MODIFIKASI TiO2 DENGAN SiO2 DARI TONGKOL JAGUNG MELALUI KALSINASI SEBAGAI
FOTOKATALIS WATER SPLITTING
PROPOSAL PENELITIAN
Sebagai syarat untuk dilakukannya seminar usul penelitian Oleh:
Yuni Melwani NIM.2030802039
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI RADEN FATAH PALEMBANG PALEMBANG
2025
menyelesaikan proposal skripsi ini yang berjudul
“Modifikasi TiO2 Dengan SiO2 Dari Tongkol Jagung Sebagai Melalui Metode Kalsinasi Sebagai Fotokatalis Water Splitting”
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Strata 1 (S1) pada Universitas Islam Negeri Raden Fatah Palembang. Penulisan proposal skripsi i ni tidak akan terwujud serta tidak lepas dari bantuan, dukungan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Siti Rodiah, S. Pd, M. Si dan Ibu Suci Permata Sari, S.Pd, M.Si karena telah membimbing dan telah banyak berkontribusi ide dalam pembutan proposal ini.
Penulis sangat menyadari bahwa skripsi ini masih sangat jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak untuk perbaikan skripsi ini di masa yang akan mendatang. Semoga skripsi ini dapat memberikan banyak manfaat bagi semua pihak yang membutuhkan maupun yang
ii
membaca dan semoga memberikan khasana ilmu pengetahuan khususnya bagi penulis.
Demikian kata pengantar ini saya sampaikan. Terima kasih.
Palembang, Maret 2025
Penulis
iii
SEBAGAI FOTOKATALIS WATER SPLITTING
Oleh:
Yuni Melwani NIM: 2030802039
Disetujui untuk Seminar Usul Penelitian Skripsi
Pembimbing 1 Pembimbing 2
Siti Rodiah, S. Pd., M. Si NIP. 199106142023212040
Suci Permata Sari, S. Pd., M. Si NIDN. 2019019301
Mengetahui
Ketua Program Studi Kimia
Dr. Elfira Rosa Pane, M.Si NIP: 198110232009122004
iv
DAFTAR ISI
KATA PENGATAR...ii
HALAMAN PERSETUJUAN...iv
DAFTAR ISI...v
DAFTAR GAMBAR...vi
BAB I PENDAHULUAN...1
1.1 Latar Belakang...1
1.2 Rumusan Masalah...4
1.3 Tujuan Penelitian...5
1.4 Manfaat Penelitian...5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...7
2.1 Efek Rumah Kaca...7
2.2 Penyebab Efek Rumah Kaca...7
2.3 Penanggulangan Efek Rumah Kaca...8
2.4 Energi Alternatif...9
2.5 Hidrogen Sebagai Energi Alternatif...10
2.7 Titanium Dioksida (TiO2) Sebagai Suport Katalis. 13
BAB III METODE PENELITIAN...21
3.1 Waktu Dan Tempat...21
3.2 Alat dan Bahan...21
3.3 Prosedur Penelitian...22
v
Gambar 3. Rangkaian Alat Reaktor Fotokatalisis...24
vi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Energi adalah faktor penting dalam mencapai pembangunan berkelanjutan. Sumber energi global telah mengalami beberapa perubahan signifikan, dengan penggunaan energi fosil ini berdampak akan semakin meningkat berkontribusi pada kenaikan emisi gas rumah kaca. (Diperbaiki kalimatnya) Efek rumah kaca ini disebabkan karena peningkatan konsentrasi gas karbon dioksida (CO2) dan gas-gas lainnya di atmosfer. Peningkatan konsentrasi CO2 ini terjadi karena pembakaran bahan bakar minyak (BBM), batu bara, dan bahan bakar organik lainnya.
1. Mengenai energi, 2. Pada kesehatan iklim 3. Ramah lingkungan 4. Salah satunya hydrogen
Urutkan mulai dari penyebab ke Solusi
Efek rumah kaca dapat mempengaruhi kualitas udara dan berkontribusi terhadap masalah kesehatan masyarakat [1]. Energi fosil masih mendominasi penyediaan energi primer Indonesia hingga tahun 2050[2], sehingga jumlah bahan bakar fosil di bumi terbatas dan kemungkinan akan
1
habis dalam waktu dekat jika tindakan konservasi yang tepat tidak dilakukan. Oleh karena itu, diperlukan energi terbarukan yang ramah lingkungan sebagai upaya untuk mengurangi dampak negatif dari penggunaan energi fosil.
Salah satunya energi terbarukan adalah hidrogen yang dapat dihasilkan dari molekul air melalui proses pemisahan air (Water Splitting) [3], [4]. Pentingnya hydrogen
Hidrogen telah dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan listrik melalui reaksi elektrokimia, dan efisiensi konversi energinya sangat tinggi. Di dalam sel bahan bakar, hidrogen (H₂) bereaksi dengan oksigen (O₂) untuk menghasilkan listrik, air (H₂O), dan panas. Ketika hidrogen dan oksigen bereaksi di udara hanya menghasilkan air, tanpa adanya polutan lainnya, sehingga hidrogen dianggap sebagai energi yang zero emisi. Oleh karena itu, teknologi ini dianggap sebagai langkah penting dalam upaya konservasi energi dan ramah lingkungan. Perbaiki kalimat
Hidrogen dihasilkan melalui reaksi Water Splitting secara fotokatalitik menggunakan fotokatalis yang memiliki karakteristik antara lain stabilitas tinggi; tahan korosi; harga murah dan ketersediaan yang memadai; pita konduksi minimum di atas tingkat elektrokimia reduksi air; pita
3
valensi maksimum di bawah tingkat elektrokimia oksidasi air; memiliki absortivitas efektif sesuai dengan celah pita dalam rentang energi foton 1,6-1,9 eV [5]. Contoh fotokatalis yang sudah dikembangkan antara lain Cu2O/TiO2
[6],ZnO [7],Rh/TiO2–SiO2 [8].
