Karakterisasi Hidrotalsit

BAB II LANDASAN TEORI

3. Karakterisasi Hidrotalsit

Hidrotalsit merupakan mineral yang ada di alam dan dapat disintesis. Analisis yang sering dilakukan untuk mengetahui karakter mineral yang ada di

commit to user

alam maupun yang merupakan hasil sintesis adalah dengan menggunakan alat X-Ray Diffractometer (XRD) dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). a. Identifikasi Material Hidrotalsit dengan XRD

Salah satu metode yang digunakan untuk menganalisis zat padat berupa kristal secara kualitatif dan kuantitatif adalah X-Ray Difractometer (XRD) atau difraksi sinar-X. Analisis kualitatif bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa utama dalam sampel, sedangkan analisis kuantitatif bertujuan mengetahui persentase kandungan senyawa utama tersebut dalam sampel.

Setiap kristal mempunyai harga d yang khas sehingga dengan mengetahui harga d maka jenis kristalnya dapat diketahui. Referensi harga d dan intensitas suatu senyawa dapat diperoleh dari data Joint Committee on Powder Diffraction Standars (JCPDS) yang bersumber dari International Centre for Difraction Data.

Kristalinitas material hidrotalsit Mg-Al-NO3ditentukan atas dasar posisi

(berhubungan dengan nilai sudut difraksi atau 2θ) dan intensitas garis. Sudut

difraksi ditentukan oleh jarak antara bidang kristal (d). Harga d dihitung dengan menggunakan hukum Bragg. Hukum Bragg didefinisikan sbb:

nλ = 2dsinθ (1)

d= jarak antar bidang atom dalam kristal n= tingkat difraksi

λ= panjang gelombang sinar X θ= sudut difraksi

Batistella et al. (2011) menunjukkan karakteristik hidrotalsit atau hidroksida berlapis ganda. Difraktogram kedua sampel disajikan pada Gambar 3. Indeks puncak (003, 006, 012, 015, 018, 110, dan 112) sesuai dengan literatur hidrotalsit.

commit to user

Gambar 3. Difraktogram XRDpreparasi HDL

Rhee and Kang (2002) mendapatkan hidrotalsitMg-Al-CO3dengan

interlayer CO3^2-. Sintesis yang dilakukan pada rasio 4, 3, dan 2 menghasilkan nilai d 7,90; 7,82; dan 7,65 Å. Nilai d menurun dengan meningkatnya kandungan Al. Difraktogram hidrotalsitMg-Al-CO3disajikan pada Gambar 4.

Gambar 4. Difraktogram XRD Mg/Al hidrotalsit (a) Rasio 2 (b) Rasio 3 (c) Rasio 4

commit to user

Heraldy et al. (2011) menjelaskan sintesis dan karakterisasi Mg/Al hidrotalsit dengan interlayer CO3^2-. Gambar 5 menunjukkan pola XRD yang diendapkan dari larutan yang mengandung AlCl3 dengan rasio molar Mg/Al 2:1 pada suhu 70^o Cselama 1 jam. Difraktogram XRD Mg/Al hidrotalsit yang terdiri dari dua puncak tajam dan simetris dengan beberapa puncak asimetris pada sudut tinggi menunjukkan kristalinitas yang baik. Ketiga puncak kuat pada 2θ

sekitar11,59o, 23,45o dan 34,57o merupakan ciri khas dari struktur berlapis dan puncak difraksi 2θ sekitar 61o sesuai dengan refleksi bidang (110). Adanya anion CO3^2- dalam galeri interlayer hidrotalsit dikonfirmasi oleh basal spacing (003) yaitu sebesar 7,58Å. Johnson dan Glasser (2003) serta Kloprogge et al. (2002) menunjukkan basal spacing (003) masing-masing adalah 7,56Å dan 7,83Å.

