Sintesis Nanopartikel MgFe2O4 dengan Coating PEG 6000 Menggunakan Metode Kopresipitasi.

(1)

SINTESIS NANOPARTIKEL MgFe

2

O

4

DENGAN COATING PEG

6000 MENGGUNAKAN METODE KOPRESIPITASI

SKRIPSI

ADINDA SUCI PRATIWI SAPUTRA

130801079

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

SINTESIS NANOPARTIKEL MgFe2O4 DENGAN COATING PEG 6000

MENGGUNAKAN METODE KOPRESIPITASI

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat

mencapai gelar Sarjana Sains

ADINDA SUCI PRATIWI SAPUTRA

130801079

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul : Sintesis Nanopartikel MgFe2O4 dengan Coating PEG

6000 Menggunakan Metode Kopresipitasi.

Kategori : Skripsi

Nama : Adinda Suci Pratiwi Saputra

Nomor Induk Mahasiswa : 130801079

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : MIPA - Universitas Sumatera Utara

Disetujui di : Medan, Juli 2017

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. Eko Arief Setiadi, M.Sc.

NIP. 195503171986011001 NIP. 198804192015021002

Disetujui Oleh :

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

(4)

LEMBAR PENGESAHAN

OLEH :

Adinda Suci Pratiwi Saputra NIM : 130801079

Disetujui Oleh :

Komisi Pembimbing

Pembimbing 1 Pembimbing 2

Eko Arief Setiadi, M.Sc. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc NIP. 198804192015021002NIP. 195503171986011001

Diketahui Oleh :

Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-LIPI

Ketua, Kepala,

(5)

PERNYATAAN

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah benar hasil karya sendiri, kecuali beberapa

kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2017

ADINDA SUCI PRATIWI SAPUTRA

(6)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa untuk setiap detik

nafas kehidupan dan karunia yang diberikan sehingga saya dapat menyelesaikan

tugas akhir ini.

Tugas akhir ini merupakan salah satu proses untuk memperoleh gelar sarjana

pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Medan. Untuk memenuhi persyaratan tersebut diatas saya mengerjakan tugas akhir dengan judul : “SINTESIS NANOPARTIKEL MgFe2O4 DENGAN COATING

PEG 6000 MENGGUNAKAN METODE KOPRESIPITASI” yang dilaksanakan

di Laboratorium Magnet P2F, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI),

Serpong, Tangerang Selatan, Banten sesuai dengan waktu yang ditetapkan.

Dalam penyusunan skripsi ini tidak terlepas dukungan dari berbagai pihak.

Peneliti secara khusus mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada

semua pihak yang telah membantu. Peneliti banyak menerima bimbingan, petunjuk

dan bantuan serta dorongan dari berbagai pihak baik yang bersifat moral maupun

material. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terimakasih yang

sebesar-besarnya kepada Allah SWT dengan segala rahmat serta karunia-Nya yang

memberikan kekuatan bagi peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini.

Kepada kedua orang tua tercinta yang selama ini telah membantu peneliti

dalam bentuk perhatian, kasih sayang, semangat, serta doa yang tidak henti-hentinya

mengalir demi kelancaran dan kesuksesan peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini.

Kemudian terima kasih banyak untuk adik-adik tersayang, Adinda Ayu Lestari

Saputra, Adinda Iffa Wardhany Saputra, dan Muhammad Teguh Alfachri Saputra

yang telah memberikan dukungan serta perhatian kepada peneliti.

Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S. sebagai Dekan FMIPA, dan para

Pembantu Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara. Bapak Dr. Perdinan Sinuaji,

M.Si. selaku Ketua Departemen Fisika, dan Bapak Awan Magfirah, M.Si selaku

Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, Kak Tini, Bang Jo dan Kak Yuspa

selaku staf Departemen Fisika, seluruh Dosen, Staf dan Pegawai Departemen Fisika

(7)

Bapak Eko Arief Setiadi, M.Sc, dan Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

selaku dosen pembimbing saya yang telah meluangkan waktu untuk membimbing,

mengarahkan dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi

ini, serta kepada Bapak Prof. Perdamean Sebayang, M.Sc yang telah banyak

membimbing saya selama di P2F-LIPI dan kepada Keluarga Besar P2F LIPI.