Pada penelitian ini dimodifikasi katalis TiO2 dengan SiO2 dari limbah biomassa sebagai support katalis. Tongkol jagung merupakan limbah biomassa yang potensial sebagai sumber silika dengan kandungan silika lebih dari 60% [9].
Peneliti sebelumnya melaporkan bahwa hasil kalsinasi tongkol jagung diperoleh silika sebesar 67.41% [10].
Pada proses fotokatalitik, semikonduktor TiO₂ memiliki beberapa keistimewaan antara lain menyerap sinar UV (≤390 nm) yang memiliki kelebihan energi gap yang relative atau lebih besar dari energi celah pitanya (3,2 eV), sehingga cocok untuk dimanfaatkan sebagai fotokatalis. TiO
2 memiliki kelemahan signifikan sebagai katalis heterogen, yaitu luas permukaan spesifik yang kecil, efisiensi kuantum yang rendah, serta kemampuan adsorpsi yang kurang memadai, demikian banyak penelitian tetap berfokus pada reaksi katalitik dengan menggunakan TiO2 sebagai bahan
pendukung, sehingga untuk meningkatkan kinerja bahan fotokatalis tersebut, penelitian lanjutan dilakukan dengan menambahkan SiO2 ke dalam komposit TiO2. Tujuan dari penambahan ini adalah untuk meningkatkan efektivitas katalitik serta memahami perubahan karakteristik yang akan terjadi[11].
Dalam penelitian ini, proses Water Splitting untuk menghasilkan hidrogen akan dilakukan dengan menggunakan fotokatalis TiO2 yang didukung oleh SiO2
yang diperoleh dari abu tongkol jagung. Fotokatalis yang dihasilkan dianalisis menggunakan FT-IR untuk mengidentifikasi karakteristik gugus fungsi yang terdapat pada permukaan fotokatalis, XRD untuk mengidentifikasi struktur yang terbentuk kristal, dan SEM digunakan untuk mengamati dan menganalisis morfologi serta struktur permukaan material dengan resolusi tinggi. Produk hidrogen yang dihasilkan kemudian akan dikonfirmasi melalui MQ-8.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari dilakukannya penelitian ini antara lain :
5
1. Bagaimanakah karakteristik fotokatalis TiO2 setelah dimodifikasi dengan SiO2 dari tongkol jagung?
2. Bagaimanakah aktivitas fotokatalis TiO2/SiO2 pada reaksi water splitting yang menghasilkan gas hidrogen?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun Tujuan dari dilakukannya penelitian ini antara lain:
1. Untuk mengetahui bagaimana penambahan SiO2
dapat mempengaruhi karakteristik fotokatalis TiO2
dan potensi penerapannya dalam berbagai bidang teknologi.
2. Untuk menilai efisiensi dan potensi fotokatalis TiO2/SiO2 sebagai kandidat yang menjanjikan dalam produksi gas hidrogen sebagai sumber energi terbarukan.
3. 1.4 Manfaat Penelitian
Adapun Masalah dari dilakukannya penelitian ini antara lain:
1. Mengolah abu tongkol jagung menjadi fotokatalis TiO2/SiO2 melalui proses kalsinasi merupakan salah satu alasan untuk memanfaatkan energi berbasis hidrogen,
yang tidak hanya disebabkan oleh densitas energinya yang lebih tinggi dibandingkan bahan bakar konvensional.
2. Fotokatalis TiO2/SiO2 yang dihasilkan dapat digunakan untuk memisahkan air guna menghasilkan hidrogen, sebagai sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Efek Rumah Kaca
Efek rumah kaca merupakan proses di mana radiasi matahari masuk dan terperangkap di atmosfer karena gas rumah kaca (GRK), yang mengakibatkan peningkatan suhu permukaan bumi. Efek merupakan konsekuensi yang dapat bersifat positif atau negatif dari suatu tindakan. Rumah kaca dianalogikan dengan bumi yang dikelilingi oleh kaca. Panas matahari menembus kaca ini sebagai radiasi gelombang pendek, sebagian diserap oleh bumi dan sisanya dipantulkan kembali ke angkasa sebagai radiasi gelombang panjang.
Namun, panas yang seharusnya dipantulkan kembali ke angkasa terperangkap di dalam bumi, mirip dengan proses di rumah kaca (green house) di bidang pertanian, di mana kaca berfungsi menahan panas untuk menghangatkan atau menstabilkan suhu di dalamnya [12].
2.2 Penyebab Efek Rumah Kaca
Efek rumah kaca disebabkan oleh peningkatan konsentrasi gas karbon dioksida (CO2) dan gas-gas lainnya di atmosfer. Peningkatan konsentrasi CO2 ini terjadi karena pembakaran bahan bakar minyak (BBM), batu bara, dan bahan bakar organik lainnya yang melebihi kapasitas tumbuhan dan laut untuk menyerapnya [13].
