DEGRADASI METHYLENE BLUE DENGAN METODE FOTOKATALISIS DAN … · mendapatkan PMDK dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk IPB melalui jalur PMDK. Penulis diterima pada

DEGRADASI METHYLENE BLUE DENGAN METODE FOTOKATALISIS DAN FOTOELEKTROKATALISIS

MENGGUNAKAN FILM TiO2

ENDANG PALUPI

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2006

ABSTRAK

ENDANG PALUPI. Degradasi Methylene Blue dengan Metode Fotokatalisis dan Fotoelektrokatalisis Menggunakan Film TiO2. Dibimbing oleh Akhiruddin Maddu, M.Si dan Drs. Moh. Indro, M.Sc. Dengan metode squeegee printing, dapat dibuat lapisan semikonduktor TiO2 pada substrat Indium TinOxide. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa film yang dihasilkan adalah anatase dengan nilai parameter kisi kristal a = b = 3.7945 dan c = 9.579, serta ukuran kristal adalah 24.545 nm. Pengaruh konsentrasi awal Methylene Blue, pH awal, pemberian potensial bias, dan penambahan H2O2 dievaluasi. Degradasi MB memperlihatkan hasil yang optimal pada konsentrasi awal MB 5 x 10-6 M, dan pada keadaan basa, yaitu pH 11. Pada keadaan basa, film TiO2 akan bermuatan negatif, dan karena MB merupakan dye kationik maka adsorbsi MB pada partikel TiO2 akan meningkat, sehingga degradasi MB juga akan meningkat. Adanya penambahan potensial bias eksternal dan H2O2 dapat meningkatkan degradasi MB karena kedua metode ini dapat menghalangi terjadi rekombinasi elektron dan hole. Kombinasi fotoelektrokatalisis dan penambahan H2O2 memperlihatkan hasil terbaik diikuti fotoelektrokatalisis, fotokatalisis+H2O2, fotolisis+ H2O2 dan fotokatalisis, dengan persen degradasi berturut-turut adalah 89.23%, 84.19%, 83.68%, 76.63%, dan 61.50%.

DEGRADASI METHYLENE BLUE DENGAN METODA

FOTOKATALISIS DAN FOTOELEKTROKATALISIS MENGGUNAKAN

FILM TiO2

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

pada

Departemen Fisika

Oleh:

ENDANG PALUPI

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006

Judul : Degradasi Methylene Blue dengan Metode Fotokatalisis dan Fotoelektrokatalisis Menggunakan Film TiO2

Nama : Endang Palupi NIM : G07400025 Menyetujui,

Pembimbing I

Akhiruddin Maddu, M.Si

Pembimbing II

Drs. Moh. Nur Indro, M.Sc NIP: 132 206 239 NIP: 130 367 084

Mengetahui,

Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono

NIP 131 473 999 Tanggal Lulus:.......................................

Riwayat Hidup

Penulis lahir di Bogor pada tanggal 21 Agustus 1981 sebagai anak kedua dari empat bersaudara pasangan bapak Suprapto dan ibu Ikim.

Penulis memulai pendidikan formal sekolah dasar pada 1988 dan melanjutkan sekolah lanjutan tingkat pertama pada tahun 1994. Pada tahun 1997 penulis melanjutkan pendidikan menengah atas di SMUN 3 Bogor, lulus pada tahun 2000, dan pada tahun yang sama penulis mendapatkan PMDK dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk IPB melalui jalur PMDK. Penulis diterima pada Program Studi Fisika, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Fisika Dasar I dan II dan Fisika Umum tahun 2003-2005.

i

KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahiim Alhamdulillahirabbil’alamiin, segala puji dan syukur hanya bagi Allah SWT, karena berkat serta rahmat-Nyalah penulis dapat menyelesaikan penulisan usulan penelitian ini dengan judul ”Degradasi Methylene Blue dengan Metode Fotokatalisis dan Fotoelektrokatalisis Menggunakan Film TiO2”. Sebagai seorang manusia biasa penulis menyadari masih banyak sekali terdapat kekurangan dalam penulisan usulan penelitian ini. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan sehingga diwaktu yang akan datang dapat digunakan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Akhiruddin Maddu, M.Si dan Bapak Drs. Moh. Nur Indro, M.Sc., selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, masukan, motivasi dan diskusi-diskusi yang sangat membantu, serta untuk dosen penguji: Bapak Drs. Sidikrubadi Pramudito, Bapak Jajang Juansyah, S.Si, dan Bapak Faozan Ahmad S.Si.

2. Untuk Bapak, terima kasih banyak atas segala yang telah diberikan. Maaf Endang belum sempat memberi apa pun sebagai balasannya. Mama yang tiada hentinya memberikan do’a.

3. Pỏpỏ, Ceot, Benkz, Adot, Wiwid, Ii Sam, Om Wisnu, Kakang, Ary, Dede Helen, Keluarga besar Mama: Ii Alin, Ii Eli, dan Keluarga besar Bapak, terima kasih untuk kesabarannya nunggu Endang lulus.

4. Segenap staf pengajar dan tata usaha di Departemen Fisika yang telah sangat banyak membantu selama masa perkuliahan dan proses kelulusan, juga staf laboratorium Pak Yani, Pak Mus, Pak Toni, dan Pak Mul.

5. Staf laboratorium Kimia Analisis Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor: Ibu Nunung, dan Om Eman. Terima kasih atas bantuan dan kerjasamanya.

6. Anggota Schroedinger cat’z (Eenkz, Fati, Reiny, Cepy, Dhoni, Ichwansyah, Fuady, Armand, Kun, Ewing, Gana, Iqin, Andre, Kun). Makasih atas semua dukungan moral, spiritual dan finansialnya. Kita telah melalui masa yang takkan terlupakan, baik suka maupun duka. Meskipun kita sudah tidak bersama lagi, tetapi persahabatan kita akan terus terjalin selamanya. Serta rekan-rekan Fisika angkatan 37 lainnya yang tidak sempat saya sebutkan.

7. Penghuni Ciwaluya 9: Nana, Mee-mee, Letta, Tata, Monik, Ka Kocha, Taya, Age, Kaka, Abang Rifki, Ka Ucup, dan Dini: terima kasih atas ilmu, kesenangan, dan dukungannya.

8. Ka Ari Sudana, terima kasih atas masukan-masukannya, serta para senior dan yunior di Departemen Fisika.

Bogor, Oktober 2006 Endang Palupi

ii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ................................................................................................................ i DAFTAR ISI............................................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................. iii DAFTAR TABEL....................................................................................................................... iii DAFTAR LAMPIRAN............................................................................................................... iii PENDAHULUAN....................................................................................................................... 1 Latar Belakang ................................................................................................................. 1 Perumusan Masalah.......................................................................................................... 1 Tujuan Penelitian.............................................................................................................. 2

TINJAUAN PUSTAKA.............................................................................................................. 2

Semikonduktor ................................................................................................................. 2 Titanium Dioksida............................................................................................................ 2 Proses Fotokatalisis .......................................................................................................... 3 Proses Fotoelektrokatalisis ............................................................................................... 5 Methylene Blue ................................................................................................................ 6

BAHAN DAN METODE ........................................................................................................... 6

Tempat dan Waktu Penelitian........................................................................................... 6 Alat dan Bahan ................................................................................................................. 6 Deposisi Film TiO2........................................................................................................... 6 Karakterisasi XRD ........................................................................................................... 6 Pembuatan Reaktor........................................................................................................... 7 Pembuatan Kurva Standar Methylene Blue...................................................................... 7 Evaluasi Fotolisis, Fotokatalisis dan Fotoelektrokatalisis ................................................ 7

HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................................................... 7

Hasil XRD Film TiO2 dan Ukuran Partikel ...................................................................... 7 Kurva Standar Methylene Blue ........................................................................................ 8 Pengaruh Konsentrasi Awal Methylene Blue................................................................... 9 Pengaruh pH Awal Methylene Blue................................................................................. 9 Evaluasi Aktivitas Fotolisis, Fotokatalisis dan Fotoelektrokatalisis................................. 10 Evaluasi Aktivitas Fotolisis....................................................................................... 10 Evaluasi Aktivitas Fotolisis dan Fotoelektrokatalisis................................................ 10 Pengaruh Penambahan H2O2 ............................................................................................ 11

KESIMPULAN DAN SARAN................................................................................................... 12

Kesimpulan....................................................................................................................... 12 Saran................................................................................................................................. 12

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................. 12

LAMPIRAN ............................................................................................................................... 15

iii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Struktur kristal anatase dan rutil .......................................................................................... 3 2. Energi gap, posisi pita valensi, konduksi, dan potensial reduksi dari berbagai semikonduktor ............................................................. 4 3. Skema proses fotokatalisis ................................................................................................... 4 4. Skema proses fotoelektrokatalisis ........................................................................................ 5 5. Struktur molekul kimia Methylene Blue.............................................................................. 6 6. Kristalografi TiO2 ................................................................................................................ 8 7. Spektrum karakterisasi absorbansi Methylene Blue ............................................................ 9 8. Kurva standar MB................................................................................................................ 9 9. Pengaruh konsentrasi awal terhadap degradasi fotokatalisis MB ........................................ 9 10. Hubungan antara pH dan persen degradasi MB................................................................... 10 11. Perbandingan proses degradasi MB ..................................................................................... 10 12. Hubungan linear antara ln (C/C0) dan lama perlakuan......................................................... 11 13. Grafik persentase penurunan konsentrasi MB...................................................................... 11 14. Foto hasi degradasi fotolisis, fotokatalisis dan fotoelektrokatalisis ..................................... 11

