PENGARUH PENAMBAHAN DOPING SELENIUM TERHADAP SIFAT OPTIK DAN STRUKTUR KRISTAL SENG OKSIDA HASIL
BIOSINTESIS
REPOSITORY
OLEH
MEDINIAH PUTRI SIMATUPANG NIM. 1903110130
PROGRAM STUDI S-1 FISIKA JURUSAN FISIKA
FALKUTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS RIAU
2023
1 PENGARUH PENAMBAHAN DOPING SELENIUM TERHADAP SIFAT
OPTIK DAN STRUKTUR KRISTAL SENG OKSIDA HASIL BIOSINTESIS
Mediniah Putri Simatupang, Ari Sulistyo Rini*
Program S-1 Fisika FMIPA-Universitas Riau
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Riau, Pekanbaru, Riau, 28293, Indonesia.
ABSTRACT
In this study, samples of ZnO doped with Se were prepared using the biosynthetic method with matoa leaf extract. ZnO samples doped with Se were made with variations of doping addition. Optical and structural properties were characterized using UV-Vis Spectroscopy and X-ray Diffraction technique. The results of UV-Vis spectrophotometer analysis showed an absorption peak at a wavelength of 300-600 nm. The hexagonal wurtzite crystal structure with nine diffraction peaks. The effect of the addition of Se doping causes the diffraction peak to shift to a small 2θ. This Se-doped ZnO sample has the potential to be applied in solar cell.
Keywords: ZnO, Se, biosynthesis, optical properties, crystal structure
ABSTRAK
Pada penelitian ini, sampel ZnO didoping Se dipreparasi menggunakan metode biosintesis dengan ekstrak daun matoa. Sampel ZnO didoping Se dibuat dengan variasi penambahan doping. Sifat optik dan struktur dikarakterisasi menggunakan Spektroskopi UV-Vis dan teknik Difraksi Sinar-X. Hasil analisa spektrofotometer UV-Vis menunjukkan adanya puncak serapan pada panjang gelombang 300-600 nm. Struktur kristal berbentuk heksagonal wurtzite dengan sembilan puncak difraksi. Pengaruh penambahan doping Se menyebabkan puncak difraksi bergeser ke 2θ yang kecil. Sampel ZnO didoping Se ini berpotensi diaplikasikan pada sel surya.
Kata kunci: ZnO, Se, biosintesis, sifat optik, struktur kristal
2 PENDAHULUAN
Seng oksida (ZnO) merupakan material semikonduktor yang memiliki celah pita lebar (3.37 eV) dan energi ikat eksitasi tinggi (60 meV). Namun, ZnO memiliki luas permukaan yang kecil dan celah pita energi yang tidak sesuai bila diaplikasikan pada spektrum cahaya tampak (Sukri et al., 2021). Oleh karena itu untuk meningkatkan sifat fisis ZnO, dilakukan pendopingan dengan berbagai material pengotor.
Hal ini bertujuan untuk memperoleh karakteristik baru, seperti mengubah sifat optik dan struktur kristal.
Selenium (Se) dipilih karena sifat kimianya yang baik dan kemudahannya dalam proses sintesis Se/ZnO (Ifijen et al., 2022).
Sintesis nanopartikel ZnO pada umumnya dilakukan dengan metode fisika dan kimia. Belakangan ini, terdapat metode alternatif dengan memanfaatkan ekstrak tanaman yang dikenal sebagai biosintesis. Metode biosintesis ini memiliki keunggulan seperti ramah lingkungan, berbiaya rendah serta lebih mudah dilakukan dan proses ekstraksinya lebih cepat, dimana ekstrak tanaman bertindak sebagai capping dan agen stabilisator pengarah bentuk nanopartikel (Trung et al., 2021).
Pembentukan nanopartikel material memerlukan pemanasan untuk memulai nukleasi partikel.
Pemanasan secara konvensional dinilai kurang efesien karena memerlukan waktu pengerjaan yang lama dan tidak menghasilkan distribusi nanopartikel yang seragam (Vialkova et al., 2021). Oleh karena itu, banyak peneliti beralih ke proses pemanasan yang lebih modern dan hanya memerlukan waktu pengerjaan yang singkat yaitu dengan teknik iradiasi gelombang mikro. Selain itu,
metode ini dapat menjaga material dengan kemurnian yang tinggi (Wojnarowicz et al., 2020). Metode iradiasi gelombang mikro dinilai lebih baik, terutama karena menghasilkan nanopartikel yang lebih seragam dan tingkat pemanasan yang lebih baik jika dibandingkan dengan metode konvensional.
Pada penelitian ini, pembuatan nanopartikel ZnO akan dilakukan dengan penambahan doping Se dengan metode biosintesis berbasis iradiasi gelombang mikro menggunakan ekstrak daun matoa.