7
Selain gas CO2, gas-gas lain yang dapat menyebabkan efek rumah kaca meliputi dinitrogen oksida (N2O) dan beberapa senyawa organik seperti metana (CH4) dan klorofluorokarbon (CFC). Gas-gas ini memainkan peran penting dalam meningkatkan efek rumah kaca, yang mengakibatkan peningkatan suhu permukaan bumi dan menyebabkan perubahan iklim yang sangat ekstrem [14].
2.3 Penanggulangan Efek Rumah Kaca
Untuk mengatasi efek rumah kaca, perlu dilakukan upaya untuk mengurangi konsentrasi gas rumah kaca. Beberapa langkah yang dapat diambil meliputi:
1. Mengurangi Penggunaan Bahan Bakar Fosil
a. Mengurangi penggunaan kendaraan bermesin bakar dalam kehidupan sehari-hari.
b. Mendorong penggunaan transportasi berbasis energi terbarukan.
2. Meningkatkan Penggunaan Energi Terbarukan
a. Mempromosikan dan menerapkan penggunaan sumber energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin.
b. Berinvestasi dalam teknologi energi bersih untuk mengurangi ketergantungan pada energi fosil.
9
3. Pengelolaan Sampah yang Berkelanjutan
a. Menerapkan praktik daur ulang dan pengelolaan sampah yang efisien.
b. Mengurangi produksi sampah plastik dengan mempromosikan penggunaan alternatif yang ramah lingkungan.
Kesadaran masyarakat tentang dampak efek rumah kaca sangat penting dan tidak boleh diabaikan. Edukasi dan peningkatan kesadaran publik mengenai pentingnya menjaga keseimbangan lingkungan juga merupakan langkah penting dalam upaya penanggulangannya [15].
2.4 Energi Alternatif perlu dibahas atau tidak ?
Energi memainkan peran penting dalam proses pembangunan, yang pada akhirnya bertujuan untuk mencapai tujuan sosial, ekonomi, dan lingkungan, serta mendukung kegiatan ekonomi nasional. [16]. Energi adalah elemen vital bagi kelangsungan hidup di bumi, karena hampir setiap aktivitas bergantung pada ketersediaannya.
Sumber utama energi saat ini, bahan bakar fosil, semakin menipis, sementara permintaan energi terus meningkat akibat pertumbuhan populasi. Di Indonesia, ketergantungan pada bahan bakar fosil sangat tinggi. Menurut data dari
Kementerian ESDM, pada tahun 2016, sumber energi terbesar berasal dari minyak bumi (sekitar 41,73%), diikuti oleh batubara (sekitar 30,48%) dan gas bumi (sekitar 23,37%). Ketidakseimbangan antara konsumsi dan produksi bahan bakar fosil mendorong pengembangan energi alternatif untuk mengimbangi kebutuhan energi yang terus meningkat. Upaya penyediaan energi terbarukan saat ini sedang berlangsung Topik yang menjadi perhatian para peneliti adalah produksi hidrogen sebagai salah satu bentuk energi alternatif.
2.5 Hidrogen Sebagai Energi Alternatif
Hidrogen merupakan energi alternatif sebagai bahan bakar yang dapat dikembangkan menjadi sumber energi terbarukan yang mendukung pertumbuhan ekonomi bangsa.
Hidrogen menjadi fokus pengembangan sebagai bahan bakar ramah lingkungan yang berpotensi menggantikan bahan bakar fosil. Produksi hidrogen melalui elektrolisis air telah menjadi perhatian, meskipun teknologi ini telah ada selama sekitar 200 tahun, kontribusinya terhadap total produksi hidrogen hanya sekitar 4% karena rendahnya efisiensi proses produksinya [17]. Namun, dampak dari penggunaan bahan bakar fosil ini adalah menghasilkan
11
hidrogen dengan tingkat kemurnian yang rendah dan menghasilkan gas rumah kaca yang berbahaya sebagai hasil sampingnya. Salah satu alternatif menarik untuk menggantikan produksi energi berbasis bahan bakar fosil adalah produksi hidrogen dari air, yang merupakan metode ramah lingkungan. Proses elektrolisis air dapat menghasilkan hidrogen dan oksigen murni dengan tingkat kemurnian yang tinggi (99,999%). Hidrogen dianggap sebagai pembawa energi bersih karena saat dibakar hanya menghasilkan air sebagai produk sampingannya.
Pengembangan penggunaan air untuk produksi hidrogen memiliki potensi besar. Proses elektrolisis untuk menghasilkan hidrogen dari air dianggap lebih mudah dan sederhana dibandingkan dengan metode lainnya [18].
2.6 Fotokatalis Water Splitting
Fotokatalis adalah zat yang dapat mempercepat reaksi kimia ketika terkena cahaya dengan bantuan katalis[19].
Photochemical water splitting adalah proses pemisahan molekul air (H₂O) menjadi gas hidrogen (H₂) dan oksigen (O₂) dengan memanfaatkan fotokatalis dan energi dari cahaya matahari[20]. Proses ini termasuk reaksi fotokatalitik, dimana fotokatalis menyerap energi cahaya
untuk memicu reaksi kimia yang mengubah air menjadi digunakan sebagai sumber energi bersih, karena proses ini hanya membutuhkan air dan sinar matahari tanpa menghasilkan polutan. Oleh karena itu, teknologi fotokatalitik untuk memecah air dipandang sebagai salah satu metode paling ramah lingkungan untuk memproduksi energi yang mendukung keberlanjutan kehidupan manusia[21]. Dalam sistem water splitting, semikonduktor yang digunakan sebagai fotokatalis harus memenuhi beberapa kriteria, salah satunya memiliki nilai celah pita atau band gap lebih dari 1,23 eV. Pita valensi semikonduktor harus berada pada potensial yang lebih negatif dari pada potensial reduksi H+ menjadi hidrogen dan lebih positif dari pada potensial oksidasi H₂O menjadi oksigen. Ketika semikonduktor terpapar cahaya, seperti cahaya matahari, pasangan elektron dan hole terbentuk. Elektron tersebut kemudian bereaksi dengan ion H+ untuk menghasilkan gas hidrogen, sementara hole bereaksi dengan air menghasilkan ion H+ dan oksigen. Semikonduktor yang digunakan sebagai fotokatalis antara lain adalah TiO₂.
