LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING
PEMBUATAN KERAMIK ANTI NODA, ANTI JAMUR DAN ANTI BAKTERI DENGAN BANTUAN FOTOKATALTS TITANIUM DIOKSIDA
Peneliti Utama Anggota
:Dr. Hardeli, M.Si
: Dr. Widayanti Wibowo
Dr. Jarnuzi Gunlazuardi Drs. Iswendi, M.S
Dibiayai ole11 Dana DlPA ~niversitasNegeri Padang Tahun Anggaran 2009 Sesuai dengan Surat Pcrjanjian Pelaksanmn Penelitian Nomor : 12711H35/KU/DIPALL009 Tanggal 11 Mei 2009 \
UNIVERSITAS NEGERI PADANG DESEMBER, 2009
:I:
'I 'ti
,
HA W M A N PENGESAHAN LAPORAN AKHIR I. Jndnl Pmclitian
: Pcmbmatm Kcnmik .btiNoda, Anti
Jamor dan .Anti E&ktcri d q p n Ebntuan Fotokatalis Titanium Dioksida
2. Kctua Peneliti a. Narna Lengkap b. Jenis Kelarnin c. NIP d. Jabatan Fungsional e. Jabatan Shukhual f. Bidang Keahlian g FakulWJurusan h. Perguruan Tinpgi i. Tim Peneliti Nama dan Gchr Akademik Dr. Widayati Wibowo
No 1.
2. 3.
'
: Dr.Hardeli. M.Si : Lah-laki : 1-71 953 672 : Lektor : Penata : Kimia Fisika : FMIPA :llmu
Kimia
: C'niversitas Negeri Padang
Bidang Kenhlian Kimia Fisika
'
P c q p ~ n.
Faknlttsl Jnrosan
i FMlPA 1Emia
Tiad Univ. Indonesia
Dr. Jarnuzi Gunlazuardi Kimia Analitik FMTPA 1 Kimia
Univ. Indonesia
I Drs. Iswendi. M.S
IFMIPA
-- Biokimia
3. Pendanaan dan Jangka Waktu Pemlitian a Jm&a wakm penelitlan yang d i u s u l h b. Biaya total yang diusulkan c. Biaya yang disetujuai tahun pertama
I %"Iia--
-
-
- --
: Z (dual tahun : Rp. 90.158.500,: Rp. 42.500.000.-
Padang, 20 Desember 2009
NIP. 196401 13 199103 1 001
PEMBIJATAN KERAMIK ANTI NODA, ANTI JAMUR DAN ANTI BAKTERI DENGAN BANTUAN FOTOKATALIS TITANIUM DIOKSIDA " ( Hardeli 'I, Widayaoti Wibowo ",Jamuzi Gunlazuardi ",lswendi ') )
Keramik menipakan bahan banggunan yang banyak digtmakan sekarang ini sebagai komponen estetika. Keramik yang digunakan sebagai bagian luar banggunan akan cepat menjadi kotor karena polusi udara sehingga memerlukan pembersihan nrtin. Kerainik yang inenjadi bagian dari dapur akan seriug terkena percika11 dari ininyak wakctu kegiatan penggorengan, keramik pada kamar mandi atau daerah lembab lain akan menjadi buram karena tetesan air yang melekat sehingga mudah ditumbuhi jamur, keramik pada fasilitas umurn seperti ruangm-mangan rumah sakit dan ruang tunggu akan banyak dijunipai bakteri dan janlur. Akan sangat baik seandainya keramik-kerana tersebut merupakan keramik yang tidak buram, anti noda, anti bakteri dan anti jamur (antifoging, anti stainning dan se/f-serilizirzg) sehingga selalu bersih dan jemih. Keramik anti noda, anti jamur dan anti bakqeri bisa dibuat detigati tnelapisi permukaan kerarnik tersebut dengan fotokatalis Ti%. Disamping -fat sebagai fotokatalis Ti@ juga mempunyai sifat ampifilik, yaitu menjadi superhidrofilik bila disinari UV dan kembali menjadi hidrofob bila sinar W tidak ada. Pada permukaan superhidrofilik air cendrung menyebar rata pada pennuban bahzln dari pada membentuk partikel-partikel berupa butiran (anti fogging) karena sudut kontak air dengan pemukaan rendah (
meningkatkan hidrofilitas perrnukaan katalis dengan komposisi optimum adalah Si02 Ti02 4x. Dari ketiga campuran sol yang dipreparasi, campuran optimum sebagai film katalis adalah Ti02/Si02-30%/ dengan penurunan sudut kontak air dipermukaan film katalis mencapai 0' dicapai pada menit ke-6. Ketebalan rata-rata film katalis yang diperoleh dari fotomikrograf SEM tampak lintang pada dua titik adalah 3,05 Fm untuk sol Ti02/Si02 -30%, 3,63 pin untuk sol Ti02/PEG 15%, dan 4,09 ptn untuk sol lapisan Si02 - lapisan Ti02 4x. Komposisi utama penyusun film katalis yang diperoleh dari alat EDX adalah 15,63% Ti untuk sol Ti02/Si02-30%, 15,55% Ti untuk film Ti02/PEG 15 serta 15,47% Ti untuk lapisan S O z - lapisan Ti02. Struktur kristal Ti02 yang diperoleh dari XRD adalah lebih dominan anatase dari mtil. Film katalis optimum yang diperoleh bisa mendegradasi zat organik (fenol red) yang menempel dipermukaan keramik sehingga terbukti mempunyai aktivitas fotokatalitik yang tinggi.
