KARAKTERISASI SIFAT OPTIK BAHAN BARIUM TITANAT (BaTiO3) DENGAN MENGUNAKAN SPEKTROSKOPI ULTRAVIOLET-VISIBLE (UV-Vis) R. Yulis1, Krisman2, R. Dewi2 1
Mahasiswa Program Studi S1 Fisika 2 Dosen Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru, 28293, Indonesia.
[email protected] ABSTRACT The characterization of BaTiO3 by using the method of experiment and comparison of 1: 1 is reported. This research uses chemicals with different concentrations i.e 0.005 mole, 0.006 mole 0.007 mole, and different temperatures i.e 600oC, 700oC, 800oC. The purpose of this research is to obtain the absorbance (spectrums) of BaTiO3 with temperature and concentration variations, then the characterization is done using UV-Vis spectroscopy method. The research results shows that at concentrations 0,005 mole, 0,006 mole, 0,007 mole before annealing of each having a wavelength 282,0 nm, 284,0 nm, 273,0 nm gives absorbance at 3,999 a.u, and at concentrations 0,005 mole, 0,006 mole, 0,007 mole after annealing at a temperature of 600 C, 700 C, 800 C, having a wavelength each 281,0 nm, 284,0 nm, 279,0 nm gives absorbansi 3,1503 a.u. Keywords : BaTiO3, Absorbance, Annealing, UV-Vis Spectroscopy.
ABSTRAK Karakterisasi BaTiO3 dengan menggunakan metode eksperimen dan perbandingan bahan 1:1 telah dilakukan. Penelitian ini menggunakan bahan kimia dengan konsentrasi yang berbeda-beda yaitu masing-masing 0,005 mol, 0,006 mol, 0,007 mol dan suhu yang berbeda-beda masing-masing 600 C, 700 C, 800 C. Tujuan yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah untuk mendapatkan absorbansi (daya serap) bahan BaTiO3 dengan variasi suhu dan variasi konsentrasi, kemudian mengkarekterisasi larutan BaTiO3 dengan menggunakan metode spektroskopi UVVis. Dari hasil penelitian menggunakan spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis) didapat, pada konsentrasi 0,005 mol, 0,006 mol, 0,007 mol yang belum diannealing masing-masing memiliki panjang gelombang 282,0 nm, 284,0 nm, 273,0 nm dan absorbansi sebesar 3,999 a.u, kemudian pada konsentrasi 0,005 mol, 0,006 mol, 0,007 mol yang telah diannealing pada suhu 600 C, 700 C, 800 C, memiliki panjang gelombang masing-masing 281,0 mol, 284,0 mol, 279,0 mol dan absorbansi 3,1503 a.u.
1
Kata Kunci: Barium Titanat, Absorbansi, Annealing, Spektroskopi UltravioletVisible(UV-Vis).
PENDAHULUAN Penemuan keramik ferroelektrik BaTiO3 yang mempunyai permitivitas tinggi pada tahun 1943, Bahan BaTiO3 mendapatkan perhatian karena banyak manfaatnya diantaranya adalah sebagai bahan kapasitor, pembatas arus listrik, dan pemanas dengan suhu konstan, karena memiliki sifat konstanta dielektrik dan ferroelektrik yang tinggi (Rhim, 2000) . BaTiO3 merupakan suatu bahan yang bersifat ferroelektrik dan mempunyai struktur kristal perovskite yang sampai saat ini banyak diteliti secara luas. BaTiO3 ini mempunyai struktur kristal yang jauh lebih sederhana bila dibanding dengan bahan ferroelektrik lainnya. Ferroelektrik merupakan material elektronik khususnya dielektrik yang terpolarisasi spontan dan memiliki kemampuan untuk mengubah arah listrik internalnya. Polarisasi yang terjadi merupakan hasil dari penerapan medan yang mengakibatkan adanya ketidaksimetrisan struktur kristal pada suatu material ferroelektrik. Penelitian terhadap material ferroelektrik sangat menjanjikan terhadap perkembangan device generasi baru sehubungan dengan sifatsifat unik yang dimilikinya. Penerapan material ferroelektrik berdasarkan sifatsifatnya adalah sifat histeresis dan tetapan dielektrik yang tinggi dapat diterapkan pada sel memori Dynamic Random Acsess Memory (DRAM), sifat piezo-elektrik dapat digunakan sebagai mikroaktuator dan sensor. Bahan BaTiO3 ditinjau dari segi penggunaannya sangat praktis karena sifat kimia dan mekaniknya sangat stabil. Untuk mengembangkan aplikasi