Nanopartikel Nanosains Nanoteknologi dan id

Dosen : Dr. Yetria Rilda

TIO PUTRA WENDARI

1530412008

Nanosain dan Teknologi

Pascasarjana Universitas Andalas

Jurusan Kimia

Efek Ukuran Nano

Terhadap Sifat

Nanosains - Nanoteknologi

NanoScience

Didefinisikan sebagai studi fenomena dan manipulasi material pada skala atomik,

molekuler dan makromolekuler dimana sifatnya berbeda secara signifikan daripada

material pada skala besarnya

Nanoteknologi

Mengapa sifat-sifat pada nanomaterial berbeda ??

Ada 2 faktor prinsipnya menyebabkan sifat dari nanomaterial berbeda secara

signifikan dengan material lain :

1. Peningkatan area permukaan spesifiknya

2. Efek Quantum confinement

Faktor-faktor ini dapat mengubah atau meningkatkan sifat-sifat seperti :

reaktivitas, kekuatan dan sifat listriknya.

Nanopartikel sangat menarik karena sifat barunya (seperti reaktivitas kimiawi dan

sifat optik) yang ditunjukkan dibandingkan dengan partikel yang lebih besar dari

material yang sama

Sebagai contoh : TiO

₂

dan ZnO menjadi berwarna bening pada skala nano dan dapat

diaplikasikan sebagai sunscreens

Nano material memiliki sifat yang berbeda dari material bulknya. Kebanyakan

material dengan struktur nano berupa kristalin alaminya dan memiliki sifat yang unik

Sifat fisika

 Struktur kristal dari nanopartikel sama dengan struktur bulknya dengan parameter kisi yang berbeda

 _{Jarak antaratomik berkurang seiring naiknya ukuran diakrenakan oleh gaya elektrostatik jarak jauh}

dan daya tolak antar inti jarak dekat.

 _{Titik leleh dari nanopartikel menurun seiring meningkatnya ukuran}

Nanomaterial

Sifat kimiawi

 Struktur elektronik dari nanopartikel bergantung pada ukuran dan kemampuan dari nanopartikel

tersebut untuk bereaksi bergantung pada ukuran klaster

 Luas permukaan yang lebih besar dibandingkan rasio volume dari nanopartikel memiliki efek yang

Electrical properties

 _{Struktur elektronik dari nanomaterial berbeda dari material bulknya.}

 Densiti tingkat energi pada pita konduksi berubah.

 _{Saat jarak energi antara 2 level energi lebih daripada KBT , E gap terbentuk.}

 Nanoklaster dengan ukuran yang berbeda akan memiliki struktur elektronik yang berbeda dan

pemisahan level energi yang berbeda

 Suatu partikel dengan diameter antara 1-100 nanometer (109 meter) atau memiliki 10-106

atom/molekul per partikelnya.

 Nanopartikel umumnya memiliki sifat-sifat seperti :

1. Memiliki luas permukaan yang besar dengan volume yang kecil 2. Memiliki partikel yang lebih reaktif

3. Memiliki sifat yang berbeda dibandingkan ukuran bulk nya 4. Umumnya membentuk sebuah kluster.

Klasifikasi nanomaterial

• _{Kumpulan unit (atom atau molekul) yang terdiri dari 50 unit.}

Cluster

• _{Cairan stabil yang menggandung partikel berukuran 1-1000 nm.}

Colloid

• Padatan yang berukuran 1-1000 nm.

Nanoparticle

• _{Padatan yang berbentuk singel kristal berukuran nano.}

Nanocrystall

• 3D : partikel ; 2D: lapis tipis ; 1D: kawat tipis

Nanostructural

• Sama dengan material nanostruktur.

Nanophase

• _{Partikel yang menunjukkan pengaruh ukuran setidaknya dalam 1D}

Ukuran nano dari suatu material sangat berpengaruh terhadap sifat material tersebut,

antara lain :

1.

Luas permukaan

2.

Atom Pada Permukaan

3.

Reaktivitas

4.

Sifat Elektronik

5.

Efisiensi Fotokatalitik



Hampir semua bidang dalam kedokteran, elektronik, fashion, dll sangat bergantung

pada bidang nanoteknologi.



Salah satu konsep penting dalam memahami nanopartikel melibatkan

rasio luas

permukaan : volume

.