' 2, 3,
Dibiayai oleh Dana DIPA Universitas Negeri Padang Tahun Anggaran 2009 Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Nomor : 1271/H35/KU/DIPA/2009 Tanggal 1 1 Mei 2009 Jurusan kimia FMI PA Univcrsi tas Negeri Padang Departemen kimia FMIPA Universitas Indonesia
PRAKATA
Puji syukur pada Allah SWT karena berkat izin dm rahmat-Nya penelitian
Hibah Bersaing yang berjudid "Perubuahn Keratlzilc Anti Noda, Anti Janlur dan Anti Bab-teri dengal Bantuan Fotokatalis Titauiutn Diokda" telah dapat d i l a k s a t ~ ~ Penelitian iui dapat dilakukan berkat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu peneliti mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Direktorat Pembinaan Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat, Direhctoat Jenderal Pendidikan yang telah membiayai penelitian ini. 2. Keh~aLmnbaga Petlelitian Uuiversitas Negeri Padang beserta Staf. 3. Ketua Junlsan Kitnia dan Kepala Laboratorfilm Kimia FMIPA Universitas Negeri
Padang 4. Ketua Departetnetl Kitnia FMTPA Universitas Indonesia
5. Semua p h k yang telah ikut tnernbantt~sehingga terlaksa~myapenelitiml uli
Mudah-mudah h a d penelitian ini dapat bemanfhat tmtuk pengembangan
llmu Pengetal~wndan Teknologi umumnya, bidang Fotokatalis d m Kinlia lingkungan khwsnya.
Padang, Desember 2009
Tim Peneliti
PENGANTAR Kegiatan penelitian dapat mendukung pengembangan ilmu pengetahuan serta terapannya. Dalam ha1 ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang berusaha mendorong dosen untuk melakukan penelitian sebagai bagian integral dari kegiatan mengajamya, baik yang secara langsung dibiayai oleh dana Universitas Negeri Padang maupun dana dari sumber lain yang reievan atau bekerja sarna dengan instansi terkait. Sehubungan dengan itu, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang bekerjasama dengan Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat, Ditjen Dikti Depdiknas RI melalui Proyek Peningkatan Perguruan Tinggi Universitas Negeri Padang dengan surat pe rjanjian kerja Nomor: 1721/H35/KU/DIPA/2009Tanggal 1 1 Mei 2009 telah membiayai pelaksanaan penelitian dengan judul Pembuatan Keramik Anti Noda, Anti Jamur dun Anti Bakteri dengan Bantuan Fotokatalis TitaniumDioksida
Karni menyambut gembira usaha yang dilakukan peneliti untuk menjawab berbagai permasalahan pembangunan, khususnya yang berkaitan dengan permasalahan penelitian tersebut di atas. Dengan selesainya penelitian ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang telah dapat memberikan informasi yang dapat dipakai sebagai bagian upaya penting dalarn peningkatan mutu pendidikan pada umumnya. Di sarnping itu, hasil penelitian ini juga diharapkan memberikan masukan bagi instansi terkait dalam rangka penyusunan kebijakan pcmbangunan. Hasil penelitian ini telah ditelaah oleh tim pembahas usul dan laporan penelitian, serta telah diseminarkan ditingkat nasional. Mudah-mudahan penelitian ini bennanfmt bagi pengembangan ilmu pada umumnya, dan peningkatan mutu staf akademik Universitas Negeri Padang. Pada kesempatan ini, karni ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang membantu pelaksanaan penelitian ini. Secara khusus, kami menyampaikan terima kasih kcpada Dircktur I'cnclitian dan I'engabdian kepada Masyardcat, Ditjen Dikti Depdiknas yang telah memberikan dana untuk pelaksanaan penelitian tahun 2009. Karni yakin tanpa dedikasi dan kerjasarna yang baik dari DP2M. penelitian ini tidak dapat diselesaikan sebagaimana yang diharapkan. Semoga ha1 yang demikian akan lebih baik lagi di masa yang akan datang. Terima kasih.
DAFTAR IS1 Halaman HALAMAN PENGESAHAN...............................................................................
I
RINGKASAN DAN SUMMARY ...................... ..........................................-.....
11
PRAKATA ....................................................- -...- - ......- -.- -.........-........- .......-....-.
vi
DAFTAR IS1 ..........................................................................................................
-.
Mi
DAFTAR TABEL ..................................................................................................ix
DAFTAR GAMBAR ......... .................... ........ ................................ ...........-........
s
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xi
BAB I. PENDAHULUAN ..............................--.................-......................-..-...-..
1
1.1 Latar Belakang ............................ . . ........-.--..... ................................
I
1.2 Penm11san Masalah .................................lS.lS.... .-.....-...----. .........-.-.... .
3
BAB 11. TlNJAUAN PUSTAKA .................. . . ............ ..............................-..- .-.