Teman-teman seperjuangan Fisika 2013 yang telah sama-sama berjuang

bersama saya melewati perkuliahan, praktikum maupun kegiatan luar kampus

lainnya. Semoga kita segera meraih kesuksesan kita. Sahabat-sahabat saya, Anak –

Anak Parnab: Andini Fadila Nst, Anisah Rizki Handayani, Laili Fitri, Santa Yolanda

Sagala, Suci Wulan Sari, dan Yara Arta Wijayanti yang sudah menemani saya

selama 4 tahun terakhir ini. Semoga kita sukses bersama di dunia yang lebih nyata

lagi (baca:dunia kerja). Team penelitian saya : Niko Nababan dan Yara Arta

Wijayanti yang sudah berjuang bersama saya selama penelitian.

Dan terakhir kepada Pak Hasanuddin, Pak Tua, selaku pemilik rumah

kontrakan selama saya penelitian di LIPI. Kepada warga Kampung Sengkol yang

telah menerima saya menjadi bagian dari keluarga di lingkungan Sengkol selama

kurang lebih tiga bulan lamanya. Juga kepada drivers Grab yang sudah sangat berjasa

dan berlapang dada karena tidak bosan-bosannya mengantarkan saya walau selalu

menggunakan promo dari kontrakan menuju LIPI setiap harinya untuk melancarkan

penelitian ini.

Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan

dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya

membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata semoga

skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang lain yang membacanya.

Medan, Juli 2017

Adinda Suci Pratiwi Saputra

(8)

SINTESIS NANOPARTIKEL MgFe2O4 DENGAN COATING PEG 6000 MENGGUNAKAN METODE KOPRESIPITASI

ABSTRAK

Telah dilakukan sintesis nanopartikel Magnesium Ferrit yang ditambahkan PEG 6000dengan variasi massa (0, 4, 8, dan 12 gram). Proses preparasi sampel dimulai dari pencampuran antara Fe3O4 dengan larutan HCl serta NH4OH dengan cara

distrirrer menggunakan magnetic stirrer dengan 500 rpm dan suhu 70ºC hingga homogen. Sampel kemudian dikeringkan dan dikarakterisasi meliputi sifat fisis (true density), struktur kristal dengan XRD, sifat magnetik menggunakan VSM, daya penyerapan menggunakan AAS. Dari hasil pengukuran true density menunjukkan bahwa nilai true density menurun dengan penambahan PEG 6000 yang semakin meningkat. Hasil analisis XRD menunjukkan hanya terdapat fase tunggal dari MgFe2O4. Dari kurva histerisis dengan penambahan 8 gram PEG 6000 dapat

menurunkan nilai remanensi dan nilai koersivitas MgFe2O4 dan meningkatkan nilai

saturasi dari MgFe2O4. Kondisi optimum cenderung terdapat pada penambahan 8

gram PEG 6000 dapat diketahui nilai densitas 4,45 g/cm3, nilai saturasi magnetik (Ms) 52,53 emu/g, nilai remanensi (Mr) 8,51 emu/g, koersivitas (Hc) 198,41 Oe. Dari daya penyerapan logam berat Pb, kondisi optimum terdapat pada penambahan PEG 6000 4 gram karena dapat menyerap logam berat Pb sebesar 94,4%.

(9)

SYNTHESIS OF NANOPARTICLE MgFe2O4 WITH COATING PEG 6000 BY

USING COPRECIPITATION METHOD

ABSTRACT

Magnesium Ferrite nanoparticle synthesis is done by adding PEG 6000 with mass variation of 0, 4, 8, and 12 gram. The sample preparation process starts from mixing Fe3O4 with HCl as well as NH4OH solution by using magnetic stirrer with 500 rpm

and 70ºC temperature until they become one, homogenous. Samples are then dried and characterized including physical properties (true density), crystal structure with XRD, magnetic properties using VSM, and absorption power using AAS. From the result of true density measurement shows that true density value decreases whenthe addition of PEG 6000 increases. The XRD analysis result shows that there is only a single phase of MgFe2O4. From the hysteresis curve with the addition of 8 grams of