Saat sebuah objek semakin besar, peningkatan ukuran permukaannya tidak sebanding

dengan peningkatan volumenya, begitu sebaliknya. Hal ini sangat berpengaruh pada

reaksi katalisis

1.

Luas Permukaan

Dengan volume material yang sama, material nanopartikel memiliki luas permukaan tang jauh

lebih besar.

Persen efektif dari permukaan atom sebagai fungsi dari diameter partikel.

Ukuran partikel  persen dispersi dari atom logam pada permukaan, sebagai sisi aktif reaktan. Berperan penting dalam bidang katalis

Atom pada permukaan material nano akan tersusun lebih banyak dan rapat sehingga akan

berpengaruh dalam sifat material terutama fotokatalis.

3.

Reaktivitas - Quntum Well

Bentuk energi pada permukaan jika atom

pada permukaan bulk akan memiliki

permbedaan dengan reaktivitas permukaan

dengan banyak atom yang tersusun pada

Hamiltonian: penjumlahan dari total energi kinetik dari seluruh partikel,

serta energi potensial dari partikel-partikel yang berkaitan dengan sistem.

Biasanya dinyatakan per unit volume

Hamiltonian suatu elektron di dalam padatan:

Keterlibatan interaksi interatomic yang meningkatkan level energi single-atom 

energy band ketika single atom  bulk solid



Salah satu efek paling langsung mengurangi ukuran bahan

untuk rentang nanometer adalah munculnya efek

kuantisasi karena

confinement

gerakan elektron.



Ini menyebabkan energi level akan memiliki ciri tersendiri

dengan adanya faktor ukuran nano

Efek ukuran nanopartikel akan mempengaruhi efek struktur,

termodinamika, elektronika, spektroskopi, elektronik, atau

sifat kimia lainnya.

Efek ukuran nanopartikel dapat dilkasifikasikan menjadi 2 :

1.

Efek ukuran spesifik, seperti jumlah atom dalam kluster

metal.

2.

Efek ukuran nanostruktur yang lebih besar.



Disamping merupakan kurva jumlah atom

Fe dari nanopartikel

spherical

pada

permukaan dan

bulk

(interiornya)

 Disini terlihat bahwa keunggulan dari

nanopartikel terletak pada jumlah atom Fe berukuran 1-5 nm pada permukaannya yang sangat tinggi, yang notabene merupakan atom yang akan menjadi katalisator dari suatu reaksi

 Ukuran partikel Fe pada permukaan yang

semakin kecil memungkinkan semakin banyak atom Fe yang mampu mengkatalisis reaksi

 _{Ukuran nanopartikel yang kecil juga}

meningkatkan reaktivitas dari nanopartikel itu sendiri.

Bentuk Partikel

(a) Nanokristalin MgO (b) Mikrokristalin MgO (c) MgO bulk

.... Lanjutan (efek bentuk dalam fotokatalis)

Semakin nano ukuran suatu katalis, maka akan semakin banyak permukaan (sisi aktif) yang berperan dalam reaksi katalitik tersebut.

 Medis

• _{Seng oksida sebagai campuran dengan + 0.5%} iron (III) oksida (Fe2O3) disebut kalamina dan

digunakan di dalam berbagai jenis obat kulit

 sifat antimikroba • _{Drug delivery vehicles}

Dengan ukuran nano, dinilai lebih efisien dalam transport obat ke sumber penyakit.

Tabir surya  menghalangi sinar UV-A (320-400 nm) / UV-B (280-320 nm) – melindungi kulit dan mencegah kanker kulit

 _{Industri Polimer}

Sekitar 50% dari ZnO digunakan dalam industri polimer.  Proses vulkanisasi karet ban mobil

 meningkatkan konduktivitas bahan (ban) dan anti bakteri-jamur (tekstil)

Nanopartikel ZnO  Semakin banyak partikel nano ZnO pada permukaan  Peningktakan efek konduktivitas dan anti

Aplikasi Nanomaterial

Source : Small wonder Nanotechnology and cosmetic

 _{Agen pengcoatingan}

Cat anti korosi pada logam Campuran warna cat/ lukisan yang lebih beragam  Nanoscale

terhadap emisi.