tersebut perlu ditingkatkan sifat optik sehingga dapat menentukan daya serap, tranmitansinya, dan digunakan untuk pembuatan sensor, maka perlu juga ditingkatkan sifat listrik terutama sifat konduktivitasnya sehingga dapat digunakan untuk memodifikasi elektroda agar dapat menghantarkan listrik. Misalnya Zink Oksida yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik. Untuk itu, diperlukan teknik pembuatan tertentu agar bahan-bahan tersebut dapat dijadikan material dengan fungsi tertentu (Bishop, S. 2000). METODE PENELITIAN Dalam penelitian ini akan dikemukakan langkah-langkah penyedian sampel BaTiO3 dengan metode Reaksi Kimia. Bahan dasar larutan Barium Karbonat (BaCO3) buatan merceka dengan kemurnian > 99% dan Titanium Oksida( TiO2), buatan merceka dengan kemurnian > 99,999% digunakan dalam penyedian sampel yang berbentuk larutan. Metode penelitian yang dilakukan menggunakan eksperimen murni atau metode langsung yang dilakukan di laboratorium sedangkan karekterisasinya dilakukan dengan menggunakan spektrokopi UV-Vis. Pada Penelitian ini dilakukan 2 prosedur penelitian yaitu: - Pembuatan sampel tanpa diannealing, dan
2
- Pembuatan dengan diannealing. Bagan Alir dari penelitian dapat dilihat pada gambar berikut :
BaCO3
TiO2
Pencampuran bahan 1:1
Diannealing pada suhu 600ºC,700ºC dan 800ºC
Tanpa diannealing
Dilarutkan dengan CH3COOH dan H2O
Diaduk dengan magnetik stirel
Dimasukkan kedalam kuvet
Karakterisasi menggunakan UV-Vis
Analisa data
Gambar 1. Bagan alir penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN Pada penelitian ini akan membahas mengenai larutan BaTiO3 dan hasil penelitian yang meliputi variasi suhu, kosentrasi dan hasil karekterisasi spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis). Metode pembuatan larutan BaTiO3 merupakan salah satu cara untuk memperoleh perbedaan spektrum dengan konsentrasi dan suhu yang berbeda-beda, dilakukan dengan cara tanpa diannealing dan diannealing.
3
Gambar 2.
Spektrum absorbansi optik dari sampel yang belum diannealing (a). Spektrum absorbansi optik dari sampel yang telah diannealing pada suhu 600oC (b).
Gambar 2 dapat dijelaskan bahwa sampel (a), sampel yang telah dilarutkan dengan konsentrasi 0.005 mol dengan berat BaCO3 0.985 gr dan TiO2 0,4 gr dilakukan tanpa diannealing, memiliki intensitas absorbansi (daya serap) yang lebih tinggi yaitu 3,999 Arbitary unit (A.u) dengan panjang gelombang 282,0 nm dibandingkan sampel (b) yang dilarutkan konsentrasi sama yaitu 0.005 mol dan berat BaCO3 dan TiO2 sama yaitu masing-masing 0.985 gr dan 0,4 gr dilakukan dengan diannealing pada suhu 600oC ternyata memiliki nilai intensitas absorbansi (daya serap) yang lebih rendah yaitu 3,1503 A.u dengan panjang gelombang 281,0 nm.
Gambar 3. Spektrum absorbansi optik dari sampel yang belum diannealing (a). Spektrum absorbansi optik dari sampel yang telah diannealing pada suhu 700oC (b). Gambar 3 menunjukkan bahwa spektrum dari sampel (a) yang telah dilarutkan pada konsentrasi 0,006 mol dengan berat bahan BaCO3 1,182 gr dan TiO2 0,48 gr dilakukan dengan tanpa diannealing. Posisi puncak terjadi pada panjang gelombang 284,0 nm panjang gelombang ini merupakan panjang gelombang yang paling besar dibandingkan dengan panjang gelombang sampel lainnya yang sama-sama dilakukan
4
dengan cara tanpa diannealing dengan intensitas absorbansi (daya serap) 3,999 A.u, begitu juga dengan sampel (b) yang dilarutkan dengan konsentrasi dan berat bahan yang sama dengan sampel (a), tetapi dilakukan dengan cara diannealing pada suhu 700oC. Memiliki panjang gelombang yang besar dibandingkan dengan sampel lainnya yang sama-sama dilakukan dengan cara diannealing yaitu sebesar 284,0 nm. Nilai intensitas absorbansinya tetap sama dengan sampel lainnya yang dilakukan dengan cara diannealing yaitu sebesar 3,1503 A.u.