PEG 6000 can decrease the remanence value and coercivity value of MgFe2O4 and

increase the saturation value of MgFe2O4. The optimum condition tends to be found

in the addition of 8 gram PEG 6000 which shows its density value 4,45 g / cm3,its magnetic saturation value (Ms) 52,53 emu/g, its remanence value (Mr) 8,51 emu/g,and its coercivity (Hc) 198.41 Oe. From the absorption of heavy metals Pb, the optimum condition is in the addition of 4 grams of PEG 6000 because it can absorb heavy metal Pb of 94.4%

(10)

DAFTAR ISI

2.5.4. Bahan Superparamagnetik 15

2.6. Magnesium Ferit ( MgFe2O4 ) 18

2.7. Karakterisasi Material 19

2.7.1. Optical Microscopy (OM) 19

2.7.2. Densitas 19

2.7.3. X-Ray Diffraction (XRD) 20

2.7.4. Vibrating Sample Magnetometer (VSM) 22

2.7.5. Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS) 23

2.7.6. Field Emission Scanning Electron Microscopy

(11)

BAB 3 METODE PENELITIAN

4.1. Analisa Field Emission Scanning Electron Microscopy

(12)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Sifat Fisika dan Kimia Magnetit (Fe3O4) 15

Tabel 2. Sifat Fisik dan Kimia dari Metode Kopresipitasi 16

Tabel 3. Sifat Kelarutan Masing-Masing PEG 17

Tabel 4. Nilai perhitungan parameter kisi dari sampel nanopartikel

MgFe2O4 40

Tabel 5. Ukuran kristal sampel nanopartikel MgFe2O4 menggunakan

persamaan scherrer untuk puncak tertinggi (bidang 311) 42 Tabel 6. Nilai koersivitas dan magnetisasi sampel MgFe2O4 48

Tabel 7. Data persentase (%) penurunan kadar ion Pb dengan variasi massa PEG 6000 adsorben nanopartikel MgFe2O4 50

(13)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Transisi nanoscale pada partikel nano magnetik 16

Gambar 2. Ilustrasi konsep superparamagnetik 17

Gambar 3. Difraksi Bidang Atom 20

Gambar 4. Skema proses penyerapan dan pemancaran energi oleh

Spektroskopi 23

Gambar 5. Diagram Alir Penelitian Sintesis Magnesium Ferrite

(MgFe2O4) 30

Gambar 6. Hasil pencitraan Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) untuk sampel nanopartikel magnesium ferit 38 Gambar 7. Hasil spektrum unsur analisa menggunakan

Field Emission Scanning Electron Microscopy(FE-SEM)

untuk sampel nanopartikel magnesium ferit 38

Gambar 8. Pola XRD gabungan untuk sampel nanopartikel MgFe2O4 40

Gambar 9. Gambar hasil pengujian OM menggunakan software

Image-J untuk sampel Magnesium Ferrit tanpa PEG 6000 43 Gambar 10. Gambar hasil pengujian OM menggunakan software

Image-J untuk sampel Magnesium Ferrit PEG 6000 4 gram 43 Gambar 11. Gambar hasil pengujian OM menggunakan software

Image-J untuk sampel Magnesium Ferrit PEG 6000 8 gram 44 Gambar 12. Gambar hasil pengujian OM menggunakan software

Image-J untuk sampel Magnesium Ferrit PEG 6000 12 gram 44 Gambar 13. Histogram distribusi gumpalan partikel MgFe2O4

tanpa PEG 6000 45

Gambar 14. Histogram distribusi gumpalan partikel MgFe2O4

Dengan 4 gram PEG 6000 45

Gambar 17. Grafik true density serbuk MgFe2O4 terhadap massa

PEG 6000 48

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Peralatan dan Bahan Penelitian 58

Lampiran 2 Perhitungan True Density 68

Lampiran 3 Perhitungan Parameter Kisi 70

Lampiran 4 Perhitungan Ukuran Kristal 74

Lampiran 5 Perhitungan AAS 76

Lampiran 6 Hasil Pengujian VSM 77

Lampiran 7 Hasil Pengujian XRD 79