6
2.1 Penelitian Terdah~duTentang Fotokatalis Ti02, Degadasi Senyawa
Organ&clan Efek Anti Bakteri................ . . . ...............................
6
2.1-1Pelapisan Fotokatalis Ti@ ...............-.-.--. -..-.-----. .........-.--.......
6
2.1.2 Fotodegradasi Senyawa Organik.............................
9
2.2.3 Efek Anti Bakteri............... .
...............
.
.....--...--..
....... ....... . . ...
2.2 Pengextian Fotokatalis .................... . . . .............................----.......
10 II
12 2.3 Prinsip Dasar Fotokatalis Hetemgen .........................gengen......gen...gen......-. 2.4 Fotokatalis Ti02 ..............................-............-......-....-.......---.-......... 14 2.5 Aplikasi Ti02 .................................................................. ......-..-.--..
J7
2.6 Sifat Superhidrofilik .................... . . ... . . . ................-..........-..-.--
18
2.7. Peningkatan Aktivitas Film Katalis .............................................
2.8. Efek Anti Bakteri ......................................................................
BAB 111 TUNAN DAN MANFAAT PENELlTIAN TAHUN KIZ- I ................ 3.1 Tuduan Penelitian ........................................................................... 3.2 Manfaat Penelitiatl ...........................................................................
BAB IV . METODA PENELITIAN ..................................................................... 4.1 Penelitian Secara Umum
................................................................
4.2 Mencari Campuiran yang Tepat Untuk Membuat Sol Ti02 ........... 4.3 Mencari Telinik pelapisan TiOz yang Tepat ....................... . . ..... 4.4 Melakukan Karakterisasi Film Ti02 di Permulaan Kaca .............. 4.5 Mempelajari Aktivitas Fotokatalitik Film Ti02di Pemnhaan
keramik ..................................... ..................................................... 4.6 Mempelajari Aktivitas Film Ti@ dalam mendekomposisi Debu
4.7 Mempelajari Aktivitas Film Ti@ dalarn Proses Ind-bivasi Bakteris 4.8 Mempelajari M v i t a s Film Ti@ dengan Bantuan Sinmar Matahari
BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................... ....
5.1 Preparasi Film Ti02 ........................... ........
...........................
.............................
5.2 Penentuan Teknik Pelapisan yang Tepat........................................ 5.3 Penentuan Zat Pencampuu Ti@ yang Tepat .................................
5.3.1 Pengaruh Penambahan SjOz pada Katalis TiOz ................... 5.3.2 Pengaruh Penambahan PEG pada Katalis Ti02 .................... 5.3.3 Pengaruh Pelapisan Si02Sebelum Pelapisan Katalis Ti02 5.4 Perbandinga~lSudut Kontak Campuran Optimum........................
5.5 Uji Aktivitas Film Katalis di Permukaan Keramik...................... 5.5.1 Spektra Fenol Red Tanpa Perlakuan.................................
5.5.2 Fotodegrasi Fenol Red di Permukaan Kerarnik .................. 5.4 Karakterisasi Film Ti02 di Permukaan Kerarnik...........................
5.4.1 Karakterisasi XRD ............................... ............................... 5.4.2 Karakterisasi SEMIEDAX ..................................................
BAB VI. ESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 6.1 Kesirnpulan .................................................................................
6.2 Saran ..............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... LAMPIRAN .......................................................................................................
B. ARTIKEL ILMIAH
C.SINOPSIS PENELITIAN LANJUTAN
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Variasi Satnpel TiOz/ Si02. ........................................................... Tabel 5.1 Komposisi penyusun utama film katalis ........................................
DAFTAR GAMBAR
I
Gambar 2.1 Posisi pita energi celah beberapa semikonduk-tor pada pH 1
13
Gatnbar 2.2 Skema proses eksitasi dan deeksitasi Gambar 2.3 Berbagai aplikasi dari Ti01 Garnbar 2.4 Sifat superhidrofilisitas permukaan TiOz dibawah penganh sinar UV
19
Gambar 2.5 Fenomena hidrofilik pada fotokatalis TiOz
22
Gambar 4.1 Diagram kenaikan suhu kalsinasi sol Ti02 Gatnbar 4.2 Diagram kenaikan suhu kalsinasi sol Ti02!Si02 Gambar 5.1 Perbandingan film hasil pelapisan .spin-coaling dan dipmating
35
Gatnbar 5.2 Pengaruh Petlambahan SiOzpada sol Ti02
36
I
Gambar 5.3 Penurunan sudut kontak film Ti02yang dicampur dengan Si02
37
Gambar 5.4 Skerna model struktur TiOdSi02
38
1
Gambar 5.5 Pengaruh Penarnbahan PEG pada Sol T i 6
39
Gambar 5.6 Pentuunan sudut kontak air dipermukaai film Ti02/PEG
40
Gambar 5.7 Pengaruh Pelapisan Si02 sebelum Pelapisan Ti02
41
Gambar 5.9 Penurunan sudut kontak air dari Campuran Optimum
42
Garnbar 5.10 Spektra W-Vis fenol red tanpa perlakuan
44
I
Gatnbar 5.11 Speh%a W-Vis fotodegradasi fa101 red pada pelapisatl film katalis 2x dan 4x dengan variasi j~unlahPEG
44
Gambar 5.12 Spektra W-Vis fotodegradasi fenol red pada pelapisan f l m katalis 6x dan 8x dengan variasi jumlah PEG W b a r 5.12 Perbandingan sifat anti kabut
45
52
Gambar 5.13 Pen~mmankonsenhsi fenol red pada film Ti02/PEG pelapisan 6x dengat variasi petmmbalan PEG
45
Gambar 5.14 Penurunan konsentrasi fenol red pada film TiOflEG pada pelapisan 2, 4 , 6 dan 8 kali
46
Gambar 5.15 Spektra UV-Vis fotodegradasi fen01 red pada pelapisan 2,4, 6 dan
I
8 kali pada film SiO2-lapisan TiOz
46
Gambar 5 -16 Pentmman konsentrasi fenol red pada film SiO2TiO2-30%pada pelapisan 0 , 2 , 4 , 6 dan 8 h l i Gambar 5.17 Pola difiaksi masing-masing film katalis
Gambar 5.1 8 Fotomikrograf SEM tmnpak atas masing-masing film katalis Gambar 5.1 9 Fotornikrograf SEM tarnpak lintang masing-masing film katalis Ganlbar 5.20 Analisa komposisi lapisan film katalis
DAFTAR LAMPIRAN Halaman
Latnpiratl 1. Perllitutlgatl Preparasi katalis ...................................................... B. DRAF ARTIKEL ILMIAH
58
................................................................... ....