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Perbedaan struktur kristal anatase dan rutil..........................................................................3 2. Mekanisme fotokatalisis dengan titanium dioksida .............................................................5 3. Susunan puncak dan intensitas kristal TiO2 fase anatase .....................................................8 4. Perbandingan parameter kisi kristal sampel pada lapisan TiO2 dan literatur ..........................................................................................................................8 5. Tetapan kelajuan degradasi Methylene Blue.......................................................................12

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1. Skema reaktor degradasi .....................................................................................................15 2. Tabel Standar Struktur Tegragonal TiO2 pada XRD dengan λ = 1.54056 .........................16 3. Penentuan parameter kisi dengan metode Cohen................................................................17 4. Penentuan ukuran kristal dengan metode Cohen ................................................................20 5. Pengolahan data degradasi Methylene Blue........................................................................21

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang Pewarnaan merupakan faktor penting dalam industri fashion, garmen, peralatan, kertas, dan percetakan. Dye, senyawa pemberi warna pada suatu material, biasanya digunakan pada proses pewarnaan ini. Konsumsi dye per kapita mendekati 150 g per tahun, memenuhi konsumsi rata-rata industri tekstil sekitar 14.0 kg per tahun per penduduk. Tingginya kebutuhan akan industri tekstil di dunia, membuat industri ini semakin berkembang. Industri ini menggunakan sekitar 700.000 ton dari 10.000 tipe dye berbeda yang diproduksi tiap tahun. Selama penggunaannya, 185 ton dari dye ini terbuang ke lingkungan per tahunnya[1]. Diantara dye-dye reaktif yang ada, methylene blue merupakan dye yang paling banyak digunakan. Limbah berwarna yang dihasilkan oleh industri dye dan tekstil dapat menyebabkan kerusakan ekosistem aquatik karena tingginya konsentrasi senyawa organik yang terkandung didalamnya[2. Limbah tersebut mendapat perhatian paling besar karena penggunaannya yang menyebar, pengaruhnya yang kuat terhadap lingkungan, kemampuannya dalam membentuk produk aromatik yang beracun dan rendahnya kecepatan penguraian. Limbah ini terbuang selama proses pembuatan dan penggunaan[1] Proses penghilangan zat warna limbah cair yang dihasilkan dari industri tekstil menjadi isu diskusi dan regulasi di seluruh dunia. Fotokatalisis berbasis semikonduktor menawarkan solusi terbaik untuk permasalahan tersebut. Komisi IUPAC mendefinisikan fotokatalisis sebagai suatu reaksi katalitik yang melibatkan absorbsi cahaya oleh katalis. Katalis adalah suatu substansi yang meningkatkan kecepatan reaksi[3]. Fotokatalisis memanfaatkan semikonduktor sebagai katalis yang diaktifkan dengan sinar ultraviolet (UV) untuk menguraikan senyawa organik menjadi mineral-mineralnya [4]. Proses fotokatalisis memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan proses oksidasi kimia tradisional atau proses biologi. Proses fotokatalisis tidak spesifik sehingga mampu mendegradasi tidak hanya satu macam senyawa kimia; sangat kuat, sehingga mampu mencapai mineralisasi yang sempurna berupa karbon dioksida dan air; bebas dari racun organik; dapat diterapkan pada medium cair maupun gas; dan memiliki

potensi untuk memanfaatkan sinar matahari sebagai pengganti sinar UV[5]. Semikonduktor yang paling banyak digunakan sebagai fotokatalis adalah titanium dioksida (TiO2). TiO2 telah dimanfaatkan untuk pemurnian air, pemurnian udara, gas sensor dan fotovoltaik sel surya[6]. Ketika TiO2 disinari cahaya dengan panjang gelombang antara 100 – 400 nm, elektron (e-) akan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi, meninggalkan hole (h+) pada pita valensi. Jika pasangan elektron-hole dapat dipisahkan satu sama lain dengan cepat tanpa terjadi rekombinasi, elektron dan hole ini akan bermigrasi ke permukaan semikonduktor. Hole bereaksi dengan H2O atau OH− yang teradsorbsi pada permukaan semikonduktor dan menghasilkan radikal hidroksil ( OH• ) yang dikenal sebagai spesies oksidator yang sangat kuat, sedangkan elektron akan mengadsorbsi molekul O2 atau H2O untuk membentuk radikal anion superoksida ( -

2O• ) yang merupakan spesies reduktor. Spesies-spesies oksidator dan reduktor ini akan menyerang kontaminan yang terlarut dalam sistem dan mendegradasinya menjadi senyawa yang tidak berbahaya[7].

Perumusan Masalah Pemasalahan utama dari sistem fotokatalisis adalah ketika elektron tereksitasi ke pita konduksi, selain bereaksi dengan spesies lain yang teradsorbsi, 90% elektron ini akan segera berekombinasi dengan hole dalam waktu nanosekon. Rekombinasi ini akan menurunkan efektivitas fotokatalisis. Masalah rekombinasi ini dapat diatasi memberikan potensial bias positif melewati fotoanoda dan penambahan hidrogen peroksida. Pemberian bias ini akan menarik elektron menuju ke katoda, sehingga rekombinasi pasangan elektron-hole dalam katalis akan terminimalisasi. Dengan demikian pemberian tegangan akan meningkatkan kecepatan oksidasi senyawa organik. Proses ini dikenal dengan fotoelektrokatalisis. Penambahan hidrogen peroksida, H2O2, dapat meningkatkan efisiensi fotokatalisis. Senyawa ini bertindak sebagai akseptor elektron untuk menghasilkan radikal hidroksil yang sangat dibutuhkan pada fotodegradasi polutan organik.

2

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk 1. Membuat film TiO2 pada substrat ITO

(Indium Tinoxide) dengan metoda squeegee printing.

2. Menumbuhkan kristal TiO2 melalui proses anneling pada temperatur 450 oC.

3. Membuat reaktor degradasi fotokatalisis dan fotoelektrokatalisis dengan menggunakan TiO2 sebagai katalisnya.

4. Melihat pengaruh pH, penambahan hidrogen peroksida dan pemberian potensial bias positif terhadap efektivitas fotokatalisis dalam mendegradasi methylene blue.

TINJAUAN PUSTAKA

Semikonduktor Semikonduktor adalah material yang dicirikan dengan terisinya pita valensi dan kosongnya pita konduksi. Elektron tidak dapat berada pada daerah bandgap antara pita valensi dan pita konduksi. Berdasarkan pembawa muatannya, semikonduktor dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok, yaitu semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ekstrinsik. Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor yang belum disisipi atom lain. Ketersediaan pembawa muatan pada semikonduktor ini berasal dari persenyawaan unsur-unsur secara langsung. Semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor yang partikel pembawa muatannya berasal dari unsur lain. Semikonduktor ekstrinsik diperoleh melalui rekayasa pemberian sejumlah impuritas atau injeksi partikel agar bahan mengalami perubahan nilai konduktivitas. Berdasarkan jumlah mayoritas partikel pembawa muatan, semikonduktor dibedakan dalam dua jenis, yaitu semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor tipe-p merupakan semikonduktor yang mengalami kekurangan elektron sehingga semikonduktor ini bermuatan positif dengan lubang/hole sebagai pembawa muatan mayoritas. Dilain pihak, semikonduktor tipe-n mengalami kelebihan elektron, menyebabkan semikonduktor ini bermuatan negatif dengan elektron sebagai pembawa muatan mayoritas[10]. Ketika disinari cahaya dengan panjang gelombang yang tepat, elektron pada pita valensi akan mengabsorbsi energi foton,

tereksitasi, dan berpindah ke pita konduksi. Hasil eksitasi elektron ini adalah terbentuknya hole (muatan positif) pada pita valensi ( +

VBh ) dan elektron pada pita

konduksi ( -CBe ). Pasangan elektron-hole ini

tidak stabil. Mereka dapat kembali ke tempat asalnya (berekombinasi) dengan melepaskan panas[8]. Secara termodinamik, level energi pita konduksi (ECB) adalah ukuran kekuatan reduksi elektron pada semikonduktor, sedangkan level energi pita valensi (EVB) adalah ukuran daya oksidasi hole. Semikonduktor yang berbeda memiliki level pita energi yang berbeda. Semakin tinggi potensial pita valensi, semakin tinggi daya oksidasi yang dimiliki oleh hole. Agar suatu semikonduktor mampu mendegradasi senyawa-senyawa organik yang berbeda, maka level energi valensinya harus terletak pada potensial yang relatif tinggi. Semikonduktor dengan bandgap kecil memiliki spektrum absorbsi yang cocok dengan spektrum emisi cahaya matahari. Dari sudut pandang pemanfaatan energi matahari, semikonduktor dengan celah pita yang kecil merupakan pilihan yang lebih baik. Tapi, semikonduktor yang memiliki bandgap kecil normalnya tidak memiliki potensial pita valensi yang tinggi[9].

