STUDI SIFAT OPTIK DAN MORFOLOGI PERMUKAAN SAMPEL BIOSINTESIS ZnO DOPING SELENIUM
REPOSITORY
OLEH :
Windi Sonia NIM. 1903112193
PROGRAM STUDI – S1 FISIKA JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS RIAU
PEKANBARU
2023
1
STUDI SIFAT OPTIK DAN MORFOLOGI PERMUKAAN SAMPEL
BIOSINTESIS ZnO DOPING SELENIUM
Windi Sonia, Ari Sulistyo Rini*
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Riau, Pekanbaru, Riau, 28293, Indonesia.
*ari.sulistyo@lecturer.unri.ac.id
ABSTRACT
Synthesis of selenium doped ZnO (ZnO/Se) has been successfully carried out. In this study, selenium ZnO doping was prepared by the biosynthesis method using matoa leaf extract.
optical properties and surface morphology of ZnO/Se were analyzed using UV-Vis spectroscopy characterization and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). The UV-Vis spectroscopy results show that the absorption peak is in the optical range of 300-700 nm with a decreasing bandgap energy. FESEM analysis showed image magnification of up to 20,000 times with nanoflower morphology.
Keywords : Biosynthesis of ZnO, doped selenium, matoa leaf, morphology.
ABSTRAK
Sintesis ZnO doping selenium (ZnO/Se) telah berhasil dilakukan. Pada penelitian ini, ZnO doping selenium dibuat dengan metode biosintesis menggunakan ekstrak daun matoa. sifat optik dan morfologi permukaan ZnO/Se dianalisa menggunakan karakterisasi spektroskopi UV-Vis dan Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). Hasil spektroskopi UV-Vis menunjukkan puncak penyerapan optik berada pada rentang 300-700 nm dengan energi celah pita yang menurun. Analisa FESEM menunjukkan pembesaran gambar hingga 20.000 kali dengan morfologi berbentuk nanoflower.
Kata kunci : Biosintesis ZnO, doping selenium, daun matoa, morfologi.
1. PENDAHULUAN
Seng oksida adalah semikonduktor gabungan golongan IIB-VIA dengan energi celah pita 3,37 eV dan energi ikat eksiton 60 meV (Sridev & Rajendran, 2009). ZnO telah banyak dipelajari karena
mempunyai keunggulan seperti tidak beracun, murah, dan sifat stabilitas kimia yang baik (Weldegebrieal., 2020).
semikonduktor ZnO menarik perhatian khususnya dalam bidang ilmu material karena dapat dimanfaatkan dalam
2 berbagai aplikasi seperti fotokatalis, sel
surya, dan perangkat pengindraan gas (Sajjad et al., 2018).
Sejauh ini ZnO telah di doping dengan unsur sulfur (S), bromin (Br), dan selenium (Se). Selenium dipilih karena mempunyai potensial reduksi yang tinggi dan struktur termodinamika yang stabil (Xie et al., 2018). Nanopartikel ZnO dapat menghasilkan berbagai bentuk morfologi seperti nanotube, nanoflower, dan nanowires (Mayeen et al., 2018).
Morfologi tersebut dihasilkan dari sintesis ZnO/Se menggunakan berbagai metode seperti hidrotermal, elektrokimia, dan biosintesis.
Metode biosintesis dianggap lebih ramah lingkungan dan lebih hemat biaya karena menggunakan bahan-bahan dari ekstrak tumbuhan. Ekstrak tumbuhan digunakan sebagai capping agen dan mencegah terjadinya aglomerasi partikel (El-Moslamy et al., 2023).
Pada penelitian ini biosintesis ZnO/Se menggunakan ekstrak daun matoa. Sifat optik dan morfologi partikelnya dianalisa menggunakan karakterisasi spektroskopi UV-Vis dan Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM).
2. METODE PENELITIAN Pembuatan ekstrak daun matoa
Daun matoa dibersihkan dan dikeringkan, kemudian dihaluskan hingga menjadi serbuk. Serbuk daun matoa sebanyak 4 gram dihomogenkan dengan aqua DM 200
mL 100°C menggunakan hotplate selama 10 menit. Setelah itu, larutan ektrak didinginkan kemudian disaring menggunakan kertas whattman no.1.