62
....................................................
75
"
C. STNOPSIS PENELITlAN LANJUTAN ,
BAB 1 PENDAHtJLICJAN
1.1 Latar Belakang
Keramik merupakan bahan banggunan yang banyak digunakan sekarang ini sebagai komponen estetika. Kerarnik yang digu.nakan sebagai bagian luar banggunan akan cepat menjadi kotor karena polusi udara sehingga memerlukan pembersihan rutinKmmik yang menjadi bagian dari dapur akan sering terkena percikan dari minyak
waktu kegiatan penggorengan, keramik pada kamar man& atau daerah lembab lain akan menjadi btuam karena tetesan air yang melekat sehingga mudah d i t u m b t ~jamur9
keramik pada fasilitas urnurn seperti ruangan-ruangan rumah sakit dan ruang tunggu akan banyak dijurnpai bakteri dan jarnur. Akan sangat baik seandainya k h - k tersebut merupakan keramik yang tidak buram, anti noda, anti bakteri dan anti jamur
(antifoging, anti stainning dau se~~sterilizing) sehingga selalu bersih datl j
d
~
Salah satu cara yang bisa dilahlkan adalah dengan melapisi permu kaan keramik
tersebul dengan fotokatalis TiOz. Dismping bersifat sebagai fotokatalis Ti@ jugs mempunyai sifat ampifilik, yaitu~menjadi superhidrofilik bila disinari UV dan kembali menjadi hidrofob bila sinar W tidak ada (Fujishima, 1999). Pada p e m m ~(zperhidrofilik air cendrung menyebar rata pada permnkaan bal~an dari pads
mernbentuk partikel-partikel berupa butiran (anti figgging) karena sudut kontak air
dengin penntIkaatl rendah (
(Benedix,
2000). Hal ini akan menyebabkan permukaan keramik tetap jernih (tidak buram)
meshpt~ndi dalam ruang berkabut seperti di daerah dingin nlauplm kamar man& (G~mlan~ardi, 2001).
I
Sebagai fotokatalis, saat Ti02 disinari dengan cal~ayaUV maka akan takntuk
1
Lubang positif (hole) yang terbentuk berinteraksi dengan air atau ion OH-
1
menghasilkan radikal ludroksil (-OH). Radikal hidroksil ini merupakan spesies y ang sangat reaktif menyerang molekul-molekul or&
dan dapat ~llendegradasinyamenjadi
yang menempel di permukaan kera~nikakan terdegr-adasi clan dengan mudah rontok oleh air, rnisalnya saat hujan. Hole atau lubang positif pada pita valensi fotokatalis akan menerima sebuah
I
elektron dari CoA sel balcteri membentuk CoA dimmer. Dimexisxi CoA ini akan rnenghambat respirasi dan menyebabkan kematian sel bakteri (Matsunaga et. al. 1988).
i i
I
Selain itu lubang positif juga akan menyebabkan kerusakan menyeluruh sel-sel bakteri
1
melalui terjadinya kelaitlan manbran sel dan kerusakan dinding sel serta diikuti
I
1
kebocotan ion-ion K+ yang cepat dm secara perlahan melepaskan protein dan RNA 1
(Saito, 1988).
Fotokatalis-fotokatalis film untuk aplikasi lingkungan hanu memperlihatkan
aktivitas fotokatalitilc yang tinggi selain melekat erat pada permukaan k m i k sehingga
:I
tidak mudah lepas. Untuk memperoleh fotokatalis film dengan sifat-sif8t yang diinginacan, yakni melekat erat dan sangat aktif, maka perlu diteliti tentang campuran
dan teknis pelapisan fotokatalis pada substrat serta hwantitas-kuantitas yalg
I
I
I
mendukung, seperti struktur kristal, porositas yang terbentuk, morfologi permukaan, mdut kontak dan ketebalm lapisan.