Titanium Dioksida TiO2 muncul dalam 3 bentuk polimorf yang berbeda, yaitu rutil, anatase, dan brukit. Dua struktur kristal TiO2, rutil dan anatase, paling umum digunakan dalam fotokatalisis. Struktur anatase dan rutil digambarkan dalam bentuk rantai oktahedra TiO6. Struktur kedua kristal dibedakan oleh distorsi oktahedron dan pola susunan rantai oktahedronnya (Gambar 1). Setiap ion Ti4+ dikelilingi oleh enam atom O2-. Oktahedron pada rutil memperlihatkan sedikit distorsi ortorhombik, sedangkan oktahendron pada anatase memperlihatkan distorsi yang cukup besar sehingga relatif tidak simetri[11]. Jarak Ti-Ti pada anatase lebih besar (3.79 dan 3.04 Å serta 3.57 dan 2.96 Å untuk rutil), sedangkan jarak ion Ti-O lebih pendek dibandingkan rutil (1,937 Å dan 1,966 Å pada anatase dan 1,946 Å dan 1,983 Å untuk rutil)[12]. Pada rutil setiap oktahedronnya mengalami kontak dengan 10 oktahendron tetangganya, sedangkan pada anatase setiap oktahedorn mengalami kontak dengan delapan oktahedron tetangganya. Perbedaan

3

dalam struktur kisi ini menyebabkan perbedaan massa jenis dan struktur pita elekektronik antara dua bentuk TiO2

[11], yaitu anatase memiliki daerah aktivasi yang lebih luas dibandingkan rutil sehingga kristal tersebut menjadi lebih reaktif terhadap cahaya dibandingkan rutil. Besar bandgap yang dimiliki pun menjadi berbeda, pada anatase besar rentang energinya adalah 3,2 eV sedangkan rutil 3,1 eV[13]. Perbedaan struktur kristal anatase dan rutil dirangkum pada Tabel 1. Kristal rutil memiliki struktur yang lebih padat dibandingkan anatase, karenanya memiliki densitas dan indeks refraktif yang lebih tinggi (massa jenis anatase: 3,894 gr/cm3; rutil: 4,250 gr/cm3; indeks bias anatase dan rutil berturut-turut adalah 2,5688 dan 2,9467) [13]. Tabel 1. Perbedaan struktur kristal anatase dan rutil

energi gap (Eg), posisi pita konduksi dan pita valensi menentukan karakter fotokatalisis dalam hal kebutuhan energi foton yang diperlukan untuk mengaktifkannya dan berapa besar kekuatan oksidasi atau reduksinya setelah diaktifkan. Gambar 2. memperlihatkan besarnya energi celah, posisi pita valensi, pita konduksi beberapa semikondukor dan komparasinya dengan potensial redoks relatif terhadap standar elektroda hidrogen. Pada Gambar 3, TiO2 anatase memiliki energi celah sebesar 3,2 eV, dengan posisi tingkat energi pita konduksi memiliki potensial reduksi sebesar kira-kira -1,0 Volt (vs SHE) dan posisi tingkat energi pita valensi mempunyai potensial oksidasi kurang dari +3,0 Volt (vs SHE). Hal ini mengindikasikan bahwa hole pada permukaan TiO2 merupakan spesis oksidator kuat, dan karenanya akan mengoksidasi spesies kimia lainnya yang mempunyai potensial redoks yang lebih kecil, termasuk molekul air dan/atau gugus hidroksil yang akan menghasilkan radikal hidroksil. Radikal

hidroksil pada pH = 1 mempunyai potensial sebesar 2,8 V, dan kebanyakan zat organik mempunyai potensial redoks yang lebih kecil dari potensial tersebut [13].

Anatase

Rutil

Gambar 1. Struktur kristal anatase dan rutil.

Proses Fotokatalisis Fotokatalisis merupakan suatu proses yang dapat diterapkan untuk pemulihan lingkungan. Fotokatalisis memanfaatkan foton (cahaya) tampak atau ultraviolet untuk mengaktifkan katalis yang kemudian bereaksi dengan senyawa kimia yang berada pada atau dekat dengan permukaan katalis.

Kristal Faktor Perbedaan

Anatase Rutile Energi gap (Eg), eV 3,2 3,1

Massa jenis (ρ), gr/cm3 3,830 4,240

Jarak Ti-Ti, Å 3,97 dan 3,04 3,57 dan 2,96

Jarak Ti- O, Å 1,937 dan 1,966 1,946 dan 1,983 Parameter Kisi, Å

a = 3,782 c = 9,502

a = 4,587 c = 2,953

4

Gambar 2. Energi gap, posisi pita valensi, konduksi, dan potensial redoks dari berbagai semikonduktor.

Gambar 3. Skema proses fotokatalisis. Rekombinasi

elektron-hole dapat terjadi pada permukaan semikonduktor (reaksi a) atau di bulk semikonduktor (reaksi b). Pada permukaan partikel, elektron fotogenerasi dapat mereduksi oksigen menjadi anion super-oksida (reaksi c) dan hole fotogenerasi dapat mengoksidasi OH- atau air untuk membentuk radikal hidroksil (reaksi d).

Reaksi fotokatalisis (Gambar 3) diawali ketika partikel TiO2 mengabsorbsi foton dari cahaya, kemudian pasangan elektron-hole akan terbentuk dalam semikonduktor seperti diperlihatkan pada reaksi 1 dalam Tabel 2. Elektron dan hole pada permukaan semikonduktor masing-masing berperan sebagai reduktor dan oksidator. Pasangan elektron-hole ini akan (i) berekombinasi, yaitu kembali ke keadaan awal dan melepaskan energi foton terabsorbsi sebagai panas (reaksi 5 pada Tabel 2) atau (ii) bermigrasi ke permukaan dan bereaksi dengan senyawa teradsorbsi[8].

Ion hidroksida teradsorbsi dan molekul air membentuk radikal hidroksil melalui mekanisme oksidasi dengan cara mengikat hole, seperti diperlihatkan pada reaksi (6a) dan (6b), kemudian akan mengawali serangkaian reaksi redoks yang kompleks pada permukaan zat padat-cair[8]. Untuk meningkatkan oksidasi titanium dioksida, yang kemudian akan meningkatkan aktivitas fotokatalisis, harus ada akseptor elektron irreversible. Akseptor elektron irreversible merupakan senyawa yang mampu menjaga kesetimbangan muatan dalam sistem dengan cara mereduksi dan mencegah rekombinasi pasangan elektron-hole. Oksigen dan hidrogen peroksida merupakan akseptor elektron irreversible yang sangat baik dan dapat dengan mudah ditambahkan ke dalam sistem fotokatalitik. Seperti yang diilustrasikan pada reaksi 8b dan 13 [14]. Radikal hidroksil dihasilkan pada permukaan titanium dioksida, radikal-radikal ini dapat teradsorbsi pada permukaan titanium dioksida atau berdifusi ke dalam larutan. Radikal hidroksil dapat mengoksidasi molekul kontaminan organik melalui empat langkah: 1. Kasus I (reaksi 9): radikal hidroksil tetap

teradsorbsi pada atau dekat permukaan titanium dioksida dan akan mengikat molekul kontaminan teradsorbsi.

2. Kasus II (reaksi 10): radikal hidroksil berdifusi ke dalam larutan dan mengikat molekul kontaminan teradsorbsi.

3. Kasus III (reaksi 11): radikal hidroksil tetap teradsorbsi pada atau dekat permukaan titanium dioksida dan mengikat molekul kontaminan terdekat dalam larutan.

5

4. Kasus IV (reaksi 12): radikal hidroksil berdifusi ke dalam larutan dan mengikat kontaminan juga di dalam larutan.

Ringkasan keseluruhan reaksi dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Mekanisme fotokatalisis dengan titanium

dioksida [8] Eksitasi

2TiO e h→ +− +

(1)

Adsorbasi

O Ti H O O H Ti OH− −

++ ↔ + −-2 IV IV

L L2 (2a)

2Ti H O Ti H O+ ↔ −

IV IV

2 (2b)

1 1,adssite R R+ ↔ (3)

IV IVOH Ti Ti OH

• •+ ↔ ∫ (4)

Rekombinasi

e h heat− ++ →

(5) Trapping

IV IVTi OH h Ti OH

− + •− + ↔ ∫

(6a)

2

IV IVTi H O h Ti OH H

+ • +− + ↔ +∫ (6b)

1, 1,ads adsR h R

+ ++ ↔ (7)

IV IIITi e Ti

−+ → (8a)

2 2

III IVTi O Ti O

•−+ → − (8b)

Hidroksil Attack Kasus I

1, 2,

IV

ads adsTi OH R Ti R•

+ → +∫ (9)

Kasus II

1, 2,ads adsOH R R

•+ → (10)

Kasus III

1 2

IV IVTi OH R Ti R

•+ → +∫ (11)

Kasus IV

1 2OH R R

•+ → (12)

Reaksi Radikal Lain

2 2 22( ) ( )IV IVe Ti O H Ti H O− •− ++ − + ↔

(13)

22 ( )

IV IVTi O TiH HO

+ ••−− + ↔ (14)

( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 2H O OH HO H O• •−

+ ↔ + (15)

2 2H O e OH OH

− − •+ → + (16)