 _Sensor

Pendeteksian perubahan arus listrik  adanya absorpsi molekul gas pada permukaan nanorod 

respon sensor  menghasilkan data. Deteksi gas Hidrogen hingga 10 ppm

 Piezoelektrisitas

Kemampuan kristal untuk merenggang sehingga menghasilkan energi listrik dikarenakan susunan atom yang rapat pada permukaan nanomaterial.

 _Kosmetik

Campuran ZnO sebagai bahan make up, sabun pasta gigi, deodoran

Semakin besar ukuran (mikro), ZnO terlihat semakin putih  Ukuran nanopartikel warna menjadi transparant (natural).

Anti bakteria agent, sunblock, dll

Nano

Tio Putra Wendari

1530412008

Kimia

Dosen : Dr. Yetria Rilda, MS

Sebuah semikonduktor dapat mengalami proses eksitasi elektron dengan adanya energi cahaya yang lebih tinggi dibandingkan energi gap, dan banyak membentuk pasangan elektron-hole.

Photo-Induced

Fotokatalis Fotovoltaik Fotoelektrik Fotoelektrokemikal

Adanya Proses kimia yang “dikatalisis” oleh material padatan yang diberikan energi berupa gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang UV hingga Sinar tampak.

Semikonduktor

Absorpsi Cahaya Difusi Rekombinan

Degradasi Perangkapan muatan

Initial Step Absorpsi

Photo-Induced

Material padatan

Foton (hv) UV-Vis

 _{Pengaruh Ukuran nanokristal terhadap}

Strukutral dan Sifat Elektronik dari fotokatalis.

 Pengaruh Nanostruktur pada proses ”Initial

Step” dari reaksi fotokatalis dan pengaruh ukuran partikel dan bentuk morfologi

terhadap pengukuran katalitik.

Semikonduktor  memiliki perbedaan energi valensi dan pita konduksi, sebesar 1-3.5 eV

Tahapan reaksi pada semikonduktor :

1. Penyerapan foton dengan energi yang sama atau

lebih besar dari celah pita dari semikonduktor (misalnya, 3,2 eV untuk TiO2)

2. Menghasilkan sepasang pembawa muatan, yaitu elektron-hole (e / h +) pasangan.

Foto-katalitik semikonkonduktor biasanya oksida,

Seperti : TiO2, ZnO, WO3, CeO2, orA_xB_yO_z, tetapi juga

sulfida, MoS_x, WS_x, atau BiS_x, atau nitrida, TaN_x, SiN_x, atau GEn_x.

Dalam proses fotokatalitis,

Generation  satu elektron terkestasi pada pita valensi (VB) akan membentuk hole.

Hole dan elektron akan mengalami transfer muatan dengan spesies absorben pada permukaan semikonduktor dengan pembentukan radikal yang akan mebgoksidasi senyawa organik atau mereduksi senyawa logam.

Rekombinan  Proses kembalinya elektron dan bergabung dengan hole pada pita valensi, umumnya menghasilkan radiasi (sinar).

Dieperlukan masa hidup elektron dan hole yang lama

 Proses traping elektron dan hole Mekanisme reaksi :

D

n+

+

e

−

cb

→

D

(n−1)+

electron trapping

D

n+

+

h

+

vb

→

D

(n+1)+

hole trapping

• Intrinsik  vacancy Oxygen pada nanostruktur oksida

• Ekstrinsi  Penambahan dopant/ impuritis

 _{Sintesis Organik}

Oksidasi hidrokarbon rantai lurus dan siklik  _{Degradasi polutan}

Mineralisasi senyawa organik

Disinfektan/destruksi dari material biologi Detoksifikasi senyawa anorganik dan removal ion

 Reaksi Spesial

Fotofiksasi Nitrogen Fotoreduksi CO2

Fotospliting air untuk produksi H2

Proses Elektronik pada semikonduktor

Fotokatalis yang baik memiliki sifat :

 Fotoaktif

 _{Dapat menyerap sinar UV/Visible}

 Inert terhadap reaksi kimia/biologi

 _Murah

 Nontoksik

Struktur Elektronik Luas Permukaan

Sisi aktif

Pengaruh ukuran kristal dari semikonduktor

 _{Karakteristik Morfologi (bola, elips, jarum, prismatik,}

dan batang) sangat mempengaruhi aktivitas fotokatalitik

Pengaruh ukuran partikel terhadap fotoreaktivitas semikonduktor dengan adanya 2 pendekatan:

(1) Dijelaskan bahwa peningkatan yeild kuantum ketika ukuran partikel menurun. Efek ini bisa

berhubungan dengan luas permukaan yang meningkat dari partikel yang diameter lebih kecil atau ke potensial redoks disempurnakan pita konduksi elektron, dan mungkin karena konsentrasi situs permukaan jenuh

(2) Kenaikan yield kuantum sebagai ukuran partikel menurun karena harga rekombinasi

elektron-lubang di permukaan yang lambat karena meningkatkan pemisahan pengisi foto yang dihasilkan (334). Juga, efek ini bisa disebabkan permukaan kepadatan spesiasi dan permukaan cacat, yang sangat terkait dengan metode persiapan (335.336).

Penelitian-penelitian terbaru menyarankan

 Keberadaan ukuran partikel optimum untuk reaksi fotokatalitik, dengan adanya efek ukuran partikel efektif pada penyerapan cahaya dan efisiensi hamburan, rekombinan pembawa muatan, dan luas permukaan.

Ukuran partikel memegang peranan penting terhadap sifat-sifat struktur dari berbagai material., seperti simetri kisi dan parameter sel.

 ketika ukuran partikel menurun, jumlah atom permukaan dan atom antarmuka meningkat, menghasilkan regangan / stres dan gangguan struktural.

Contoh efek ukuran yang mempengaruhi reaksi fotokatalis :

 Fasa kristalin

 _{Sifat/jumlah pusat defek}

 Cacat sangat diperlukan dikarenakan memiliki sifat perangkap (elektron/hole) atau sebagai pusat rekombinasi.

 Permukaan kimia

 Sangat berpengaruh dakam transfer muatan ke molekul dan efisiensi proses generation dari elektron dan hole.

Efek ukuran pada struktur dan stabilitas dari partikel berhubungan dengan keseimbangan energi antara permukaan dan bulk.

Reaksi fotokatalis dimulai dengan penyerapan foton dan diikuti generasi pasangan elektron-hole. Elektron dan hole ini dapat berekombinan secara cepat pada ukuran bulk.

CACAT PADA STRUKTUR dapat berperan sebagai “trapping center” tergantung pada lokasi cacat. Ukuran partikel nano dapat berkontribusi untuk rekombinasi muatan terperangkap sendiri, karena kedekatan spasial pusat perangkap permukaan. Mereka tertarik dengan gaya elektrostatik, menghindari stabilisasi pemisahan muatan.

Seperti pada TiO2

Penangkap elektron pada semikonduktor TiO2

berupa ion Ti4+ dana kekosongan oksida.

Ion Ti4+ dapat dibagi menjadi 2 tipe sisi

penangkap :

 Pada dalam nanopartikel

 _{Pada permukaan nanopartikel}

Ion Ti4+ berinteraksi dengan elektron eksitasi

untuk memebentuk Ti3+.

 _{TiIV−OH + e}−_cb → TiIII−OH (17.8)

 _{TiIII−OH + h+vb → TiIV−OH}

Absorption of Light: Charge Separation

Penyerapan cahaya dengan energi yang lebih tinggi dibandingkan band gap akan menyebabkan eksitasi/ pemisahan elektron ke pita konduksi (CB), menghasilkan hole pada Pita Valensi (VB).

MOx + hν MO→ x(e−cb + h+vb) MO_X = semikonduktor

Adanya efek “quantum confinement

”

proses penyerapan cahaya memiliki ciri

tersendiri tergantung pada ukuran partikel

semikonduktor.

Band gap behavior versus size for TiO2, ZnO, and MoS2

materials.

A.Proses Fotokatalis : Pada proses ini

dihasilkan spesies aktif radikal melalui

reaksi kimia dengan bantuan

penyinaran.

TiO

₂

+ h

v

TiO

₂

+ h

_Vb+

+ e

cb

-h

_Vb+

+ >Ti

(IV)

OH

[>Ti

(IV)

OH

●

]

+

e

_cb-

+ >Ti

(IV)

OH

[>Ti

(III)

OH]

[>Ti

(IV)

OH

●

]

+

+ Red

[>Ti

(IV)

OH

●

]

+

+

Red

●

e

_cb-

+ Ox

[>Ti

(IV)

OH + Ox

●-B. Radikal bebas yang dihasilkan dari reaksi

fotokatalis akan menyerang senyawa

organik target dengan jalan memutus ikatan

rangkap yang ada senyawa organik

seperti

zat warna, bakteri, dan jamur.