Titanium oksida (TiO₂) adalah semikonduktor yang sering digunakan sebagai fotokatalis karena keunggulan-
13
keunggulannya, seperti stabilitas tinggi, kelimpahan yang melimpah, dan toksisitas yang rendah[22]. TiO₂ memiliki celah pita atau band gap yang cukup lebar (3,0-3,2 eV), sehingga memerlukan sinar UV untuk eksitasi. Hal ini menyebabkan hanya sebagian kecil dari spektrum matahari yang dapat diserap, dan tingkat rekombinasi antara elektron dan hole yang tinggi [23].
2.7 Titanium Dioksida (TiO2) Sebagai Katalis
Titanium Oksida (TiO2) telah diusulkan sebagai opsi bahan pendukung alternatif untuk katalis heterogen karena kemampuan luas permukaannya yang tinggi untuk menjaga stabilitas katalis dalam struktur mesoporinya. Katalis logam yang terdukung oleh TiO2 telah menarik perhatian karena nanopartikel TiO2 menunjukkan aktivitas yang tinggi dalam berbagai reaksi reduksi dan oksidasi pada suhu dan tekanan yang rendah. Katalis heterogen yang didukung oleh TiO2
menunjukkan potensi tinggi dalam berbagai aplikasi seperti fotokatalisis, elektroda untuk sel surya basah, sintesis bahan kimia halus, dan bidang lainnya, berkat sifat-sifatnya yang telah disebutkan. Material ini menunjukkan ketahanan mekanis dan stabilitas yang baik bahkan dalam lingkungan
yang bersifat asam dan oksidatif, membuatnya menjadi pilihan utama sebagai bahan pendukung katalis heterogen.
Namun, TiO2 memiliki beberapa kelemahan signifikan sebagai katalis heterogen. Keterbatasan ini mencakup luas permukaan spesifik yang kecil, efisiensi kuantum yang rendah, serta kemampuan adsorpsi yang kurang memadai, demikian banyak penelitian tetap berfokus pada reaksi katalitik dengan menggunakan TiO2 sebagai bahan pendukung [24].
Titanium dioksida (TiO₂) juga merupakan material semikonduktor yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, salah satunya sebagai fotokatalis dalam proses pemisahan air menjadi hidrogen dan oksigen melalui reaksi fotokimia. Proses ini melibatkan pemanfaatan cahaya untuk memecah molekul air, yang berpotensi menjadi metode ramah lingkungan dalam produksi hidrogen sebagai sumber energi. TiO₂ menjadi pilihan utama karena beberapa sifat unggulannya, seperti stabilitas kimia yang tinggi sehingga tidak mudah terdegradasi selama reaksi, ketersediaannya yang melimpah di alam sehingga ekonomis, dan toksisitasnya yang rendah sehingga aman untuk lingkungan [22].
15
2.8 Silika Dioksida (SiO2) Sebagai Support Katalis Silika merupakan material yang sering kali digunakan dalam fotokatalis, baik yang murni maupun komposit. Silika atau silikon dioksida dengan rumus kimia SiO₂, yang sangat mudah ditemukan di alam. Semikonduktor SiO2 memiliki kelarutan yang sangat rendah dalam air, yaitu 0,079 g/L, serta sifat hidrofilik. Dengan indeks bias tinggi sebesar 1,458 dan titik lebur antara 1600-1725°C, SiO2 memiliki stabilitas termal yang tinggi [25]. Senyawa terkait SiO₂, seperti silika, merupakan kandidat yang menjanjikan untuk dukungan katalis.SiO₂ merupakan bahan netral yang terkenal untuk support katalis, dan berbagai jenis SiO₂ telah diterapkan sebagai support katalis[26].
2.9 Karakterisasi Material
2.9.1 Scanning Electron Microscopy (SEM) cari reservasi penelitian orang
Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan salah satu jenis mikroskop elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menghasilkan gambaran profil permukaan atau morfologi suatu material. Morfologi permukaan yang terbentuk dipelajari dengan menggunakan SEM [27].
Prinsip kerja SEM melibatkan penembakan permukaan
material dengan berkas elektron berenergi tinggi. Proses ini mensyaratkan permukaan material bersifat konduktif agar interaksi elektron dapat menghasilkan citra yang optimal.
Jika material yang akan dianalisis tidak bersifat konduktif, permukaannya harus dilapisi terlebih dahulu dengan lapisan material konduktif untuk memungkinkan analisis[28].
Kemajuan dalam teknologi Scanning Electron Microscopy telah membuka peluang untuk memindai area yang lebih luas sekaligus mengumpulkan data dalam jumlah besar. Data ini dapat digunakan untuk menganalisis karakteristik sampel, seperti menghitung jumlah objek dan memperoleh statistik terkait. Salah satu manfaat utamanya adalah menghasilkan citra morfologi yang memungkinkan penentuan distribusi ukuran objek[29].