Proses Fotoelektrokatalisis Pemberian potensial listrik melalui film katalis, untuk menghasilkan “fotoreaktor bias”, dapat meminimalisasi rekombinasi elektron-hole. Reaktor seperti ini menggunakan elektroda terpisah: sebuah elektroda kerja yang dilapisi dengan katalis (sebagai fotoanoda) dan sebuah elektroda counter (sebagai katoda). Pemberian potensial positif melewati fotoanoda akan menarik elektron fotogenerasi ke katoda,

kemudian meminimalisasi rekombinasi pasangan elektron-hole dalam katalis dan meningkatkan kecepatan oksidasi senyawa organik [14]. Seperti yang diindikasikan pada Gambar 4, pasangan elektron-hole dapat dihasilkan dalam semikonduktor melalui absorbsi cahaya dengan energi lebih besar atau sama dengan celah pita energi semikonduktor. Ketika semikonduktor tipe-n dicelupkan pada larutan, maka tingkat energi ferminya berkurang dan menghasilkan pembentukan medan listrik pada interface antara semikonduktor dan larutan elektrolit [13]. Pasangan elektron-hole yang dihasilkan pada daerah medan listrik tersebut, daerah deplesi, akan terpisah dan tidak mengalami rekombinasi. Sebagai konsekuensinya, pada semikonduktor tipe-n, elektron fotogenerasi akan bergerak ke bulk semikonduktor, dimana elektron ini dapat ditransfer baik melalui kawat ke elektroda non-fotoaktif (seperti Pt) atau bergerak ke permukaan ke suatu titik dimana elektron akseptor dapat direduksi. Sementara itu, hole fotogenerasi, dibawah pengaruh medan listrik, akan bermigrasi ke permukaan semikonduktor dan mengoksidasi elektron donor yang cocok. Proses fotoelektrokatalisis ini diilustrasikan pada Gambar 4. Dari tinjauan termodinamik, agar elektron fotogenerasi di pita konduksi dapat mereduksi air, pita potensialnya, (ECB), harus kurang dari E(H+/H2); juga agar hole fotogenerasi pada pita valensi dapat mengoksidasi air, EVB, harus lebih besar dari (O2/H2O) [4].

Gambar 4. Skema proses fotoelektrokatalisis. Proses ini

terjadi pada iradiasi semikonduktor tipe-n yang dicelupkan dalam air dan dibawah pengaruh tegangan positif.

6

Methylene Blue Methylene Blue yang memiliki rumus kimia C16H18ClN3S, adalah senyawa hidrokarbon aromatik yang beracun dan merupakan dye kationik dengan daya adsorpsi yang sangat kuat. Pada umumnya digunakan sebagai pewarna sutra, wool, tekstil, kertas, peralatan kantor dan kosmetik. Senyawa ini berupa kristal berwarna hijau gelap. Ketika dilarutkan dalam air atau alkohol akan menghasilkan larutan berwarna biru. Memiliki berat molekul 319.86 gr/mol, dengan titik lebur di 105 oC dan daya larut sebesar 4,36 x 104 mg/L. Strukturnya diperlihatkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Struktur molekul kimia Methylene Blue

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian Kegiatan penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika Material Jurusan Fisika dan Laboratorium Analisis Kimia Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini dilakukan sejak bulan Agustus 2005 sampai Agustus 2006 yang terdiri dari penelusuran literatur, kegiatan penelitian dan penulisan laporan.

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah TiO2 Degussa P25, Acetylaceton (Merck), Polyethyleneglycol 4000 (Merck), akuades, aseton, bubuk methylene blue (Certistain), NaOH, HCl, dan H2O2. Sebagai substrat digunakan kaca konduktif ITO (Indium TinOxide). Peralatan yang digunakan diantaranya furnace (Vulcan), difraktometer sinar-X (Shimadzu tipe XD-610), lampu UV jenis Black Light (UV-A) dengan panjang gelombang maksimum sebesar 360 Å, berdaya listrik 6 Watt (Ultra Violet Products. Inc), Thermo Spectronic 20D+, spektroskopi UV-Vis Genesys-10, ultrasonic cleaner (Cole-Parmer), pH-meter, reaktor

fotokatalisis, eletroda pencacah platina (Pt), catu daya, neraca analitik, pengaduk magnet, magnet, pipet hisap 5 ml, volumetrik 50 ml, tabung reaksi, scotch-tape, wadah sampel, gelas rod, dan alumunium foil.

Deposisi Film TiO2 Film TiO2 dibuat dengan metode squeegee printing. Pasta titanium disiapkan dengan mencampurkan 3 mg TiO2 bubuk, 3 ml akuades, 1 ml asetylaseton dan 4 gr Polyethyleneglycol (PEG). Campuran ini diaduk selama 1 jam hingga dihasilkan pasta yang mengental. Substrat ITO berukuran (4.5 x 3) cm, sebanyak 4 buah dibersihkan dengan sabun dan direndam dengan aseton dalam ultrasonic cleaner selama 30 menit, kemudian dikeringkan. Tepi-tepi substrat dibingkai dengan scotch-tape, 0.5 cm dari tiap tepi dengan sisi konduktif menghadap ke atas. Deposisi dilakukan dengan meneteskan pasta titanium pada substrat ITO. Pasta diratakan dengan glass rod hingga seluruh substrat tertutup dengan titanium. Substrat yang telah dilapisi dipanaskan di atas piringan pemanas bersuhu 100 oC selama 10 menit hingga lapisan mengering dan scotch-tape dapat dilepas tanpa merusak tepi lapisan. Untuk menumbuhkan kristal anatase, film dipanaskan hingga 450 oC dengan kenaikan suhu 5 oC/menit dan di-hold 10 menit pada suhu 100 oC dan 300 oC, sedangkan pada suhu 450 oC di-hold selama 30 menit. Total waktu proses pemanasan adalah dua jam lima belas menit.

Karakterisasi XRD Karakterisasi kristal TiO2 ditentukan dengan difraksi sinar-X (XRD) menggunakan difraktometer sinar-X (Shimadzu model XD-610) yang terdapat di Laboratorium X-Ray, Pusat Penelitian dan Pengembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Batan (P3IB), Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN), Kawasan PUSPITEK Serpong, Tangerang. Alat ini menggunakan sumber Cu dengan tegangan 30 kV, arus 30mA dan panjang gelombang, λ = 1.54056 Å. Film discan dengan rentang 2θ antara 20-70o. Hasil output karakterisasi XRD berupa kurva hubungan antara 2θ versus intensitas. Kurva ini kemudian dibandingkan dengan kurva XRD dari literatur. Ukuran kristal film TiO2

7

dihitung menggunakan persamaan Debye-Scherrer:

0.9

cos BB

λτ

θ= (17)

dimana τ adalah ukuran kristal film, λ-panjang gelombang sinar-X yang digunakan; θB adalah sudut puncak; dan B adalah lebar puncak pada setengah intensitas maksimum (FWHM).

Pembuatan Reaktor Reaktor degradasi skala laboratorium yang dibuat adalah model reaktor takalir (Water Static Batch Reactor). Reaktor ini terdiri dari bejana dengan daya tampung 100 ml; film TiO2; elektroda pencacah, Pt; pengaduk magnet; catu daya; lampu UV-A. Bejana dibuat menggunakan bahan aklirik dengan dimensi (5 x 4 x 5) cm. Film TiO2 diletakkan pada salah satu sisi bejana, 1 cm dari dasar bejana. 0,5 cm di atasnya diletakkan elektroda pencacah platina (Pt). Lampu UV diletakkan 3 cm dari mulut bejana. Bagian atas bejana ditutup menggunakan wrapping plastic dan sisi-sisinya ditutup dengan alumunium foil. Keseluruhan reaktor ditutup dengan kotak kayu untuk menghindari pengaruh cahaya dari luar. Luas lapisan tipis adalah 10 cm2 dan luas elektroda pencacah adalah 0.5 cm2 (Lampiran 1)

Pembuatan Kurva Standar Methylene Blue

Kurva karakterisasi absorbansi Methylene Blue, MB, untuk beberapa variasi konsentrasi diperoleh menggunakan spektroskopi UV-Vis Genesys-10 pada panjang gelombang 524-669 nm, sedangkan kurva standar dibuat dengan menscan larutan MB, menggunakan Thermo Spectronic 20D+ pada panjang gelombang 500-700 Å. Untuk selanjutnya spektroskopi yang digunakan untuk mengukur absorbansi larutan adalah Thermo Spectronic 20D+. Spektroskopi Genesys-10 digunakan hanya untuk melihat karakterisasi absorbansi MB.