Reaksi dari trapping e- dan h+

 _Mn+ + e_−cb − M→ (n−1)+ electron trapping

 _Mn+ + h_+vb − M→ (n+1)+ hole trapping

Perlakuan trapping pada elektron/hole saja tidak efektif karena spesies muatan yang ditangkap akan segera berekombinasi dengan pasangan spesies muatannya

Meningkatkan waktu hidup dari charge carrier

Menghindari proses rekombinasi

Pendopingan semikonduktor

Mampu melakukan

trapping e- _{dan h}+

Kemampuan ion dopan sebagai

penangkap muatan bergantung kepada:

Konsentrasi dopan

Level energi pada kisi semikonduktor

_{Konfigurasi elektronik d dan f}

Distribusi antarpartikel

_{Konsentrasi donor elektron}

Kation dopan yang melakukan trapping

akan mengganggu keseimbangan konfigurasi elektroniknya, menyebabkan ketidakstabilan

Elektron dan hole yang terbentuk dilibatkan dalam reaksi kimia stelah terjadinya

transfer muatan pada permukaan.

Porses trapping dan transfer muatan harus bersaing lebih dulu terjadi dibandingkan

proses deeksitasi /relaksasi yang menyebabkan rekombinan muatan.

Rekombinasi Elektron-hole

Transfer muatan ke permukaan

2 Tahapan proses setelah pembentukan muatan

Proses relaksasi/ rekombinasi suatu material semikonduktor akan

menghasilkan

energi dalam bentuk radiasi/panas .



e

−

cb

+

h

+v

b

− MO

→

x

+ energy (17.28)



e

−Tr +

h

+v

b

− MO

→

x

+ energy (17.29)



e

−

cb

+

h

+Tr − MO

→

x

+ energy (17.30)



e

−Tr +

h

+Tr − MO

→

x

+ energy

Dimana CB = pita konduksI, VB = Pita valensi, Tr = muatan terperangkap

Dalam reaksi kimia fotokatalis, pembawa muatan harus melakukan kontak

dengan molekul gas/ cairan untuk terjadinya proses degradasi atau

transfromasi kimia. Transfer

Pada reaksi fotokatalis oksigen akan selalu hadir sebagai media reaksi sebagai

akseptor elektron utama. Elektron ditransfer ke molekul oksigen pada

permukaan katalismenghasilkan superoksida atau hidrogen peroksida radikal.

Pendeposisian logam mulia (Pt, Au, Ag dll) pada permukaan semikonduktor dapat meningkatkan efisiensi fotokatalitik dengan bertindak mirip seperti

Pendeposisian juga meningkatkan laju transfer elektron ke oksigen dan meningkatkan nilai hasil kuantum

Jumlah deposit yang terlalu banyak akan menurunkan efisiensi dan mengurangi jumlah cahaya yang masuk akibat efek UV shielding pada logam mulia

Nilai peningkatan efisiensi fotokatalitik terhadap pelapisan logam dapat dihitung dengan rumus dibawah:

Efek Pelapisan Logam Pada Semikonduktor

�������=���� ������ ������ ����� �����

���������� ����� ����������

 _{Oksida campuran yang terdiri dari semikonduktor yang didispersikan kedalam support inert}

seperti silika, alumina atau zirkonia telah dibuat

 _{Support pada semikonduktor dilakukan agar semikonduktor lebih stabil dan memiliki luas}

permukaan yang besar.