Untuk melihat aktivitas fotokatalitik dalam mende_erdasi pengotor orgmik di
zat non polar. Asarn laurat merupakan komponen utarna penyusun minyak goreng Ben'hltnya dilalnllran u j i aktivitas Ti02 dalam lnendekomposisj debu~ Selanjutnya untuk melihat aktivitas fotokatalitik dalarn proses inakctivasi bakteri di permukaan
keramik dilakukan uji aktivitas dengan mengambil bakteri Eschen'cIiia. c d i (E. coli] sebagai model. Semua uji dilakukan dengan menggunakan sinar UV dari lampu W Black-lighi dan sinar W dari matahari.
Dari studi pendahuluan yang telah peneliti lakukaq pelapisau TiOz pada permukaan keramik telah memberikan hasil yang baik, yaitu sudlit kontak antara air dengat1 permukaan
keramik yang diperoleh lebih kecil dari 10' dm film TiOz pada
pennukaan keramik telah melekat erat namun dari segi transparansi belum t&lu jBerdasarkan uraian di atas, maka perlu dilakukan penelitian lanjutan unhk memperoleh film TiOz di permukaan keramik yang transparan, melekat erat dan aktif sehingga diperoleh kerarnik yang tidak buram, anti noda, anti balcteri dan jamur d e n p
segenap data pendukungnya.
1.2 Perurnusan Masalah M v i t a s fotokahlitik biasanya dipengaruhi oleh struktur kristal, luas pemukaaq
nhuranpartiket porositas, dan ketebalan film K~untitas-kuantitastersebut akan berbeda
tidak hanya dengan bahan awd yang dipakai, tetapi juga dengan metode pelapisan,
proses pengeringan d a ~perlakuan ~ panas. Fotokatalis-fotokatalis film untuk aplikasi
l i n m g a n harus memperlihatkan aktivasi foaokatalitik yang tinggi selain transpmsi
yang baik Transparami merupakan parameter kunci dalam kasus ini, karena ketika n@i tnengaplikasikan fotokatalis film di atas keramik, tnaka film tersebut l
m
transparan sehingga tidak nlerusak pandangan mata. Disamping itu, fotokatalis film 3
juga melekat erat pada pennukaan kerarnik sehingga tidak mudah lepas (lis Sopyan, 2000).
Untuk meinperole11 fotokatalis fill11 dengan sifat-sifat yang diinginkan, yakni transparan, melekat erat dan sangat aktif, dilalnkan dengan proses sol-gel dengan
metode pelapisan spin-coating dan d@-coating. Hal ini karena sol-gel merupakan teknik yang paling sukses dipakan pada preparasi ~tcn.to.Fized-caia
kata3itlk yang tinggi (Su C., 2004). Kekurangan yang cukup signiman pada katalis film adalah kecilnya luas pennukaau sehingga menyebabkan luas kmltak tnenjadi kecil d m r n e n u d t l a M t a s katalis. Untuk mengatasi rnasalah tersebut di atas, cara yang bisa dilahvkan adalah denu-
melapiskan film Si02 sebelum pelapisan film Ti02 atau mencampnrkan SiOz
pada sol Ti02. Penambahan SiOz dapat meningkath keasaman pada film sehingga
dapat memprdulisi radikal hidroksil yang dapat menyerap air lebih banyak (K. Guan, 2005). Selain itu penarnbahan Si02 juga dapat mempertahankan sudut kontak air
dargan perm~Ikaankatalis Ti02 tetap di b a d 5' rneskiplln dalam keadaan gelap. Untuk mengetahui transparansi dan ketebalan film yang dihas~xandilibat den= alat SEl4-EDAX. Aktivitas katalis juga ditentukan oleh jenis kristal ( d l atau anastase) sehingga perlu ditentukan jenis kristal dengan alat XRD. Aktivitas fotokatalitik dari
fTlm Ti02 pada permukaan keramik dalam mendegradasi pengotor or@
maupun
mendekomposisi debu, kotoran dan pengotor lainnya dengan bantuan lampu W dilakukan dengal bantuan W-Vis dan GC-MS sehingga diketahui komentrasi awal, u~taIsitassumr UV, waktu dan rnekanisme reaksi dari pengotor.
Untuk mengetahui kelnampuan fotokatalis ddam proses inaktivasi bakqeri dilakukan dengan Limulus test. Pada uji ini akan dilihat persentase inaktivasi bakteri
yang disebabkan fotokatalis di permukaan keramik. Setelah diketahui konsentrasi, intensitas sinar UV, wahrtu iradiasi, mekanisme
reaksi dari pengotor dan kematnpuan fotokatalis dalam proses umktivasi bakteri, selanjutnya dilakukan pengukuran sudut kontak dan proses degradasi dengan memfaatkan sinar UV dari Matahari. Hasil akhir yang diinginkan adalah keramik tidak berkabut, antirn noda, anti bakteri dan jamur. Berdasarkan uraian di atas, maka perumusan masalah penelitian ini adalah
mencari campuran Ti02 yang tepat dan teknik pelapisan sol Ti02 pada substrat keramik, Menentukan parameter-parameter fisis film Ti02, yaitu struktur kristal, topo&
dan
komposisi permukaan, dan pengukuran sudut kontak. Menentukan tin&& pengisian Ti02 (mglcm2), ketebalan lapisan clan penyebaran Ti& di perm-
keramik.