Evaluasi Fotolisis, Fotokatalisis dan

Fotoelektrokatalisis Evaluasi dilakukan melalui beberapa variasi kondisi eksperimen, yaitu fotolisis (kondisi eksperimen dengan UV tanpa TiO2), fotokatalisis (kondisi eksperimen dengan

TiO2 dan UV), dan fotoelektrokatalisis (UV, TiO2 dan pemberian potensial bias eksternal). Sebagai kontrol dilakukan eksperimen pada keadaan gelap (tanpa perlakuan apapun). Larutan MB yang digunakan sebanyak 50 ml dengan konsentrasi awal 5 x 10-6 M. Lampu UV yang digunakan adalah lampu UV-A dengan panjang gelombang maksimum 360 Å. TiO2 disinari dengan lampu ini sepanjang arah normalnya. pH larutan diatur dengan menambahkan NaOH dan HCl. Pengaruh hidrogen peroksida terhadap degradasi MB dilihat dengan menambahkan H2O2 30% sebanyak 0.1 ml. Penambahan potensial bias sebesar +1.0 Volt, dimana platina yang digunakan sebagai elektroda counter dihubungkan ke kutub negatif power supply sedangkan film TiO2 dihubungkan ke kutub positif. Konsentrasi MB setelah diberi perlakuan diukur dengan Thermo Spectronic 20D+. Petikan sampel diambil pada menit ke- 0, 30, 60, 90, 120, dan 150. Degradasi MB dinyatakan dengan kecepatan reaksi kinetik:

dC kCdt− = (18)

0k tC C e−= (19)

lno

C ktC

= − (20)

dimana: dCdt = laju degradasi Methylene Blue

(Molar/menit) Co = konsentrasi awal Methylene Blue

(dalam Molar) C = konsentrasi Methylene Blue setelah

waktu t (dalam Molar) t = waktu (dalam menit) k = tetapan kelajuan degradasi (dalam

menit-1)

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil XRD Film TiO2 dan Ukuran Partikel Pendeposisian TiO2 bubuk dengan metode squeegee printing pada substrat ITO (Indium Tin Oxide) dengan binder PEG memperlihatkan hasil yang baik. Adanya PEG sebagai binder meningkatkan gaya adhesi partikel sehingga TiO2 menempel dengan kuat pada substrat. Hal ini terlihat dari morfologi lapisan yang tidak rusak setelah diberi beberapa perlakuan.

8

Gambar 6. Kristalografi TiO2

Tabel 3.. Susunan puncak dan intensitas kristal TiO2 fase anatase

d (Å) 2θ (deg) Sampel Literatur

hkl

25,127 3,5411 3,5298 101 37,755 2,3807 2,3947 400 47,891 1,8978 1,8985 200 53,798 1,7025 1,7104 105 54,882 1,6714 1,6720 211 62,633 1,4819 1,4877 204

Struktur film diperiksa menggunakan XRD. Gambar 6 memperlihatkan pola difraksi film TiO2 yang dipanaskan hingga 450o. Pada pola tersebut tampak bahwa ada enam puncak yang konsisten dengan puncak untuk kristal anatase, sedangkan kristal rutil tidak terdeteksi pada pola difraksi. Hasil ini menunjukkan bahwa proses pemanasan yang dilakukan hingga 450o cukup untuk membentuk kristal anatase dan tidak berlebih sehingga terbentuk kristal rutil. Rangkuman puncak-puncak tersebut diperlihatkan pada Tabel 3. Perbandingan hasil XRD sampel dan literatur diberikan pada Lampiran 2. Perbandingan parameter kisi sampel TiO2 dan standar diperlihatkan pada Tabel 4. Dari data ini dapat dilihat bahwa nilai parameter a dan c sampel tidak jauh berbeda dengan nilai parameter dari literatur. Nilai ini mengindikasikan bahwa film TiO2 yang dibuat memiliki struktur tetragonal. Perhitungan parameter kisi diperlihatkan pada Lampiran 3. Ukuran kristal mempengaruhi aktivitas fotokatalisis. Film dengan ukuran kristal yang kecil (skala nanometer) dapat

meningkatkan aktivitas fotokatalis melalui peningkatan generasi elektron dan hole. Ukuran kristal dihitungdengan formula Scharrer. Perhitungannya dapat dilihat pada Lampiran 4. Dari hasil perhitungan keenam puncak pola XRD diperoleh bahwa partikel TiO2 sampel memiliki ukuran kristal sebesar 24.545 nm. Tabel 4.. Perbandingan parameter kisi kristal sampel

pada lapisan TiO2 dan literatur

Parameter Sampel Literatur a (Å) 3,7945 3,797 c (Å) 9,518061 9,579

Kurva Standar Methylene Blue Hasil scan larutan MB (Gambar 7) menggunakan spektroskopi UV-Vis Genesys-10 memperlihatkan kurva karakteristik absorbansi Methylene Blue dengan puncak maksimum berada pada panjang gelombang 664 nm. Nilai ini tidak terlalu berbeda dari literatur yaitu 666 nm. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa spektrum absorbansi MB menurun dengan menurunnya konsentrasi larutan. Kurva standar Methylene Blue (Gambar 8) diperoleh dengan menscan larutan menggunakan spectronic 20-Milton Roy. Data hasil scanning dengan spectronic 20 diperlihatkan pada Lampiran 5.1. Karena adanya hubungan linear antara konsentrasi dengan panjang gelombang 664 nm, maka untuk selanjutnya hasil eksperimen fotodegradasi diukur pada panjang gelombang ini.

9

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

500 550 600 650 700

Panjang Gelombang (nm)

Abso

rban

si

konsentrasi 0.0001konsentrasi 0.00009konsentrasi 0.00008konsentrasi 0.00007konentrasi 0.00006

Gambar 7. Spektrum karakterisasi absorbansi

Methylene Blue untuk konsentrasi 1 x 10-4 M, 9 x 10-5 M, 8 x 10-5 M, 7 x 10-5 M dan 6 x 10-5 M menggunakan spektroskopi UV-Vis Genesys-10.

y = 0,0576x - 0,007R2 = 0,9919

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5Konsentrasi

Abso

rban

si

Gambar 8. Kurva standar Methylene Blue

(menggunakan Spektronic 20- Milton Roy). .

Pengaruh Konsentrasi Awal MB

a

b

c

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 30 60 90 120Lama Perlakuan (menit)

C/C

o

a; Konsentrasi 5 x 10E-6 M

b; Konsentrasi 6 x 10E-6 M

c; Konsentrasi 7 x 10E-6 M

Gambar 9. Pengaruh konsentrasi awal terhadap

degradasi fotokatalisis MB.

Gambar 9. memperlihatkan profil degradasi fotokatalisis MB untuk konsentrasi awal 7 x 10-6 MB, 6 x 10-6 MB, dan 5 x 10-6 M. Grafik hubungan antara C/Co terhadap lama perlakuan memperlihatkan adanya penurunan tetapan kelajuan degradasi dengan meningkatnya konsentrasi awal MB. Nilai t untuk ketiga konsentrasi awal tersebut adalah 0.0075, 0.0079, dan 0.0102 (menit-1) untuk konsentrasi 7 x 10-6 M, 6 x 10-6 M, dan 5 x 10-6 M (Gambar 10) . Pada larutan dengan konsentrasi MB yang tinggi, jumlah molekul MB yang terkandung dalam larutan juga akan semakin tinggi. Molekul ini akan menghalangi foton untuk mencapai TiO2, sehingga akan menurunkan kecepatan degradasi. Fenomena sebaliknya teramati untuk larutan dengan konsentrasi MB yang rendah. Peluang foton untuk mencapai TiO2 bertambah karena molekul MB dalam larutan lebih sedikit. Selain itu, larutan dengan konsentrasi MB yang tinggi membutuhkan radikal hidroksil yang lebih banyak dalam proses degradasi. Karena luas permukaan katalis yang digunakan selama proses fotokatalisis tetap, maka jumlah radikal OH• yang dihasilkan oleh katalis juga akan konstan. Akibatnya akan terjadi kurangan pasokan radikal pada proses degradasi dengan konsentrasi awal yang tinggi, dan hanya akan menghasilkan tetapan kelajuan degradasi yang kecil.

Pengaruh pH Awal MB Nilai pH merupakan parameter penting pada proses degradasi. pH larutan mempengaruhi muatan permukaan TiO2, kekuatan ionik, sifat dye dan mempengaruhi adsorbsi dye pada partikel TiO2. Nilai pH dimana permukaan suatu oksida tidak bermuatan didefinisikan sebagai zero point charge (pHzpc). Untuk TiO2, pHzpc bernilai 6.25. Di bawah nilai ini TiO2 akan bermuatan positif, sedangkan di atasnya bermuatan negatif berdasarkan reaksi: 2TiOH H TiOH+ ++ → (21)

2TiOH OH TiO H O− −+ → + (22) Pengaruh pH terhadap proses degradasi MB diamati pada kondisi ekperimen fotokatalisis. Konsentrasi awal MB yang digunakan adalah 5 x 106 M. pH larutan diatur dengan menambahkan NaOH dan HCl hingga diperoleh larutan dengan pH 3, 7, dan 11.