Gambar 4.
Spektrum absorbansi optik dari sampel yang belum diannealing (a). Spektrum absorbansi optik dari sampel yang telah diannealing pada suhu 800oC (b)
. Gambar 4 memperlihatkan spektrum absorbansi optik dari sampel (a) dan sampel (b). Dimana sampel (a) dan (b) dilarutkan pada konsentrasi sama yaitu 0,007 mol dengan berat bahannya juga sama yaitu masing-masing BaCO3 1,379 gr dan TiO2 0,56 gr. Sampel (a) dilakukan dengan tanpa diannealing sedangkan pada sampel (b) dilakukan dengan cara diannealing. Pada gambar tersebut terlihat bahwa posisi puncak pada sampel (a) terjadi pada panjang gelombang 273,0 nm, panjang gelombang ini merupakan panjang gelombang yang paling kecil dibandingkan dengan panjang gelombang sampel lainnya dengan intensitas absorbansinya 3,999 A.u. Sedangkan pada sampel (b) absorbansinya mulai terjadi terjadi pada panjang gelombang 279,0 nm dan memiliki intensitas absorbansi 3,1503 A.u. Pengukuran spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis) dengan menggunakan prosedur seperti yang dijelaskan pada metodologi penelitian diperoleh hasil dengan konsentrasi 0.005 mol, 0,006 mol, dan 0,007 mol dilakukan dengan cara tanpa diannealing memiliki nilai absorbansi yang lebih besar yaitu sebesar 3,999 A.u dibandingkan dengan sampel yang diannealing pada suhu 600oC, 700oC, dan 800oC pada konsentrasi yang sama dengan sampel yang tidak diannealing yaitu pada konsentrasi 0.005 mol, 0,006 mol, dan 0,007 mol ternyata memiliki nilai absorbansi yang lebih kecil dari sampel yang tidak diannealing yaitu sebesar 3,1503 A.u. Hal ini disebabkan karena bahan yang diannealing tersebut menjadi lebih rapat dan homogen, jadi cahaya yang diteruskan kebahan yang diannealing tidak seluruhnya diserap oleh bahan melainkan ada yang dihamburkan (Tian. H.T, 2002 ).
5
KESIMPULAN Berdasakan hasil penelitian yang dilakukan menggunakan alat spektophotometer Ultraviolet-Visible (UV-Vis) dan bahan BaTiO3 didapatkan hasil spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis) dengan konsentrasi 0,006 mol dengan tanpa diannealing didapat panjang gelombang maksimum 284,0 nm dan absorbansi 3,999 a.u dan pada konsentrasi 0,006 mol yang diannealing didapat panjang gelombang maksimum 284,0 nm dan absorbansi 3,1503 a.u. Berdasarkan penelitian ini ternyata sampel yang tidak diannealing memiliki nilai absorbansi yang lebih tinggi yaitu sebesar 3,999 a.u dibandingkan sampel yang diannealing yaitu sebesar 3,1503 a.u. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih kepada Ibu Dr. Rahmi Dewi, M.Si yang telah membantu penulis dalam hal penyedian alat dan bahan penelitian. Terima kasih juga kepada Saudari Zelviana yang telah membantu penulis dalam menyelesesaikan penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Bishop, S. 2000. Sintesa bahan keramik ferroelektrik BaTiO3 dengan variasi lama sintering dan pengaruhnya terhadap konstanta dielektrik. Skripsi. Program Studi Fisika Jurusan Fisika FMIPA. Universitas Negeri Malang. Rhim, 2000. Prinsip dan Aplikasi Ferroelektrik BaTiO3. Skripsi Jurusan Fisika. Fakultas MIPA. Universitas Indonesia. Tian. H. Y. 2002. Materials chemistry and physics. Shanghai, Cina. 138-143.
6
