonesia dispose of waste containing 10-15% textile dyes. The high level and amount of waste can cause environmental pollution and disrupt aquatic ecosystems. One alternative method that can be used to degrade dyes is photocatalysis, the process of a reaction with the help of a catalyst in the form of light. Materials that can be used in the photocatalysis process are semiconductor materials. In this study, CuO/Fe2O3 composite was used to determine the effect of mass ratio, characteristics, and performance of the composite material in degrading waste interpreted with Methylene Blue, Rhodamine B, and Eriochrome Black T dyes. Copper (II) oxide (CuO) material was chosen because it can degrade organic dyes under solar radiation, can reduce carbon dioxide gas, has high catalytic efficiency and has a narrow band gap energy (1.2 eV). The addition of Fe2O3 as a stable metal material with a band gap energy of 2.2 eV was carried out to improve the performance of the photocatalyst in degrading dyes and its application as a reusable photocatalyst material. The CuO/Fe2O3 photocatalyst composite was synthesized by precipitation method. CuSO4.5H2O and Fe2O3 were dissolved in distilled water for 15 minutes. The solution was added 4N H2SO4 and heated at 100°C until the solution boiled. The solution was filtered and dried at 110℃ using an oven for 2 hours until the CuO/Fe2O3 composite was formed. The variables of CuO/Fe2O3 composite used in this study are pure CuO, pure Fe2O3, CuO/Fe2O3 33%, CuO/Fe2O3 50%, and CuO/Fe2O3 67%. The composites were characterized using an X-ray Diffraction (XRD) test to determine the crystal size and crystallinity of the composite, Scanning Electron Microscopy (SEM) to determine the surface morphology of the composite, and DR-UV to determine the band gap energy. The results showed that the optimal photodegradation performance of Methylene Blue, Rhodamine B, and Eriochrome Black T for 150 minutes under visible light irradiation occurred at CuO/Fe2O3 0% by 84.25%; CuO/Fe2O3 50% by 91%; and a CuO/Fe2O3 50% by 71%, respectively. XRD and FTIR characterization of the CuO/Fe2O3 composite showed peaks and bands indicating that the CuO compound was successfully synthesized. These peaks correspond to JCDPS 24-0072 for CuO and JCDPS 80-1268 for Fe2O3. In addition, the DR-UV results show that the addition of Fe2O3 can increase the band gap energy of CuO by 1.22 eV; 2.08 eV; 1.89 eV; 1.98 eV; and 1.79 eV for additions of 0%, 33%, 50%, 67%, and 100%. The use of composite materials in the second use (reusability) was able to degrade Methylene Blue, Rhodamine B, and Eriochrome Black T dyes by 59.89%; 69.52%; and 56.76%.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	0524070051
Uncontrolled Keywords:	fotokatalis, komposit CuO/Fe2O3, presipitasi
Divisions:	Fakultas Teknik > Teknik Kimia
Depositing User:	Unnamed user with username nova
Date Deposited:	27 Jun 2024 08:29
Last Modified:	27 Jun 2024 08:29
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/220412

Text (DALAM MASA EMBARGO) Ayu Dhiea Fadhlia.pdf Restricted to Registered users only Download (3MB)

Actions (login required)

View Item