10

Uji ini memperlihatkan bahwa degradasi terbesar teramati pada larutan dengan pH 11, diikuti dengan larutan pH 7 dan 3. Setelah 150 menit perlakuan, larutan MB pH 11 terdegradasi sebesar 70 %, sedangkan untuk larutan pH 7 dan 3 sebesar 44 % dan 30 % (Gambar 10). MB merupakan senyawa yang memiliki ikatan S+ sehingga MB termasuk dalam jenis dye kationik. Pada larutan dengan pH tinggi, MB yang bermuatan positif (bersifat basa) akan mudah teradsorbsi pada permukaan TiO2 yang bermuatan negatif. Adsorbsi MB meningkat karena adanya interaksi elektrostatik antara MB dan partikel TiO2. sebaliknya, pada pH rendah (bersifat asam), adsorbsi MB pada permukaan TiO2 menjadi sulit karena adanya gaya tolak menolak antara MB dan partikel TiO2 yang sama-sama bermuatan positif. Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa degradasi MB paling baik dilakukan pada keadan basa. Semakin bersifat basa larutan tersebut, degradasi MB akan semakin baik.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 3 6 9 12pH

Pers

en D

egra

dasi

(%)

Gambar 10. Hubungan antara pH dan persen degradasi

MB

Evaluasi Aktivitas Fotolisis, Fotokatalisis dan Fotoelektrokatalisis

Evaluasi Aktivitas Fotolisis

Warna pada dye muncul karena adanya grup kromofor. Kromofor merupakan konfigurasi radikal yang mengandung elektron terdelokalisasi. Konfigurasi kromoforik diantaranya azo (-N=N-), karbonil (=C=O), karbon (=C=C), karbon nitrogen (>C=NH atau –CH=N-); nitroso (-NO atau N-OH); nitro (-NO2 atau =NO-OH); sulfur (C=S). Fotolisis adalah proses dimana ikatan kimia MB diputus oleh energi foton cahaya UV. Ketika foton UV memasuki medium, foton akan ditransmitansi atau diabsorbsi oleh medium dan molekul MB yang terlarut.

Foton yang diabsorbsi dapat mengawali reaksi fotolisis dengan menyerang ikatan kromofor MB. Foton juga mampu mengaktifkan molekul air untuk membentuk radikal hidroksil, yang akan ikut berperan dalam menguraikan molekul MB. Degradasi melalui penyinaran langsung oleh UV hanya memberikan penurunan konsentrasi sebesar 27,22 % setelah penyinaran selama 150 menit, dengan tetapan kelajuan degradasi sebesar 0.00005 menit-1 (Tabel 5). Kurva degradasinya memperlihatkan penurunan kurva yang landai (Gambar 11b) dibandingkan kurva proses degradasi lainnya. Setelah proses penyinaran, tidak tampak adanya perubahan warna larutan jika dibandingkan kontrol (perlakuan pada menit ke-0). Hal ini mengindikasikan bahwa foton tidak cukup mampu untuk menguraikan ikatan kromofor MB, dimana jumlah radikal hidroksil yang dihasilkan oleh foton tidak banyak, sehingga tidak tampak adanya perubahan warna larutan.

Evaluasi Aktivitas Fotokatalisis dan Fotoelektrokatalisis

Gambar 11. Perbandingan proses degradasi MB. a :

gelap, b : fotolisis, c : fotokatalisis, d : fotoelektrokatalisis, e : fotolisis+ H2O2, f : fotokatalisis+ H2O2 dan g : fotoelektrokatalisis+ H2O2

Penambahan semikonduktor sebagai katalis pada proses fotolisis dinamakan fotokatalisis. Pada proses fotokatalisis, ikatan kimia pada MB akan dipecah oleh radikal hidroksil, OH• , yang tersedia dalam larutan. Grafik penurunan konsentrasi MB melalui proses fotokatalisis lebih tajam dibandingkan proses fotolisis (Gambar 11c), dengan persentase penurunan konsentrasi MB

11

sebesar 61.50 % (Gambar 13), sedangkan konstanta kelajuan degradasinya bernilai 0.0065 menit-1. Perubahan warna larutan MB terlihat dengan jelas pada menit ke-150 (Gambar 14), dimana warna larutan menjadi lebih bening dibandingkan kontrolnya.

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

00 30 60 90 120 150

Waktu Perlakuan (Menit)

ln (C

/Co)

Gelap

Fotolisis

Fotokalisis

Fotoelektrokatalisis

Fotolisis + H2O2

Fotokatalisis + H2O2

Fotoelektrokatalisis + H2O2

Gambar 12. Hubungan linear antara ln (C/CO) dan lama

perlakuan

Pemberian potensial bias eksternal sebesar +1.0 Volt memperlihatkan hasil yang lebih baik dibandingkan proses fotokatalisis dan fotolisis, dimana pada menit ke-90, konsentrasi MB sudah terdegradasi lebih dari setengah konsentrasi awalnya. Pada akhir menit ke-150, degradasi dengan metode ini memberikan hasil yang sangat memuaskan dengan persentase degradasi sebesar 84.19% (Gambar 13) dan tetapan kelajuan degradasi sebesar 0.011 menit-1. Pada Gambar 11.d, dapat dilihat bahwa grafik degradasi fotoelektrokatalisis lebih curam dibandingkan dua metode sebelumnya, dan dari Gambar 14, dapat diamati bahwa warna larutan menjadi lebih jernih dibandingkan kontrol.

89,23 %84,19 %83,68 %

76,63 %

61,5 %

27,22 %

0102030405060708090

100

a b c d e f

Variasi Perlakuan

Pers

en D

egra

dasi

(%)

Gambar 13. Grafik persentase penurunan konsentrasi

MB untuk beberapa variasi perlakuan, dimana a: fotolisis; b: fotokatalisis; c: fotolisis+H2O2; d: fotoelektrokatalisis; e: fotokatalisis+H2O2; f: fotoelektrokatalisis+H2O2

Tingginya hasil degradasi dengan metode fotoelektrokatalisis mengindikasikan bahwa rekombinasi pasangan elektron/hole dapat dikurangi, sehingga keberadaan radikal yang bertanggung jawab untuk memecah ikatan kimia molekul akan lebih banyak tersedia dalam larutan, dan cukup untuk memecah ikatan kromofor MB sehingga larutan menjadi tidak berwarna setelah 150 menit perlakuan, sedangkan pada proses fotokatalisis tidak banyak terjadi perubahan warna karena kurangnya konsentrasi radikal dalam larutan.

Gambar 14. Foto hasil degradasi untuk fotolisis (kiri

atas), fotokatalisis (kanan atas) dan fotoelektrokatalisis (bawah)

Pengaruh Penambahan H2O2

Penambahan H2O2 dapat meningkatkan konsentrasi radikal hidroksil. Radikal ini dapat menghambat rekombinasi berdasarkan reaksi

2 2H O e OH OH− − •

+ → + (23) H2O2 mempunyai dua fungsi dalam proses degradasi, yaitu H2O2 selain mengikat elektron sehingga terjadi pemisahan muatan juga berfungsi membentuk radikal •

OH . 2 2 2 2H O O OH OH O•− − •+ → + + (24)

Penambahan senyawa H2O2 dapat mempengaruhi proses fotolisis, fotokatalisis dan fotoelektrokatalisis. Pada fotolisis, pengaruh penambahan H2O2 terlihat sangat signifikan. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 11.e, dimana grafik fotolisis+H2O2 menurun dengan tajam dibandingkan proses fotolisis saja. Hal ini dikarenakan adanya tambahan radikal hidroksil melalui reaksi

2 2 2H O hv OH •+ → (25) Proses fotolisis + H2O2 menyumbangkan persentase degradasi sebesar 76.63% dengan tetapan kelajuan degradasi sebesar 0.0105 menit-1.

12

Pada proses fotokatalisis dan fotoelektrokatalisis, penambahan H2O2 tidak memperlihatkan hasil maksimal dibandingkan pada proses fotolisis (Gambar 11f dan 11g). Pertambahan persentase degradasi hanya sebesar 22.69 % untuk proses fotokatalisis+H2O2 dan 5.55 % untuk fotoelektrokatalisis+H2O2. Sangat kecil jika dibandingkan dengan pertambahan persentase degradasi pada proses fotolisis yang mencapai 49.41% (Gambar 13). Hal ini disebabkan karena konsentrasi yang ditambahkan dalam larutan terlalu tinggi, sehingga akan menimbulkan efek negatif. Efek negatif ini yaitu terbentuknya radikal

2OH• yang kurang reaktif dibandingkan

radikal OH• , dan terbentuknya molekul gas

dalam sistem. Molekul gas ini tidak terlarut, melainkan menempel pada permukaan film dan elektroda Pt, sehingga akan menghalangi transfer energi foton. Secara umum penambahan H2O2 dapat meningkatkan kecepatan degradasi MB, dilihat dari nilai tetapan kelajuan degradasi, dimana untuk proses fotokatalisis+H2O2 tetapan ini bernilai 0.011 menit-1 dan untuk fotoelektrokatalisis+H2O2 sebesar 0.0145 menit-1. Nilai ini diperoleh dari kurva linear hubungan antara C/Co terhadap waktu perlakuan (Gambar 12). Tabel 5. Tetapan kelajuan degradasi methylene blue

Variasi k (menit-1) Fotoelektrokatalisis + H2O2 0,0145 Fotokatalisis + H2O2 0,011 Fotolisis + H2O2 0,0105 Fotoelektrokatalisis 0,0121 Fotokatalisis 0,0065 Fotolisis 0.00005

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Film TiO2 dapat dibuat menggunakan metoda squeegee printing dengan mencampurkan TiO2 degussa, asetilaseton, PEG, dan akuades, kemudian melapiskannya pada permukaan ITO. Pemanasan hingga 450o terbukti menumbuhkan kristal anatase TiO2. PEG dalam pembuatan film terbukti meningkatkan gaya adhesi TiO2 dengan substrat dilihat dari tidak mudah rusaknya film setelah penggunaan berulang. Rancangan reaktor takalir skala laboratorium menghasilkan reaktor dengan daya tampung dan luas film yang

proporsional. Hal ini dapat dilihat dari hasil degradasinya yang baik. Metode fotoelektrokatalisis dan fotokatalisis berbasis semikonduktor TiO2 terbukti mampu menurunkan konsentrasi MB dalam air. Konsentrasi dan pH awal larutan MB merupakan faktor penting yang harus diperhatikan untuk mendapatkan hasil degradasi yang maksimal. Degradasi MB memperlihatkan hasil yang baik pada konsentrasi awal yang rendah dan pada keadaan basa. Kombinasi fotoelektrokatalisis dan penambahan H2O2 memperlihatkan hasil terbaik diikuti fotoelektrokatalisis, fotokatalisis+H2O2 dan fotokatalisis. Penambahan potensial bias dan H2O2 terbukti dapat meningkatkan kecepatan degradsi melalui pemisahan elektron/hole.