Pada dasarnya, SEM memanfaatkan sinyal yang dihasilkan dari interaksi elektron dengan sampel. Sinyal tersebut dapat berupa elektron pantul atau elektron sekunder yang digunakan untuk membentuk citra permukaan. Berikut adalah skema alat yang digunakan pada Gambar 1.
17
Pada pengambilan data menggunakan SEM sampel bubuk terlebih dahulu diletakkan pada specimen holder dan dimasukkan ke dalam ruang spesimen (specimen chamber).
Setelah itu, SEM siap dioperasikan. Setiap sampel dianalisis melalui metode analisis area. Sinar elektron dihasilkan dari electron gun dan diarahkan menuju sampel. Proses ini menggunakan sistem electron optic column untuk memfokuskan sinar elektron sebelum mengenai permukaan sampel. Ketika sinar elektron menyentuh sampel, terjadi interaksi antara elektron dan materi sampel. Interaksi ini menghasilkan sinyal yang kemudian dideteksi dan diubah menjadi citra topografi oleh SEM serta data spektral oleh
Gambar 1. Prinsip Kerja SEM
analisis EDX (Energy Dispersive X-ray). SEM mampu memberikan informasi mendalam tentang topologi permukaan dengan resolusi hingga 100 Å (10 nanometer) dan memiliki kemampuan pembesaran mulai dari 10 hingga 3 juta kali. Selain itu, SEM menawarkan depth of field yang baik, berkisar antara 4 hingga 0,4 mm, sehingga memungkinkan visualisasi detail permukaan yang tinggi meskipun penggunaannya terbatas pada jenis analisis tertentu [25].
2.9.2 X-ray Diffraction (XRD) cari reverensi
Difraksi sinar-X (XRD) adalah teknik analisis non- destruktif yang sangat efektif untuk mengkarakterisasi material kristalin. Metode ini memberikan informasi penting mengenai struktur, orientasi, ukuran kristal, dan fase material [30]. XRD menghasilkan suatu grafik informasi tentang kristal yang menyusun suatu objek. Pada X-ray Diffraction, sinar-X yang memiliki sifat elastis akan dihamburkan oleh atom-atom dalam kisi periodik, dan akan menghasilkan interferensi konstruktif yang membentuk pola difraksi [31].
Fungsi difraksi sinar-X adalah untuk mengkonfirmasi senyawa yang telah terbentuk merupakan silika (SiO2) atau
19
bukan[32]. Sinar-X memiliki panjang gelombang antara 10-
10 - hingga 10-8meter dengan rentang 0,3-2,5 Amstrom yang digunakan untuk difraksi sinar X. Sifat penetrasi tinggi dari sinar ini memungkinkan identifikasi periodisitas struktur kristal dalam material.
2.9.3 Spektrofotometer FT-IR
Spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FT-IR) adalah metode analisis yang digunakan untuk mendeteksi struktur molekul suatu senyawa dengan cara mengidentifikasi gugus fungsi yang membentuk senyawa tersebut. FT-IR beroperasi berdasarkan prinsip interaksi antara sinar inframerah dan sampel yang dianalisis. Interaksi ini menyebabkan penyerapan radiasi pada bilangan gelombang tertentu, yang berhubungan dengan energi transisi antara berbagai tingkat vibrasi dalam molekul [33].
FTIR dikenal cepat, akurat, dan sensitif [34]. Perubahan pola pita serapan mencerminkan perubahan komposisi material.
Alat ini bermanfaat untuk mengkarakterisasi bahan, mendeteksi kontaminan, mengidentifikasi aditif, serta dekomposisi dan oksidasi[35]. Hasil FTIR pada Gambar 2 menunjukkan contoh vibrasi gugus pada silika yang diisolasi dari limbah tongkol jagung.
Spektra FTIR silika hasil sintesis
Gambar 2 menunjukkan beberapa pola serapan: pita lebar pada 3458,256 cm ¹ mengindikasikan vibrasi hidroksi (-⁻ OH) pada silanol (Si-OH), sedangkan pita pada 1189,062 cm ¹ menunjukkan vibrasi ulur asimetri Si-O pada siloksan⁻ (Si-O-Si). Vibrasi tekuk -OH pada silanol muncul di 668,259 cm ¹, dan pada 550,043 cm ¹ terlihat vibrasi tekuk⁻ ⁻ siloksan. Secara umum, spektra ini mengidentifikasi keberadaan gugus silanol dan siloksan [32].
Gambar 2. Hasil Spektra FT-IR silika hasil sintesis Tongkol Jagung
BAB III
METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat
Penelitian ini membahas Modifikasi TiO2 dengan SiO
2 Dari Tongkol Jagung Sebagai Fotokatalis Untuk Water Splitting. Proses kalsinasi dilakukan pada bulan Februari 2024 di Laboratorium Universitas Islam Negeri Raden Fatah Palembang.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah kaca arloji,cawan porselin, gelas beker 500 mL, gelas beker 50 mL, labu ukur 100 mL, corong gelas, gelas ukur 10 mL, mortal, pipet tetes, magnetic stirrer, pengaduk kaca, spatula, neraca analitik (Metter Toledo), oven (merk memmert), furnace, indikator universal, lampu UV, sensor MQ-8, Spectrometer X-Ray Diffraction (XRD), dan Scanning Electron Microscopy (SEM), fourier-transform infrared spectrometer (FT-IR).
3.2.2 Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan fotokatalis adalah TiO2, abu tongkol jagung, PEG 6000,dan Aquadest, NaOH 1 M, HCl 1 M.