Gambar 5. Difraktogram XRD Mg/Al hidrotalsit (a) Sintesis (b) Komersil Yang et al. (2003) mensintesis hidrotalsit Mg-Al-NO3 dengan rasio 1:1, 2:1, dan 3:1 diperoleh nilai basal spacing (Å) yaitu 8,3; 8,9; dan 7,8 Å. Jarak

basal spacing tergantung pada komposisi bahan baku, jarak terbesar didapatkan pada rasio mol Mg/Al2:1. Gambar 6 menunjukkan puncak 2θ sekitar 10˚ untuk

[Mg-Al-NO3] ini disebabkan oleh refleksi bidang dari kelompok (003) dari bidang kristalografi. Penyisipan Benzoat dan sodium dodecylbenzenesulphonic acid (SDBS) ke dalam galeri hidrotalsit mengakibatkan pergeseran basal spacing (003)

commit to user

yaitu 8,95Å untuk [Mg-Al-NO3], 15,7Å untuk [Mg-Al-(Benzoat)] dan 29,6Å untuk [Mg-Al-(SDB)].

Gambar 6. Difraktogram XRD (a) [Mg-Al-NO3] (b) Al-(Benzoat)] (c) [Mg-Al-(SDB)]

Nindiyasariet al. (2008) melakukan sintesis hidrotalsit Zn-Al-NO3dari larutan zink dan larutan alumunium nitrat, sehingga diperoleh hidrotalsit dengan

interlayer berupa anion NO3^-. Hasil penelitian diperoleh basal spacing (003) yaitu 8,76 pada (2θ) 10,08º yang disajikan pada Gambar 7.

commit to user

Gabrovska et al. (2008) mensintesis hidrotalsit Mg-Al-NO3dari Mg(NO3)2.6H2O dan Al(NO3)3.9H2O dengan anion interlayer NO3^-. Hasil yang diperoleh menunjukkan puncak khas hidrotalsit Mg-Al-NO3 pada basal spacing

003, 006, 009, 015, 018, 110 dan 113 dengan basal spacing masing-masing 8,02Ǻ, 3,99Ǻ, 2,59Ǻ, 2,34Ǻ, 1,99Ǻ, 153Ǻ, dan 1,52Ǻ yang disajikan pada

Gambar 8.

Gambar 8. Difraktogram XRD material sintesis

Penelitian Kovanda et al. (2009) menunjukkan puncak karakteristik LDH Mg-Al-NO3 dengan nilai basal spacing (d) 8,8 Ǻ seperti terlihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Difraktogram LDHs Mg-Al di interkalasi dengan anion AMPS dan ACP

commit to user

b. Penentuan Gugus Fungsi dengan FTIR

Johnson dan Glasser (2003) menunjukkan adanya puncak-puncak yang khas dari vibrasi gugus-gugus fungsi pada senyawa hidrotalsit. Bilangan gelombang 3400 cm^-1 menunjukkan vibrasi ulur OH, vibrasi ulur asimetris CO3

2-pada bilangan gelombang 1400 cm^-1, deformasi luar bidang CO3^2-pada bilangan gelombang 800 cm-1, sementara vibrasi ulur M-Al-O dan vibrasi ulur serta tekuk dari M-O pada bilangan gelombang 600-400 cm-1.

Heraldy et al. (2006) menunjukkan adanya pita lebar pada bilangan gelombang 3400-3500 cm^-1 yang merupakan serapan uluran O-H pada lapisan hidroksida Mg/Al mirip hidrotalsit dan serapan ion CO3^2- antar lapisan diindikasikan pada bilangan gelombang sekitar 1385 cm-1 yang merupakan serapan uluran CO3^2- dan bilangan gelombang 650 cm-1 yang merupakan serapan tekukan CO3^2-. Puncak pada bilangan gelombang ± 550 cm-1 merupakan uluran Al-O sehingga bilangan gelombang 416,6 cm^-1 dimungkinkan merupakan uluran Mg-O.

Gambar 10. Spektra FTIR Mg/Al hidrotalsit (a) rasio 2,5; (b) rasio 3,0; dan (c) rasio 3,5

Heraldy et al. (2011) menjelaskan spektrum FTIR dari sampel Mg/Al mirip hidrotalsit yang ditunjukkan pada Gambar 11. Serapan luas pada 3448cm-1

commit to user

lapisan. Getaran lentur dari interlayer air ditemukan pada 1496 cm^-1. Getaran asimetri dari CO3^2- muncul pada bilangan gelombang 1350 cm^-1. Serapan di bawah 1000 cm^-1disebabkan getaran kisi Mg-O, Al-O dan Mg-O-Al.