Saran

Masih banyak metode yang dapat digunakan untuk meningkatkan hasil degradasi. Diantaranya adalah penambahan oksigen terlarut. Penambahan oksigen dalam sistem degradasi juga dapat mengurangi rekombinasi elektron/hole, dimana elektron bertindak sebagai donor elektron. Keberadaan oksigen dalam sistem juga sangat penting, dimana beberapa peneliti telah menemukan bahwa proses degradasi sangat dipengaruhi oleh kadar oksigen dalam sistem. Penelitian sebelumnya selalu menggunakan reaktor takalir dalam proses degradasi. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan reaktor alir, dan melihat pengaruhnya pada proses degradasi.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Carneiro, et al. 2004. Evaluation of color removal and degradation of a reactive textile azo dye on nanoporous TiO2 thin-film electrodes. Electrochimica Acta 49: 3807–3820.

[2] Silva, et al. Catalytic oxidation of

methylene blue in aqueous solutions. Instituto de Ingenieria Quimica– Universidad Nasional de San Juan– Argentina.

[3] Parmon, V, et al. 2001. Glossary of

Terms in Photocatalysis and Radiocatalysis. International Journal of Photoenergy.

13

[4] Mills, A and Hunte, L.S. 1997. An

Overview of Semiconductor Photocatalysis. J. of Photochem. and Photobio A: 108: 1-35.

[5] Aitali, Khadija M. 2002. Wastewater

depollution by photocatalytic and bidegradation processes. Universite Hassan II Faculte Des Sciences Ain Chok Departement De Chime.

[6] Balasubramanian, G, et al. 2003.

Titania Powder Modified Sol-gel Process for Photocatalytic Aplications. J. of Material Science. 83: 823-831.

[7] Vulliet, E, et al. 2003. Factors

influencing the Photocatalytic Degradation of Sulfonylurea Herbicides by TiO2 Aqueous Suspension. J. of Photochem. and Photobio A. 159:71-79

[8] Macias, L, T. 2003. The Design and

Evaluation of A Continuous Photocatalytic Reactor Utilizing Titanium Dioxida in Thin Film of Mesoporous Sililca. A Thesis for the Degree of Master of Science in Chemical Engineering in Mississippi State University.

[9] Jiang, D., et al. 2004. Stuedies of

Photocatalytic Processes at Nanoporous TiO2 Film Electrodes By Photoelektrochemical Techniques and Development of A Novel Methodology for Rapid Determination of Chemical Oxygen Demand. University Griffith, School of Environmental and Applied Sciences

[10] Marlupi, I. 2003. Desinfeksi

Escherichia coli melalui fotokatalisis Titanium Dioksida (TiO2) Bubuk Fase Rutil. [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

[11] Linsebigier, A L, et al. 1995.

photocatalysis on TiO2 surface: principles, mechanisms, and selected results. Chem. Rev 95: 735-758.

[12] Diebold, U. 2003. The surface science of titanium dioxide. Surface science report 48: 53-229

[13] Gunlazuardi, J. 2001. Fotokatalisis

pada permukaan TiO2 : Aspek fundmental dan aplikasinya. Seminar Nasional Kimia Fisika II. Jurusan kimia, FMIPA, Universitas Indonesia.

[14] EPA. 2003. Photoelectrocatalytic

degradation and removal of organic and inorganic contaminants in ground waters. Cincinnati, Ohio.

[15] Senthilkumaar, et al. 2004.

photodegradation of a textile dye catalyze by sol-gel derived nanocristalline TiO2 via ultrasonic irradiation. J. of Photochemistry and Photobiology A : Chemistry 170 : 225-232

[16] Sudana, A. 2003. Deposisi dan

karakerisasi lapisan tipis titanium dioksida (TiO2) dalam proses desinfeksi escherichia coli. [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

[17] Poulios and Tsachpinis. 1999.

Photodegradation of the textile dye reactive black 5 in the presence of semiconducting oxides. J. Chem Technol Biotechnol 74: 349-357.

[18] Allen, S.J. and Koumanova, B. 2005.

Decolourisation of water/waste water using absorpsi (Review). Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy 40: 175-192

[20] Shen, Q and Toyoda, T. 2003. Studies

of optical absorption and electron transport in nanocrystalline TiO2 electrodes. Thin solid film: 167-170.

[21] Taicheng, et al. 2001.

Photoelectrochemical degradation of methylene blue with nano TiO2 under high potensial bias. Mater. Phys. Mech 4: 101-106

[22] Bhatkhande, et al. 2004. Photocatalytic

and photochemical degradation of

14

nitrobenzene using artificial ultraviolet light. Chemical engineering journal 102: 283-290

[23] Irmak, et al. 2004. Degradation of 4-

chloro-2-methylpenol in aqueous solution by UV irradiation in the presence of titanium dioxide. Applied catalyst B: Environmental 54: 85-91

[24] Zhang, et al. Photoelectrocatalytic

degradation of reactive brilliant orange K-RBOKR in a new continuous flow photoelectrocatalytic reactor. Applied catalysis A: 221-229

[25] Qamar, et al. 2005. Photocatalytic

degradation of two selected dye derivatives, chromotrope 2B and amino black 10B, in aqueoud suspensions of titanium dioxide. Dye and pigments 65: 1-9

L A M P I R A N

15

Lampiran 1. Skema reaktor degradasi

16

Lampiran 2. Tabel Standar Struktur Tegragonal TiO2 pada XRD dengan λ = 1.54056

17

Lampiran 3. Penentuan parameter kisi dengan metode Cohen (Cullity & Stock, 2001) 3.1 Persamaan-persamaan dalam menentukan parameter kisi dengan metode Cohen.

Persamaan umum: λ=2d sin θ .........................................................................................................................(3.1.1) Penentuan sistem kristal tetragonal menggunakan persamaan:

2

2

2

22

2

1cl+

akh=

d+ ..........................................................................................................(3.1.2)

2 2

2 2

2 2

sin

sin

sin

C B A

C B A

C B A

α θ α αγ αδ

γ θ γα γ γδ

δ θ αδ γδ δ

= + +∑ ∑ ∑ ∑

= + +∑ ∑ ∑ ∑

= + +∑ ∑ ∑ ∑

..........................................................................(3.1.3)

Dengan 22 kh +=α ; 2lγ = ; 210 sin 2θδ = ; 10DA = ; 2 24B acλ= ; 2 24C aλ= Keterangan: a,c : parameter kisi h,k,l : indeks Miller λ : panjang gelombang θ : sudut difraksi A,B,C : numerator Numerator diperoleh dengan menggunakan mengeliminasi persamaan (3.3) Persentase ketepatan hasil perhitungan parameter kisi yang diperoleh dibandingkan dengan nilai literatur, dengan menggunakan persamaan: Ketepatan nilai a = 100% - ∆a/al Ketepatan nilai c = 100% - ∆c/cl Keterangan a : nilai a sampel hasil perhitungan c : nilai c sampel hasil perhitungan al : nilai a literatur cl : nilai c literatur

18

3.2 Penentuan parameter kisi kristal pada TiO2

3.2.1 Data-data pendukung analisis parameter kisi kristal TiO2

hkl 2θ θ α α2 γ γ2 αγ sin 22θ Sin2θ δ δ2 γδ αδ α Sin2 θ γ Sin2 θ δ Sin2 θ 101 25,127 12,564 1 1 1 1 1 0,180285 0,047315 1,802852 3,250274 1,802852 1,802852 0,047315 0,047315 0,085302 004 37,755 18,878 0 0 16 256 0 0,374887 0,104678 3,748868 14,054011 59,981888 0,000000 0,000000 1,674850 0,392424 200 47,891 23,946 4 16 0 0 0 0,550371 0,164722 5,503711 30,290834 0,000000 22,014844 0,658889 0,000000 0,906584 105 53,798 26,899 1 1 25 625 25 0,651136 0,204675 6,511360 42,397812 162,784006 6,511360 0,204675 5,116870 1,332711 211 54,882 27,441 5 25 1 1 5 0,669059 0,212364 6,690586 44,763936 6,690586 33,452928 1,061821 0,212364 1,420841 204 62,633 31,317 4 16 16 256 64 0,788686 0,270150 7,886861 62,202574 126,189774 31,547443 1,080602 4,322407 2,130639 Σ 15 59 59 1139 95 3.214424 1.003905 32.44237 196,959442 357,449105 95,329427 3,053302 11,373807 6,268502

3.2.2 Hasil penentuan parameter kisi kristal TiO2

a c ∆a/a ∆c/c % ketepatan a % ketepatan c B C Sampel Literatur Sampel Literatur 0.080928245 0.041208753 3,7945 3,797 9,518061 9,579 0.00066 0.0064 99.999 99.994