Mempelajari aktivitas fotokatditik dari film TiOz pada permukaan kerarnik dalam tnendegradasi pengotor zat orgatlik tnaupml mendekomposisi debu, kotaran dan pengotor lainnya dengan bantuan lampu UV. Mempelajari kernampuan fotokatalis Tidalatn proses inaktivasi bakteri d a l tnenglmbat p e r t u x n b h ~jamur. Mempelajari aktivitas fotokatalitik film Ti02 dengan bantuan sinar matahari.
BAB 11
STlJDI PUSTAKA
2.1. Penelitian Terdahulu Tentang Pela pisan Fotokatalis Ti02, Degradasi Senyawa Organik dan Efek Antibakteri 2.1.1. Pelapisan Fotokatalis TiOz
Watanabe (1999) telah meneliti aktivitas fotokatalitik d m sifst hidrofilik yang disebabkan calliiya dari titanium dioksida yang dilapiskan pada gelas. AL-tivitas d m sifat hidrofilik dievaluasi dari berbagai struktur kristal, yaitu kristal lunggal ruti1 dan a~liistase polikrktalin. Hasil yang diperoleh setelah disinari UV fotokatalis TiO2 menjadi bidrofiIik lebill lambat datl setelah sinar UV dilulangkan sifat hidrofobik t h t u k lebih cepat.
[is Sopyan (2000) telah meneliti fotokatalis film Ti02 untuk aplikasi lingkungan Film Ti02 yang dilapiskannya di atas pelat soda lime dan aktivitas fotokatditik diamati dengan mengukur degradasi gas asetal dehid. Hasil degradasi asetaldebid diukur pa&
berbagai jenis fotokatalis TiOz, yaitu film Ti(OPr)4, serbuk Ti(OPr)4, film ~Merckdan
&uk
Merck.
Yu Jiaguo, dkk (2000) telah meneliti efek struktur permukaan pada aktivitas fotokablitik film tipis Ti02 yang dibuat dengan metode sol-gel. Komposisi kimia film tipis TiOz dianalisis dengan XPS dan diperoleh bahwa disamping unsur Ti dan 0 jugs ditemukan residu karbon yang berasal dari komponen organ& serta sejumlah kecil ion natrium dan kalsium yang berasal dari gelas. a-tivitas fotokatalitik dari film bergantmg pada ukuratl datl jutnlalz pori, jumlah radikal OH dan luas pennukaatl dari film TiOz.
Catherine Blount, dkk (2001) telah meneliti fotokatalis fihn Ti02 yang transparan den-
aktivitas tinggi. Film Ti02 dilapiskannya di bagian dalam kolom gelas dan
digunakan untuk mendegradasi asetaldelud, asan asetat dan toluen. Film Ti02 yang dibuat dengan proses sol-gel dari titanium tetra isopropoksida lebih tin@ aktivitasnya dibandingkan dengan film dari Degusa P25.
Yu Jiaguo (2001) telah meneliti pembuatan dan karakterisasi dari film porous Ti02 superhidropilik. Film Ti02 menggunakan PEG sebagai dopan. Makin besar perbandingan PEG makin banyak pori dan makh besar ukuran pori yang dihasilkan, maL-in banyak d m besar ukuran pori makin banyak radikal hidmhil pada film d m semakin kecil sudut kontak air dengan film. Zhang Li, dkk (2002) telah meneliti pembuatan dan kemampuan dari fotokatalis
film TiOz mesoporous yang diimobilisasikan pada stainless steeL F i b Ti02 dibuat dengan metode sol-gel dan menggunakan polietilen glikol sebagai d o p Film Ti&
diujikan untuk mendegradasi larutan rllodamin B. Hasil yang diperoleh adalah Film TiOz yang didopan dengan etilen glikol22 kali lebih baik dari film TiOz konvensiond.