Gambar 11. Spektra FTIR Mg/Al hidrotalsit (a) Sintesis (b) komersial Batistella et al. (2011) menunjukkan spektrum inframerah untuk sampel HDL Mg-Al-CO3 disajikan pada Gambar 12. Karakteristik ikatan didaerah peregangan dari hidrotalsit pada 3500cm-1, antara 1300 cm-1 dan 1400 cm-1, dan antara 500 cm^-1 dan 800 cm^-1. Serapan pada bilangan gelombang 2360 cm^-1 disebabkan karena adanya CO2. Ikatan pada 3500 cm^-1 berhubungan dengan getaran peregangan ikatan OH dari karakteristik kelompok OH. Serapan antara 500 cm^-1 dan 800 cm^-1 merupakan ciri khas dari peregangan ikatan logam- oksigen (Al-O dan Mg-O). Ikatan antara 1300 cm^-1 dan 1400 cm^-1 sesuai dengan getaran khas CO3^2-. Hal ini dikarenakan adanya perlakuan asam yang bertujuan untuk mengganti karbonat dengan anion monovalen, diantaranya dengan fluorida (model molekul yang digunakan dalam penelitian ini).

commit to user

Gambar 12. Spektrum FTIR LDH dan MgCO3

Yang et al. (2003) menunjukkan spektrum FTIR dari hidrotalsit [Mg-Al-NO3]. Serapan pada bilangan gelombang sekitar 3500 cm^-1 disebabkan peregangan OH. Serapan ikatan yang kuat pada 1385cm^-1 adalah karena adanya NO3^-.Reaksi pertukaran anion juga dikonfirmasi oleh spektroskopi FTIR (Gambar 13). Perbedaan yang signifikan terlihat pada serapan sekitar 1385 cm^-1 untuk [Mg-Al-(Benzoat)] dan [Mg-Al-(SDB)]. Pada saat yang sama serapan-serapan sekitar 2850-2950 cm^-1 dan 1210-1240 cm^-1 menjadi lebih menonjol. Hal ini menunjukkan bahwa anion organik telah ditukarkan dengan nitrat dalam galeri LDHs. Hasil penelitian FTIR menunjukkan bahwa [Mg-Al-NO3] benzoat bisa mengakomodasi dan anion SDB pada intergallery untuk mendapatkan basal spacing yang lebih besar. Jadi polimer dapat dengan mudah dimasuki benzoat-LDH atau SDB-benzoat-LDH untuk mendapatkan polimer / benzoat-LDHs nanokomposit.

commit to user

Gambar 13. Spektra FTIR (a)NO3] (b) (Benzoat)] (c) [Mg-Al-(SDB)]

Nindiyasari et al. (2008) melakukan analisis menggunakan FTIR yang digunakan untuk mendukung pembentukan hidrotalsit Zn-Al-NO3 terlihat pada Gambar 14. Anion NO3^- pada interlayer didukung dengan adanya serapan kuat dan tajam pada daerah bilangan gelombang 1381 cm-1 dan serapan lemah pada daerah bilangan gelombang 601 cm-1. Vibrasi stretching gugus OH pada lapisan hidrotalsit dan air pada daerah interlayer ditunjukkan pada daerah bilangan gelombang 3456 cm^-1. Keberadaan molekul air pada daerah interlayer hidrotalsit ditunjukkan oleh pita serapan pada bilangan gelombang 1627 cm^-1, sedangkan ikatan Zn-O-Al ditunjukkan dengan adanya pita serapan pada daerah bilangan gelombang 424 cm^-1.

commit to user

Gambar 14. Spektra FTIR Hidrotalsit Zn-Al-NO3

Santosoet al. (2008) menunjukkan karakteristik Mg/Al hidrotalsit pada bilangan gelombang 3442 cm^-1 mengindikasikan adanya gugus OH. Serapan bilangan gelombang 1630 cm^-1 mencirikan adanya molekul air pada interlayer

hidrotalsit. Serapan tajam pada 1364 cm^-1 mengindikasikan CO3^2- pada interlayer

hidrotalsit serta serapan pada 558 dan 460 cm^-1 mencirikan adanya ikatan Al-O dan Mg-O yang secara berturut-turut merupakan ciri dari Mg/Al hidrotalsit seperti yang disajikan pada Gambar 15.

commit to user

Gambar 15. Spektra FTIR (a) Mg/Al hidrotalsit (b) Asam Humat (HA) (c) Mg/Al hidrotalsit berisi HA