19

Lampiran 4. Penentuan ukuran kristal dengan metode Cohen

Untuk mementukan ukuran kristal digunakan persamaan:

θησλθ sin94,0cos +=B ................................................................................................(4.1.1)

B : FWHM (full width half maximum) λ : panjang gelombang sinar-X (Cu = 1.54056 Å), θ : sudut difraksi sinar X (derajat) σ : ukuran partikel, η : mikro strain Ukuran kristal didapatkan dengan cara memasukkan semua puncak yang muncul ke dalam persamaan diatas, dengan menganggap y = Bcosθ, dan x = sinθ persamaan diatas menjadi y = a + bx, Dengan menggunakan regresi linear akan bisa didapatkan nilai a dan b, dari nilai a dapat diketahui ukuran kristal (σ).

sin θ b cos θ 0,217521 0,006576 0,323546 0,008786 0,405867 0,006428 0,452419 0,007098 0,460835 0,007776 0,519765 0,00917

y = 0,0044x + 0,0059R2 = 0,1752

0

0,0010,002

0,003

0,004

0,0050,006

0,007

0,0080,009

0,01

0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55

sin θ

b co

s θ

2

0, 94; maka ukuran partikel TiO

0, 94;

0, 94(1, 54056)

0, 0059

a

aσ

λ

σλ

σ

=

=

=

= 245,4452 Å = 24,54452 nm

20

Lampiran 5. Pengolahan data degradasi Methylene Blue 5.1 Data scanning larutan Methylene Blue pada panjang gelombang 640 – 682 nm menggunakan

Thermo Spectronic 20D+. Data ini digunakan untuk mendapatkan kurva standar untuk penentuan konsentrasi larutan setelah diberi perlakuan.

λ 7 x 10-6- M 6 x 10-6- M 5 x 10-6- M 4 x 10-6- M 3 x 10-6- M

640 0,29 0,248 0,204 0,174 0,112 643 0,306 0,259 0,211 0,183 0,122 646 0,32 0,27 0,222 0,19 0,125 649 0,334 0,281 0,233 0,197 0,131 652 0,353 0,297 0,245 0,207 0,134 655 0,368 0,312 0,257 0,22 0,145 658 0,384 0,322 0,266 0,227 0,149 661 0,392 0,332 0,273 0,232 0,157 664 0,398 0,335 0,276 0,237 0,159 667 0,396 0,333 0,274 0,232 0,157 670 0,382 0,324 0,265 0,229 0,151 673 0,362 0,309 0,252 0,219 0,146 676 0,338 0,29 0,233 0,202 0,137 679 0,307 0,257 0,217 0,184 0,122 682 0,264 0,228 0,186 0,162 0,102

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

620 640 660 680 700

Panjang Gelombang (nm)

Ab

sorb

ansi

Konsentrasi 7 x 10 E-6 M

Konsentrasi 6 x 10 E-6 M

Konsentrasi 5 x 10 E-6 M

Konsentrasi 6 x 10 E-6 M

Konsentrasi 3 x 10 E-6 M

Gambar 5.1.1. Hasil plot data scaning MB dari data di atas.

21

y = 0,0576x - 0,007

R2 = 0,9919

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5

Konsentrasi

Ab

sorb

ansi

Gambar 5.1.2. Hubungan linear antara absorbansi dan konsentrasi MB pada panjang gelombang 664 nm.

Dari grafik di atas diperoleh persamaan y = 0.0576x - 0.007, dimana x adalah konsentrasi, C, dan y adalah absorbansi, A. Persamaan tersebut dapat ditulis kembali dalam bentuk:

A + 0.007C =

0.0576

Persamaan ini selanjutnya digunakan untuk menghitung nilai konsentrasi larutan setelah diberi perlakuan.

5.2 Perbandingan degradasi fotokatalisis variasi konsentrasi

Variasi Menit ke- A C C/Co Ln(C/Co)

0 0,292 5,190 1,000 0,000 30 0,158 2,882 0,555 -0,588 60 0,129 2,383 0,459 -0,778 90 0,097 1,832 0,353 -1,041

120 0,073 1,418 0,273 -1,297

Konsentrasi 5 x 10-6 M

150 0,065 1,281 0,247 -1,399 0 0,345 6,102 1,000 0,000

30 0,236 4,225 0,692 -0,368 60 0,195 3,519 0,577 -0,550 90 0,153 2,796 0,458 -0,780

120 0,123 2,279 0,374 -0,985

Konsentrasi 6 x 10-6 M

150 0,118 2,193 0,519 -0,656 0 0,492 8,634 1,000 0,000

30 0,364 6,429 0,745 -0,295 60 0,287 5,103 0,591 -0,526 90 0,227 4,070 0,471 -0,752

120 0,195 3,519 0,408 -0,897

Konsentrasi 7 x 10-6 M

150 0,19 3,433 0,534 -0,627

22

dimana: A : Absorbansi C : Konsentrasi MB pada menit ke- CO : Konsentrasi awal MB (tidak diberi perlakuan, pada menit ke – 0) 5.3 Perbandingan degradasi fotokatalisis variasi pH

Variasi Menit ke- A C C/Co Ln(C/Co)

0 0,354 6,257 1,000 0,000 30 0,321 5,689 0,909 -0,095 60 0,298 5,293 0,846 -0,167 90 0,252 4,501 0,719 -0,329

Konsentrasi 5 x 10-6 M, pH 3

120 0,244 4,363 0,697 -0,361 0 0,27 4,811 1,000 0,000

30 0,231 4,139 0,860 -0,150 60 0,178 3,226 0,671 -0,399 90 0,184 3,330 0,692 -0,368

Konsentrasi 5 x 10-6 M, pH 7

120 0,149 2,727 0,567 -0,568 0 0,204 3,674 1,000 0,000

30 0,179 3,244 0,883 -0,125 60 0,167 3,037 0,827 -0,190 90 0,125 2,314 0,630 -0,462

Konsentrasi 5 x 10-6 M, pH 11

120 0,061 1,212 0,330 -1,109 5.4 Perbandingan metoda fotolisis, fotokatalisis, fotoelektrokatalisis dan penambahan H2O2

Perlakuan Menit ke- A C C/Co Ln(C/Co)

0 0,189 3,416 1,000 0,000 30 0,184 3,330 0,975 -0,026 60 0,183 3,313 0,970 -0,031 90 0,183 3,313 0,970 -0,031

120 0,182 3,295 0,965 -0,036

Gelap

150 0,188 3,399 0,995 -0,005 0 0,189 3,416 1,000 0,000

30 0,156 2,848 0,834 -0,182 60 0,154 2,813 0,824 -0,194 90 0,153 2,796 0,819 -0,200

120 0,138 2,538 0,743 -0,297

Fotolisis

150 0,135 2,486 0,728 -0,318 0 0,189 3,416 1,000 0,000

30 0,143 2,624 0,768 -0,264 60 0,102 1,918 0,561 -0,577 90 0,093 1,763 0,516 -0,662

120 0,07 1,367 0,400 -0,916

Fotokatalisis

150 0,067 1,315 0,385 -0,955

23

0 0,189 3,416 1,000 0,000 30 0,117 2,176 0,637 -0,451 60 0,079 1,522 0,445 -0,809 90 0,061 1,212 0,355 -1,036

120 0,031 0,695 0,203 -1,592

Fotoelektrokatalisis

150 0,023 0,557 0,163 -1,813 0 0,189 3,416 1,000 0,000

30 0,152 2,779 0,813 -0,206 60 0,129 2,383 0,698 -0,360 90 0,072 1,401 0,410 -0,891

120 0,046 0,953 0,279 -1,276

Fotolisis+H2O2

150 0,037 0,798 0,234 -1,454 0 0,189 3,416 1,000 0,000

30 0,086 1,642 0,481 -0,732 60 0,072 1,401 0,410 -0,891 90 0,05 1,022 0,299 -1,206

120 0,04 0,850 0,249 -1,391

Fotokatalisis+H2O2

150 0,022 0,540 0,158 -1,844 0 0,189 3,416 1,000 0,000

30 0,115 2,142 0,627 -0,467 60 0,061 1,212 0,355 -1,036 90 0,042 0,885 0,259 -1,351

120 0,026 0,609 0,178 -1,724

Fotoelektrokatalisis+H2O2

150 0,012 0,368 0,108 -2,228 5.5 Konstanta kelajuan degradasi

Variasi k (menit-1) Fotoelektrokatalisis+H2O2 0,0145 fotokatalisis + H2O2 0,011 fotolisis+H2O2 0,0105 fotoelektrokatalisis 0,0121 fotokatalisis 0,0065 fotolisis 0.0018

5.6 Persentase penurunan konsentrasi methylene blue (dalam persen)

waktu 0 30 60 90 120 150 Fotoelektrokatalisis+H2O2 0 37,30 64,53 74,11 82,17 89,23 fotokatalisis+H2O2 0 51,92 58,98 70,07 75,11 84,19 fotolisis+H2O2 0 28,73 30,25 58,98 72,09 76,63 fotoelektrokatalisis 0 36,30 55,45 64,53 79,65 83,68 fotokatalisis 0 23,19 43,86 48,40 59,99 61,50 fotolisis 0 16,64 17,64 18,15 25,71 27,22