 _{Dispersi TiO2 pada silika terbukti menstabilkan fasa anatase TiO}

2

 _{Heterojucntions merupakan campuran dari 2 semikonduktor yang memiliki level energi dan nilai}

Logam transisi seperti V, Nb dan Ta pada tingkat oksidasi tertingginya dpaat membentuk klaster

anion logam-oskigen yang disebut sebagai polioksometalat (POM)/polioksoanion

Klasifikasi POM adalah:

_{Senyawa isopoli dengan rumus umum MxOq-y, dihasilkan melalui kondensasi asam dari}

MoO2-4/WO2-4 murni

_{Contoh: MO7O6-24}

_{Senyawa heteropoli dengan rumus umum AqMxOq-y, dihasilkan melalui kondensasi asam dari}

MoO2-4/WO2-4 dan suatu heteroatom (A = P, Si, As dll)

_{Conth: PW12O3-40}

_{Senyawa heteropoli yang mengandung rasio campuran Mo:W yang berbeda dari MoO2-4/WO2-4}

dan suatu heteroatom

_{Contoh: P2W15Mo3O6-62}

_{POM yang disubstitusi dengan logam transisi dengan mensubstitusi Mo dengan logam transisi dan}

ligan

_Contoh:

[PW11O39Mn(H2O)6-POM merupakan oksidan yang efektif yang mnunjukkan trasnformasi redox multielektron yang

berlangsung cepat dan reversible pada kondisi biasa

Preparation Of Multifunctional

Cationized Cotton Fabric

Based On Tio

2

Nanomaterials

A. Farouk, S. Sharaf , M.M. Abd El-Hady∗

Degradasi Metilen Biru (Self-Cleaning)

C16H18N3SCl + 51/2 O2  HCl + H2SO4 + 3 HNO3 + 16 CO2 + 6 H2O

Anti-mikroba Anti UV

Anti air

Fotokatalis

Egap Konduktor : 0 – 1 eV

Semikonduktor : 1 – 3 eV Isolator : > 4 eV

Nano-TiO

₂

Katun Multifungsi (Non-Toksik)

• _{Efek penyebaran pembawa muatan}

Semakin kecil ukuran partikel, meningkatakan efesiensi fotokatalis 

semakin sedikit waktu yang diperlukan untuk “photo-induced electrons” tersebar dari kristal ke permukaan substrat yang mengurangi kemungkinan rekombinan elektron dan hole.

• _{Efek luas permukaan}

Peningkatan luas permukaan dengan penurunan ukuran partikel akan meningkatkan aktivitas katalis. Peningkatan disebabkan adanya penambahan permukaan reaktif untuk adsorpsi substrat.

• _{Coupled-Photocatalyst}

Meningkatkan pemisahan muatan sehingga memperpanjang energi pemisahan fotokatalis

Bahan :

• _{Kain katun (100%) 2x2 cm}

• _{3-Chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride (Quat 188)} • _{Diallyl dimethyl ammonium chloride (DADMAC)}

• _{1,2,3,4-butane tetracarboxylic acid (BTCA)} • _{Stearic acid}

• _Ethanol

• _{Sodium hypophosphite (SHP)} • _{SiO2 nanoparticles}

• _{Titanium Dioxide P25 (campuran fasa anatase/rutile)}

Kain katun

• Dikationisasi menggunakan metode pad-batch menggunakan 20 g/L Quat-188 dan 8 g/L NaOH

(Dilakukan untuk DADMAC – NaOH)