Biosintesis Nanopartikel ZnO/Se
Sintesis ZnO/Se dilakukan dengan mencampurkan larutan ekstrak daun matoa, seng nitrat heksahidrat, dan doping selenium. Volume ekstrak daun matoa dan seng nitrat heksahidrat dibuat dengan perbandingan 1:4. Sedangkan volume doping selenium diperoleh dari pengurangan volume seng nitrat heksahidrat sesuai persen doping yaitu 5%.
Setelah itu, ditambahkan larutan NaOH hingga mencapai pH 8 kemudian larutan diiradiasi gelombang mikro 540 watt selama 3 menit menggunakan microwave oven. Kemudian sampel di sentifugasi 400 rpm selama 10 menit hingga menghasilkan serbuk ZnO/Se yang kemudian di annealing pada suhu 400°C selama 2 jam.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Sifat Optik
Sampel biosintesis ZnO/Se mempunyai panjang gelombang pada rentang 300-700 nm. Puncak penyerapan sampel dengan penambahan doping selenium lebih besar dibandingkan dengan sampel ZnO murni dilihat dari panjang gelombang yang semakin meningkat dari 383,71 nm menjadi 389,91 nm.
Energi celah pita yang di hasilkan ZnO/Se (3,18 eV) lebih kecil dibandingkan ZnO murni (3,23 eV) dan juga lebih kecil
3 Gambar 1. Spektrum serapan sampel
ZnO/Se dan ZnO murni dari celah pita ZnO komersial 3,37 eV (Rusman et al., 2021). Hal tersebut menandakan bahwa penambahan doping selenium pada ZnO berpengaruh terhadap sifat optik sampel.
3.2 Morfologi Permukaan
Morfologi permukaan sampel ZnO/Se yang diperoleh berbentuk nanoflower.
Ukuran partikel diukur menggunakan aplikasi ImageJ.
Gambar 2. Morfologi sampel (a) ZnO murni (b) ZnO/Se 5%
Berdasarkan Gambar 2, terlihat bahwa penambahan doping selenium berpengaruh terhadap ukuran partikel sampel. Dimana sampel ZnO/Se (128,32
nm) mempunyai ukuran partikel yang lebih kecil dibandingkan ZnO murni (201,67 nm).
4. KESIMPULAN
Penambahan doping selenium memberikan pengaruh yang signifikan terhadap sifat optik dan morfologi ZnO.
Energi celah pita ZnO menurun ~0.05 eV dan begitu juga dengan ukuran partikel ZnO menurun ~36%.
5. REFERENSI
El-Moslamy, S. H., Elnouby, M. S., Rezk, A. H., & El-Fakharany, E. M.
(2023). Scaling-up strategies for controllable biosynthetic ZnO NPs using cell free-extract of endophytic Streptomyces albus:
characterization, statistical optimization, and biomedical activities evaluation. Scientific Reports, 13(1), 3200.
Mayeen, A., Shaji, L. K., Nair, A. K., &
Kalarikkal, N. (2018).
Morphological characterization of nanomaterials. In Characterization of Nanomaterials: Advances and Key Technologies. Elsevier Ltd.
Rusman, E., Heryanto, H., Nurul Fahri, A., Tahir, D., & Mutmainna, I.
(2021). Green Synthesis ZnO/TiO2 for High Recyclability Rapid Sunlight Photodegradation Textile Dyes Applications. In
ResearchSquare.
Sajjad, M., Ullah, I., Khan, M. I., Khan, J., Khan, M. Y., & Qureshi, M. T.
(2018). Structural and optical properties of pure and copper doped zinc oxide nanoparticles. Results in Physics, 9(April), 1301–1309.
Sridev, D., & Rajendran, K. V. (2009).
4 Synthesis and optical characteristics
of ZnO nanocrystals. Bulletin of Materials Science, 32(2), 165–168.
Weldegebrieal, G. K. (2020). Synthesis method, antibacterial and
photocatalytic activity of ZnO nanoparticles for azo dyes in wastewater treatment: A review.
Inorganic Chemistry
Communications, 120(July), 108140.
Xie, W., Li, R., & Xu, Q. (2018).
Enhanced photocatalytic activity of Se-doped TiO2 under visible light irradiation. Scientific Reports, 8(1), 1–10.