21
3.3.1 Preparasi SiO2 dari tongkol jagung [36].
Tongkol jagung dipotong menjadi bagian kecil-kecil, kemudian dicuci dengan air bersih. Setelah itu, tongkol jagung dikeringkan dibawah sinar matahari hingga kadar airnya berkurang, lalu proses selanjutnya tongkol jagung yang sudah kering kemudian dibakar untuk menghasilkan arang. Diperbaiki kalimat yang lebih jelas
Kenapa ga difurnace saja?
3.3.2 Sintesis Silika Secara Kalsinasi
Sebanyak 50gram arang hasil pembakaran tongkol jagung ditimbang dan kemudian dibakar dalam furnace pada suhu 500°C selama 4 jam hingga menjadi abu. Abu hasil kalsinasi kemudian digerus dan diayak dengan saringan 100 mesh, lalu dicuci dengan larutan HCl 1M menggunakan magnetic stirrer pada suhu 70°C selama 2 jam. Setelah itu, abu yang sudah dicuci dibilas dengan aquades hingga mencapai pH netral dan dikeringkan di oven pada suhu 110°C selama 2 jam. Sebanyak 5gram abu tongkol jagung direfluks dengan 50 mL NaOH 1M pada suhu 70°C selama 3 jam.Ditambahkan dioven pada suhu brp ? Hasil ekstraksi kemudian disaring dan dikeringkan dioven hingga kadar airnya berkurang. Selanjutnya, hasil yang diperoleh
23
ditimbang dan dikarakterisasi menggunakan XRD dan FTIR. Knp idak di sem ?
3.3.3 Sintesis TiO2-SiO2 [38].
Sebanyak 10gram campuran TiO2, SiO2, dan PEG 6000 dengan perbandingan 2:1:1 ditimbang terlebih dahulu.
Campuran tersebut kemudian dimasukkan ke dalam gelas kimia dan dilarutkan dengan 50 ml aquadest sambil diaduk menggunakan pengaduk magnetik pada suhu 400℃ selama satu jam dengan kecepatan 200 rpm hingga menjadi larutan berwarna putih. Setelah itu, larutan dikeringkan dalam oven pada suhu 100℃. Hasilnya kemudian dianalisis menggunakan SEM, FTIR dan XRD. Invernasi itu apa?
3.3.4 Sintesis Hidrogen Fotokatalis TiO2-SiO2 [39], [40].
kalimat yang lebih jelas
Fotokatalis TiO2-SiO2 dan reaktor fotokatalitik disiapkan dengan menggunakan lampu UV sebagai sumber energi. Jelaskan prosedur yang lebih jelas .Hidrogen dihasilkan dalam reaktor tabung yang tertutup dengan variasi 0,1 ,0,15, 0,20, 0,25, 0,30, dan 0,35, sebanyak 100 mL air ditambahkan ke dalam reaktor fotokatalitik, lalu fotokatalis TiO2-SiO2 dimasukkan ke dalam reaktor tersebut.
Proses fotokatalisis dilakukan selama satu jam pada suhu
proses sintesis diuji menggunakan sensor MQ-8. Sensor ini terhubung dengan mikrokontroler Arduino Uno atmega 328p serta komputer. Sebelum digunakan, sensor MQ-8 dikalibrasi menggunakan hidrogen murni dengan kemurnian 99,99%.
Gambar 3. Rangkaian Alat Reaktor Fotokatalisis
DAFTAR PUSTAKA
[1] H. Sasana, P. Kusuma, and Y. Setyaningsih, “The Impact of CO2 Gas Emissions on Government Expenditure of Health Sector in Indonesia,” E3S Web Conf., vol. 125, no. 201 9, pp.
2–5, 2019, doi: 10.1051/e3sconf/201912504004.
[2] A. E. Setyono and B. F. T. Kiono, “Dari Energi Fosil Menuju Energi Terbarukan: Potret Kondisi Minyak dan Gas Bumi Indonesia Tahun 2020 – 2050,” J. Energi Baru dan Terbarukan, vol. 2, no. 3, pp. 154–162, 2021, doi:
10.14710/jebt.2021.11157.
[3] F. Gayuh, U. Dewi, M. N. Sasongko, and S. Nugroho,
“Dengan Bantuan Natural Surfactant Pada Proses,” vol. 15, no. 1, pp. 115–124, 2024, doi: 10.21776/jrm.v15i3.1413.
[4] B. Jebli, “Munich Personal RePEc Archive Does Renewable Energy Consumption and Health Expenditure Decrease Carbon Dioxide Emissions? Evidence for sub-Saharan Africa Countries,” no. 68294, 2015.
[5] M. Radecka, M. Rekas, A. Trenczek-Zajac, and K.
Zakrzewska, “Importance of the band gap energy and flat band potential for application of modified TiO2 photoanodes in water photolysis,” J. Power Sources, vol.
181, no. 1, pp. 46–55, 2008, doi:
10.1016/j.jpowsour.2007.10.082.
25
MELALUI PHOTOCATALYTIC WATER SPLITTING MENGGUNAKAN FOTOKATALIS Cu2O/TiO2,”
unnes.ac.id, 2021.
https://unnes.ac.id/mipa/2021/03/09/produksi-gas- hidrogen-melalui-photocatalytic-water-splitting- menggunakan-fotokatalis-cu2o-tio2/
[7] J. Kegel, I. M. Povey, and M. E. Pemble, “Zinc oxide for solar water splitting: A brief review of the material’s challenges and associated opportunities,” Nano Energy, vol.