Fig. 1. Chemical structures of Quat-188 and DADMAC. Kain katun terkationisasi

• Ditempatkan dalam kantong tertutup selama 24 pada suhu ruang

• Diperas

• Disimpan dalam kantong pada suhu ruang selama 24 jam

• Sampel dicuci dengan air dingin + asam asetat

• Dicuci beberapa kali dengan air dingin

• Dikeringkan pada suhu kamar

Kain katun terkationisasi

Larutan BTCA 30 g/L

• Dicampurkan dan distirrer 0,5% Nano-TiO₂ Natrium Hipofosfit 6% w/w

• Disuspensikan dalam etanol

Larutan Campuran

• Kain Katun kationisasi dilapisi dengan 2x dip-nip

• Diperas

• Dikeringkan pada 80oC 5 menit

• Dikeringkan pada 180oC 3 menit

• Dibilas dengan air panas dan kemudian air dingin

• Dikeringkan pada suhu kamar

Katun tekstil terlapisi

Larutan BTCA 30 g/L

• Dicampurkan dan distirrer _{0,5% Nano-TiO2} Natrium Hipofosfit 6% w/w

• Disuspensikan dalam etanol • Diultrasonik selama 30 menit

Larutan Campuran

• Kain Katun kationisasi dilapisi dengan 2x dip-nip • Diperas

• Dikeringkan pada 80oC 5 menit • Dikeringkan pada 180oC 3 menit

• Dibilas dengan air panas dan kemudian air dingin • Dikeringkan pada suhu kamar

Katun tekstil terlapisi

0,5% Nano-SiO₂

• Dicelupkan dalam asam stearat 1wt% yang terlarut dalam aseton selama 10 menit

Kain Katun Terlapisi

Larutan Campuran

• Kain Katun kationisasi dilapisi dengan 2x dip-nip

• Diperas

• Dikeringkan pada 80oC 5 menit

• Dikeringkan pada 180oC 3 menit

• Dibilas dengan air panas dan kemudian air dingin

• Dikeringkan pada suhu kamar

Katun tekstil terlapisi

• Transmission Electron Microscopy

Penentuan ukuran partikel dan kehomogenan TiO2/SiO2

• Scanning Electron Microscopy/EDX

 Morfologi partikel TiO2/SiO2 • X-Ray Diffraction

Penentuan fasa kristal TiO2/SiO2

• _{Tensile Strength}

Penentuan kekakuan kain katun terlapisi

• _{Kekasaran Permukaan}

Penentuan kekasaran kain setelah dilapisi

• _{Permibilitas udara}

 Penentuan kemampuan dilewati angin

• Faktor UV Protektor

Kemampuan menahan sinar UV

• Pengukuran anti basah

Kemampuan kain anti air

Suggested mechanism of the reaction of cationized cotton fabric with BTCA/TiO2 nanoparticles. Chemical structures of the cationized cotton.

(a) TiO₂ on DADMAC cationized cotton (b) TiO₂\SiO₂ nanomaterials on

DADMAC cationized cotton

(c) TiO₂ on Quat cationized cotton (d) TiO₂\SiO₂ nanomaterials on Quat

cationized cotton fabrics.

Pola XRD

Pola XRD menunjukan puncak yang khas dari senyawa TiO2 dan SiO2 pada katun,

The morphology of SiO₂ nanoparticles and TiO₂/SiO₂ nanomaterials.

Effect of cationization/or nanoparticles treatments on the UV protection properties of cotton fabrics.

UV Protection

Sifat anti UV dari katun tekstil muncul dengan adanya lapisan TiO

2

dan SiO

2

Effect of cationization/or nanoparticles treatments on the antibacterial properties of cotton fabrics.

Anti Bakteri

Nanopartikel TiO

2

dan SiO

2

berperan dalam reaksi fotokatalitik dengan

terbentuknya hole dan e

-

yang akan bereaksi mendegradasi protein yang

(A) Decolorization of MB dye on cotton fabric surface

(B) UV–vis absorption spectra of decolourization of methylen blue (10 mg/l) after 1 h

UV-irradiation.

Panel (B) is untreated cotton sample

(1) Quat cationized cotton treated with TiO2 nanoparticles

(2) DADMAC cationized cotton treated with TiO2 nanoparticles

(3) Quat cationized cotton treated with TiO2/SiO2 nanomaterials

(4) DADMAC cationized cotton treated TiO2/SiO2 nanomaterials.

Schematic illustration of preparation of hydrophobic surfaces on cotton fabric.

Sifat Hidrofobik

Shows drop penetration time (TEGEWA test) for cotton fabrics before and after treatment with stearic acid as hydrophobic additive [after 2 washing cycles].

Kesimpulan

Berdasarkan teori mengenai efek nanopartikel dan aplikasi nanomaterial dalam bidang

tekstil, dapat disimpulkan bahwa :

1.

Efek ukuran nano dari suatu material berpengaruh terhadap struktur, sifat elektronik,

luas permukaan, reaktivitas dari material.

2.

Sifat material berukuran bulk akan sangat berbeda dengan material bersifat nano.

3.

Material fotokatalis sangat bdipengaruhi dengan ukuran partikel, dimana semakin nano

ukuran fotokatalis maka akan semakin reaktif.

4.

Dari hasil penelitian mengenai faktor ukuran partikel dalam fotokatalis, TiO

2

berukuran

nano sangat berpengaruh dalam terbentuknya hole dan elektron tereksitasi.

5.

Material semikonduktor sangat menarik dikembangkan sebagai fotokatalis dikarenakan