En'c Pllzenat (2003) mempelajari pelapisan Ti02 pada gelas silika melahG pengukwan fotosorpsi O2 dan spektrometxi FTIR-ATR serta hubunganrrya dengm kemarnpum se!ficleaning. Hasil FTIR-ATR menumjukkan adanya ikatan Si-0-Ti pada film. Widyaningsih (2003) telah meneliti fenomena superhidrofilik lapisan Ti02-SiOz dengan pene;lIlnuan sudnt.kontak. Semakin besar intensitas cahaya W yang diberikan maka semakin cepat keadaan superhidrofilik tercapai. Kombinasi Ti02 dengan Si02
menyebabkan keadaan hidrofilik permukaan dapat bertahan lebih lama walaupun krada di ruang gelap. Sonawane (2004) telah meneliti pernbuatan film tipis Fe-Ti02 dan aktivitas fotokatalithya yang dibuat dengan metode sol-gel clip cfxziing. Film Fe-Ti02 dibuat dengan penyangga pelat keramik, silika dan keramik helik. Jumlah hidroksil permuban meningkatkan aktivitas fotokatalitik dari fotokatalis dan penambahan Fe pada sol n~enurunkansuhu kristalisasi. Film yang diperoleh bisa mendegradasi metil jingga sampai 95 % memanfaatkan sinar matidmi sebagai sumber UV. Kaishu Guan (2005) t e l d ~meneliti huzbun,~ antara aktivitas fotokatalitik, hidrofilisitas dan efek self~cleaningdari film Ti02/Si02.Hasil yang ditemukan adalah bila sifht hidrofilik naik maka aktivitas fotokatalitik berkurang, dan sebaliknyaPenambahan Si02 meniugkatkan kcasaman yang disebabkan oleh meningkiitnya jumlab
radikal hidroksil pada komposit film sehingga efek ser-cleaning meningkat. Bing Guo (2005) telah meneliti efek fotokatalitik dari film tipis nanoporous Ti02 yang transparan. Film Ti02 dibuat dengan metode sol-gel dan memakai PEG sebagai dopan. PEG yang digunakan menghalangi pecahnya film selama proses kalsinasi pada suhu tinggi serta meningkatkan kestabilan termal dari film. Gan, W. Y., et a1 (2007) telah meneliti film tipis Ti02 yang bersiht ant*gging
d m .wpewetting tanpa tnanerlukan bantuan shur UV untuk mengakti£kannya Film Ti02 di doping dengan polyetilen glikol (PEG) untuk memberikan lapisan film yang mempunyai pori lebill bmyak Hasil yang diperolell adalah porositas dau jumlah O K
merupakan parameter yang berpengarull dalam mengontrol interaksi antara &an dan film.
2.1.2. Fotodegradasi Senyawa Organik
Penelitian-penelitian terdahulu tentang fotodegmdasi senyawa-senyawa o r g a d oleh Ti02 mallpun Ti02 yang digabung dengan zat lain telah banyak dipublikasikan, diantaranya adalah sebagai beriht. Theurich, dkk. (1996) mempelajari kinetika dan mekanisme degradasi 4ktorofenol tnanakai Ti02. Serrano datl Lasa (1997) xnempelajari model d m efisiensi energi degradasi polutan organik dalam air memakai titanium dioksida. Dingwang dan
Ajay K. Ray (1999) mempelajari kinetika fotokatalitik fen01 dan senyawa turunannya pada Ti02. Ajay K. Ray dan Beenackers (2999) mengembangkan reaktor fotokatalitik untuk purifikasi air. Yamashita dkk. (2003) meneliti senyawa-senyawa orgsrmk yang larut dalam air menggmakan Ti02 yang digab~mgdengan ~ e " . Fujishima dkk. (2000)
meneliti degradasi n-oktana, 3-oktanol, 3-oktmon dan asam oktmoat. lis Sopyan (2000) mengpcmakm film TiOz umtuk aplikasi lingkungan dengan menggunahn asetaldehid
sebagai model polutan. Catherine Blount (2001) meneliti degadasi asetaldehid dan asah asetat pada suhu karnar menggunakan P25 Ti02. Jarnuzi Gunlazuardi (2001)
melaporkan penelitian tentang desinfektan air dan degradasi 2,4-klorofenol. Sang Bun
Kim (2002) mempelajari degradasi fotokatalitik senyawa-senyawa organik yang mudah menguap di udara metlggimnakan fotokatalis Ti02. Comparelli, dkk. (2004) meneliti
degradasi fotokatalitik zat warna metil red dan metil orange memakai Ti02 yang diimobilisasi pada substrat quartz. Arma, dkk. (2004) mempelajari degradasi fotokatalitik etanol fasa gas dengan TiOtyaug didopulg dengan Fe, Pd dan Cu. Jose
Ermirio, dkk. (2004) rnempelajari pemanfaatan energi mtahari unt\Ik fotcdegradasi gasolin dalam air.
Lee Dongllun dan Condrate (1997) mempelajari spektra IR dari berbagai senyawa organik yang dilapiskan pada substrat gelas, diantaranya asam laurat. Gao Yongjian.
dkk. (2000) mempelajari sifat-sifat tribologik asam lauu-at-Ti02nanopartikel &lam air. Alex Chan, dkk. (2002) meneliti efek terrnal pada ak.tivitas fotokatalitik film Ti02 untuk fotokatalitik oksidasi asam benzoat dan Parkin dkk. (2002) mengkaji fotodegradasi
asam stearat pada film TiOz - W03.
2.13. Efek Antibakteri Sunada, K., et a1 (1998) meneliti tentang efek bakqerisidal dan detoksifikasi
film tipis fotokatalis Ti02 yang dilapiskan pada gelas dengan memakai bakceri E. coli sebagai model. Hasil yang diperoleh adalah fotokatalis TiOz mempunyai baik aktivitas bakterisidal rnaupun aktivitas mendekomposisi endotoksin atau aktivitas detoksifikasi. Efek baktaisidal dari TiOz dihasikan dari menginaktifkan bakteri dan merusak sel-sel
E. coli. Zheng Humg, et a1 (1999) meneliti mode balcterisidal dari fotokatalis titanium
dioksida dengan menggunakan bakteri Escheria coli sebagai model. Data kinetika
menunjnkkan bahwa kerusakan dinding sel berlangsl~ngdalam 20 menit yang diikuti oleh kerusakan membran sitoplasma dan komponen intrasel. Hasil lain adalah nkuran p e e l Ti02 yang kecil menyebabkan kemakan intraselular sangat cepat. Edward, J., et a1 (2002) meneliti tentang oksidasi bakteri dan spora fungi yang dilapiskan pada perrnukaan titanium dioksida. Bakteri E. coli mati sebanyak 99,9%
setelah diiluminasi sinar UV selama 1jam, sementara spora A Niger mati sampai 90%
setelah dilurniuasi UV selarna 72 jam.