54, pp. 409–428, 2018, doi: 10.1016/j.nanoen.2018.10.043.
[8] J. Wasilewska, M. Chmielarek, and W. Skupiński, “Study of Rh/TiO2–SiO2 system in photolytic water splitting,” React.
Kinet. Mech. Catal., vol. 132, no. 2, pp. 1165–1192, 2021, doi: 10.1007/s11144-020-01924-3.
[9] S. Wardiyati et al., “Pengaruh Penambahan SiO 2 …… Siti Wardiyati dkk PENGARUH PENAMBAHAN SiO 2 TERHADAP KARAKTERISTIK DAN KINERJA FOTOKATALITIK Fe 3 O 4 /TiO 2 PADA DEGRADASI METHYLENE BLUE (THE SiO 2 ADDITION EFFECT TO Fe 3 O 4 /TiO 2 PHOTOCATALYTIC CHARACTERISTIC AND PERFOR,” pp. 37–40, 2016.
[10] M. Fathurrahman, A. Taufiq, D. Widiastuti, and F. D. F.
27
Hidayat, “Sintesis dan Karakterisasi Silika Gel dari Abu Tongkol Jagung sebagai Adsorben Ion Logam Cu ( II ),” J.
Kartika Kim., vol. 3, no. 2, pp. 89–95, 2020.
[11] “September 2019,” J. Artif. Intell. Capsul. Networks, vol. 01, no. 01, pp. 34–44, 2019, doi: 10.36548/jaicn.2019.1.
[12] A. Al-Jauhari, “Efek Rumah Kaca,” Dialog, vol. 44, no. 1, pp. i–Vi, 2021.
[13] R. Pratama and K.-K. Kunci, “Efek Rumah Kaca Terhadap Bumi,” Cetak) Bul. Utama Tek., vol. 14, no. 2, pp. 1410–
4520, 2019.
[14] M.-1553-1-P. pdfrton. Martono, “Fenomena Gas Rumah Kaca,” Swara Patra, vol. 5, no. 2, pp. 78–85, 2015, [Online].
Available:
http://ejurnal.ppsdmmigas.esdm.go.id/sp/index.php/swarap atra/article/view/151
[15] A. M. Lajuardi, . Y., and . S., “Analisis Efek Rumah Kaca serta Teknologi Penanggulangan Efek Rumah Kaca yang Terbarukan,” J. Pendidikan, Sains Dan Teknol., vol. 2, no. 4, pp. 975–978, 2023, doi: 10.47233/jpst.v2i4.1316.
[16] Y. M. Alkusma, H. Hermawan, and H. Hadiyanto,
“Pengembangan Potensi Energi Alternatif Dengan Pemanfaatan Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Baru Terbarukan Di Kabupaten Kotawaringin
10.14710/jil.14.2.96-102.
[17] C. Saleh, R. Setiawan, and B. R. Parada D.P, “Pemanfaatan Energi Matahari sebagai Sumber Energi Alternatif pada Proses Produksi Hidrogen Pada Hidrofill,” J. Bumigora Inf.
Technol., vol. 2, no. 2, pp. 99–104, 2020, doi:
10.30812/bite.v2i2.913.
[18] R. Gani, S. R. Adawiah, A. Nur, and T. Andriani, “Peluang Hidrogen sebagai Bahan Bakar Alternatif di Indonesia,” pp.
58–65, 2016.
[19] R. Sathiya Priya, D. Geetha, and P. S. Ramesh,
“Photocatalytic Activity of Plant Mediated Biosynthesized Silver Nano Particles using Methyl Blue under Natural Sunlight,” Int. J. Adv. Sci. Eng. Sathiya Priya al Int. J. Adv.
Sci. Eng., vol. 1, no. 2349, pp. 17–22, 2015.
[20] K. Maeda and K. Domen, “Photocatalytic water splitting:
Recent progress and future challenges,” J. Phys. Chem. Lett.
, vol. 1, no. 18, pp. 2655–2661, 2010, doi:
10.1021/jz1007966.
[21] T. Kawawaki, Y. Kataoka, S. Ozaki, M. Kawachi, M. Hirata, and Y. Negishi, “Creation of active water-splitting photocatalysts by controlling cocatalysts using atomically precise metal nanoclusters,” Chem. Commun., vol. 57, no. 4,
29
pp. 417–440, 2021, doi: 10.1039/d0cc06809h.
[22] H. Eidsvåg, S. Bentouba, P. Vajeeston, S. Yohi, and D.
Velauthapillai, “Tio2 as a photocatalyst for water splitting—
an experimental and theoretical review,” Molecules, vol. 26, no. 6, pp. 1–30, 2021, doi: 10.3390/molecules26061687.
[23] Haris Prayudha Setyawan and Okta Suryani, “Modified Titanium Oxide with Metal Doping as Photocatalyst in Photochemical Water Splitting,” J. Sains Nat., vol. 14, no. 1, pp. 01–12, 2024, doi: 10.31938/jsn.v14i1.652.
[24] S. Bagheri, N. Muhd Julkapli, and S. Bee Abd Hamid,
“Titanium dioxide as a catalyst support in heterogeneous catalysis,” Sci. World J., vol. 2014, 2014, doi:
10.1155/2014/727496.
[25] W. Ayu and P. Kesuma, “Karakterisasi Material Berbahan Dasar Silika Resume,” Mater. Kuliah Karakterisasi Mater., pp. 1–26, 2018.