Biosintesis nanopartikel ZnO didoping Se dianalisa sifat optik dan struktur kristal menggunakan spektroskopi UV-Vis dan difraksi sinar-X.
1. METODE PENELITIAN 2.1 Biosintesis ZnO didoping Se
(Se/ZnO)
Se/ZnO disintesis dengan mencampurkan 20 mL ekstrak daun matoa dengan 0,5 M larutan Zn(NO3)2.6H2O. Ekstrak dibuat dengan merebus daun matoa selama 10 menit. Doping Se dibuat dengan menambahkan 0,472 gram serbuk Se dan NaBH4. Kemudian diaduk dengan kecepatan 1000 rpm hingga homogen dan diiradiasi menggunakan oven microwave selama 5 menit.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Sifat Optik
Spektrum absorbansi dari sampel dengan variasi persentase doping Se dapat dilihat pada Gambar 1. Berdasarkan spektrum absorbansi
UV-Vis, sampel Se/ZnO
menunjukkan penyerapan yang kuat pada panjang gelombang 300-360 nm. Spektrum ini mengkonfirmasi
3 terbentuknya ZnO (Pauzi et al.,
2019).
Gambar 1 Spektrum absorbansi sampel Se/ZnO
Ini menunjukkan bahwa terjadinya reaksi penggabungan antara ZnO dengan Se, sehingga nilai puncak penyerapan semakin kecil.
Hasil spektrofotometer UV-Vis membuktikan sintesis Se/ZnO menggunakan ekstrak daun matoa berhasil dilakukan.
3.2 Struktur Kristal
Pola difraktogram sampel Se/ZnO memiliki sembilan puncak dengan puncak tertinggi pada bidang (101) yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Pola difraktogram sampel Se/ZnO
Puncak difraksi Se/ZnO pada bidang (100), (002), (101), (012), (110), (103), (200), (112), (201) memberikan informasi bahwa struktur kristal berbentuk wurtzite heksagonal (Harun et al., 2019).
Pola XRD pada Se/ZnO tidak memperlihatkan fasa kristal yang berbeda dari ZnO murni, yang artinya tidak terjadi perubahan fasa kristal setelah dilakukan penambahan doping unsur Se.
4. KESIMPULAN
Sampel Se/ZnO hasil biosintesis menggunakan ekstrak daun matoa berhasil dilakukan dengan memiliki serapan optik yang baik pada rentang panjang gelombang 300-360 nm.
ZnO dikonfirmasi memiliki struktur kristal berbentuk heksagonal wurtzite dengan puncak tertinggi pada bidang (101).
REFERENSI
Harun, Z., Ahmad, R. A., Othman, M. H. D., Basri, H., Yunos, M.
Z., Ahmad, A., Mohd Akhair, S.
H., Abd Rashid, A. Q., Azhar, F. H., Alias, S. S., & Ainuddin, A. R. (2019). Biosynthesis of zinc oxide nanoparticles by using fruits extracts of Ananas Comosus and its antibacterial activity. Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences, 15(2).
Ifijen, I. H., Maliki, M., & Anegbe, B. (2022). OpenNano Synthesis , photocatalytic degradation and antibacterial properties of selenium or silver doped zinc oxide nanoparticles : A detailed review. OpenNano, 8(7).
Pauzi, N., Zain, N. M., & Yusof, N.
A. A. (2019). Microwave-
4 assisted Synthesis of ZnO
Nanoparticles Stabilized with Gum Arabic: Effect of
microwave irradiation time on ZnO nanoparticles size and morphology. Bulletin of
Chemical Reaction Engineering Catalysis, 14(1).
Sukri, S. N. A. M., Shameli, K., Mohamed Isa, E. D., & Ismail, N. A. (2021). Green Synthesis of Zinc Oxide-Based
Nanomaterials for
Photocatalytic Studies: A Mini Review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1051(1).
Trung, H. Le, Nguyen, V. P., Huong Nguyen, T., Hoang, D., & Hoa Tran, T. (2021). Advancement of Microwave-Assisted
Biosynthesis for Preparing Au Nanoparticles Using
Ganoderma lucidum Extract and Evaluation of Their Catalytic Reduction of 4-Nitrophenol.
ACS Omega, 6(47).
Vialkova, E., Obukhova, M., &
Belova, L. (2021). Microwave irradiation in technologies of wastewater and wastewater sludge treatment: A review.
Water (Switzerland), 13(13).
Wojnarowicz, J., Chudoba, T., &
Lojkowski, W. (2020). A review of microwave synthesis of zinc oxide nanomaterials:
Reactants, process parameters and morphoslogies.
Nanomaterials, 10(6).