[26] Y. Sakata, Y. Tamaura, H. Imamura, and M. Watanabe, Preparation of a new type of CaSiO3 with high surface area and property as a catalyst support, vol. 162. Elsevier Masson SAS, 2006. doi: 10.1016/S0167-2991(06)80924-9.
[27] L. Juwita, “Karakteristik Material Menggunakan XRF, XRD dan SEM-EDX,” Jurnal Teknik: Media Pengembangan Ilmu dan Aplikasi Teknik, vol. 2, no. 2. pp. 177–192, 2003.
[28] L. A. Didik, “PENENTUAN UKURAN BUTIR KRISTAL CuCr0,98Ni0,02O2 DENGAN MENGGUNAKAN X-RAY DIFRACTION (XRD) DAN SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM),” Indones. Phys. Rev., vol. 3, no. 1, pp. 6–14, 2020, doi: 10.29303/ipr.v3i1.37.
[29] A. Fachrully S, N. Erna S, and Susilo, “Analisis Citra Hasil Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray (SEM EDX) Komposit Resin Timbal dengan Metode Contrast to Noise Ratio (CNR),” Indones. J. Math. Nat. Sci.
, vol. 44, no. 2, pp. 81–85, 2021, [Online]. Available:
http://journal.unnes.ac.id/nju/index.php/JM
[30] A. A. Bunaciu, E. gabriela Udriştioiu, and H. Y. Aboul- Enein, “X-Ray Diffraction: Instrumentation and Applications,” Crit. Rev. Anal. Chem., vol. 45, no. 4, pp.
289–299, 2015, doi: 10.1080/10408347.2014.949616.
[31] R. Muttaqin et al., “Pengembangan Buku Panduan Teknik Karakterisasi Material : X -ray Diffractometer ( XRD ) Panalytical Xpert3 Powder,” vol. 6, no. 1, pp. 9–16, 2023.
[32] G. M. Gunawan, D. Suhendar, C. D. D. Sundari, A. L.
Ivansyah, S. Setiadji, and Y. Rohmatulloh, “Sintesis Zeolit Silikalit-1 Menggunakan Limbah Tongkol Jagung sebagai Sumber Silika,” al-Kimiya, vol. 4, no. 2, pp. 91–99, 2019,
31
doi: 10.15575/ak.v4i2.5089.
[33] R. Raturandang, D. R. Wenas, S. Mongan, and C. Bujung,
“Analisis Spektroskopi Ftir Untuk Karakterisasi Kimia Fisik Fluida Mata Air Panas Di Kawasan Wisata Hutan Pinus Tomohon Sulawesi Utara,” J. FisTa Fis. dan Ter., vol. 3, no.
1, pp. 28–33, 2022, doi: 10.53682/fista.v3i1.167.
[34] Z. Movasaghi, S. Rehman, and I. U. Rehman, “Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy of biological tissues,” Appl. Spectrosc. Rev., vol. 43, no. 2, pp. 134–179, 2008, doi: 10.1080/05704920701829043.
[35] N. K. N. Anggarani, “Identifikasi Madu Alami Ntb Menggunakan Ftir,” J. Sci. Nusant., vol. 3, no. 2, pp. 69–75, 2023, doi: 10.28926/jsnu.v3i2.1070.
[36] R. Rahmi, “Sintesis Silika Alam dari Kalsinasi Sekam Padi,”
Masaliq, vol. 4, no. 1, pp. 63–70, 2023, doi:
10.58578/masaliq.v4i1.2099.
[37] A. Zakaria, N. Hindryawati, and R. R. D. J. N.S., “Sintesis Komposit TiO2/WO3/SiO2 Menggunakan Abu Sekam Padi Sebagai Sumber Silika,” Pros. Semin. Nas. Kim. 2019 Kim.
FMIPA UNMUL, pp. 117–120, 2019.
[38] D. A. Satipa et al., “Synthesis of TiO2 Thin Film with Cobalt Doping Using Sol-Gel Spin-Coating Technique as a Solar Cell Material,” AMPLITUDO J. Sci. Technol. Innov., vol. 3,
10.56566/amplitudo.v3i2.162.
[39] Y. Komaril Sofi and Sudarman, “Peran Kaolin Clay dan Karbon Aktif dalam Produksi Gas Hidrogen dengan Metode Fotokatalisis,” J. Rekayasa Mater. Manufaktur dan Energi, vol. 5, no. 1, pp. 46–55, 2022, [Online]. Available:
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
[40] M. Fazlunnazar, L. Hakim, M. Meriatna, and S. Sulhatun,
“PRODUKSI GAS HIDROGEN DARI AIR LAUT DENGAN METODE ELEKTROLISIS MENGGUNAKAN ELEKTRODA TEMBAGA DAN ALUMUNIUM (Cu DAN Al),” J. Teknol. Kim. Unimal, vol. 9, no. 1, p. 58, May 2020, doi: 10.29103/jtku.v9i1.3037.
[41] Y. Komaril Sofi’i and Sudarman, “Peran Kaolin Clay dan Karbon Aktif dalam Produksi Gas Hidrogen dengan Metode Fotokatalisis,” J. Rekayasa Mater. Manufaktur dan Energi, vol. 5, no. 1, pp. 46–55, 2022.
[42] M. Fazlunazar, L. Hakim, Meriatna, Sulhatun, and M. M.
Aminullah, “Fazlunazar, M., Hakim, L., Sulhatun., Aminullah, M.M.,” J. Teknol. Kim. Unimal, vol. 9, no. 1, pp.
58–66, 2020, [Online]. Available:
https://ojs.unimal.ac.id/jtk/article/view/3037/1817