Bich, V.T., et a1 (2005) mempelajari fotokatalis Ti02 yang didoping dengan nitrogen memakai cahaya tarnpak umuk aplikasi linghmgan. Ti02 memprmyai efek pengoksidasi yang kuat pada sel organisme termasuk bakteri dan fungi. Ti02 yang dilapiskan pada gelas proses inaktivasi bakteri sarnpai 90% pada 45 menit dan proses inaktivasi semua bakteri sekitar 3 jam. Fu G, et a1 (2005) mempelajari pelapisan TiOz anastase nanokomposit ~mtuk antimikrobial. Efek antibakterial di evaluasi terhadap dua tipe bakteri, yaitu E. coli dan
B. megaterium. Hasil yang diperoleh adalah TiOz nmokomposit memiliki kernmpuan mengoksidasi yate kuat dan ab-tivitas katalitik. Efek antibakteri me~nilikiefisialsi 60100% dalatn proses inaktivasi bakteri yang disebabkan oleh ukuran partikel yang k e a
surface area yang besar, band gap eneqg yitIlg besar, dan lebih banyak situs aktif
dalarn melakukan reaksi katalitik.
2.2- Pengertian Fotokatalis
FotokataIis merupakan gabungan dari proses fotokimia dan katalis. Dalam ha1 ini diperlukan unsur cahaya dan katalis untuk mempercepat suatu transformasi kimia. Katalis pada proses ini lebih khas disebltt fotokatalis dan memiliki kernarnpuan menyerap foton, dan umumnya dimiliki oleh bahan-bahan semikwduktor (Linsebiger, et. al., 1995). Dengan demikian, fotokatalis dapat pula didefinisikan sebagai s u m
proses yang terjadi dengan mendasarkan kemampuan ganda dari suatu fotohtalis untuk t~lengadsorpsifoton s e a m bersamaan Fotokatalis dibagi tnenjadi dua macatn, yaitu fotokatalis 11011logen d m htokatalis heterogen. Fotokatalis homogen adalah proses fotokatalis dengan banAlan
&.
pengoksidasi seperto ozon dan bidrogen peroksida, sedangkan fotokatalis heterogea
11
merupakan suatu teknologi yang didasarkan pada iradiasi fotokatalis s e m i k ~ n d ~ o r dengan sinar UV seperti titanium dioksida (Tj02), seng oksida (ZnO), dan kadmhun
,
sulfida (CdS) (Linsebigler et. al., 1995).
23. Prinsip Dasar Fotokatalis Heterogen Sistem fotokatalis heterogen terdiri dari partikel semikonduktor (fotokatalis) yang kontak dengan medium gas atau cair. Penyinaran katalis dengan cahaya UV &an menimbulkan keadaan tereksitasi yang bisa memulai proses lanjutan seperti r e a h i redoks dan transformasi molekular. Bahan semikonduktor memiliki daerah energi kosong (void
emrlpy
region)).
Dalam daerah tersebut tidak tersedia titigkat-thgkat etlergi untuk rekombinasi elektron dan hoke yang diproduksi oleh proses fotoeksitasi dalam semikonduktor tersebutDaerah kosong tersebut memanjang dari puncak pita valensi terisi (filledvalency bar@
1
1
hingga dasar pita konduksi kosong (vacant conduction hand) disebut celah pita (band gap). Celah pita tersebut menentukan sensitifitas panjang
gelombang dari
d o n d u k t o r yang bersangkutan terlladap radiasi (Linsebigler, e t aL, 1995). Energi pita valensi dan konduksi dari semikondnktor akan mengonh-ol
I
'I
kemmpuan semikond~&or tersebut unh~krnelahkan I
I
proses transfer mnatan yang
diinduksi radiasi lie molelnll yang teradsorpsi di atas permukaan semikonduktor tersebut. Dalarn ha1 hi, level potensial yang relevan untuk molekul penerirna muatan
I
1
hams terletak di bawah pita konduksi semikonduktor, sebal~iknyalevel potensial dari donor harus terletak di atas level potensial pita valensi semikonduktor (Linsebigler,
Banyak semikonduktor logarn oksida dan sulfida yang memiliki energi celah ymg a h l p lmt-tzk mengkatalisis reaksi kirnia, seperti TiOz (E, ZnS =@,
=
3,6 eV), SrTiO, (E,
=
= 3 2 eV),
CdS (CE, = 2,s eV),
2,O eV) dm lain-lain. Besarnya energi celah, posisi
pita valensi, pita konduksi, dan perbandingan dengan besamya potensial redoks d a t i f terhadap elektroda hidrogen (potensial hidrogen Nernst) dari beberapa semiondutor dapat dilihat pada Gambar 1di bawah.
Gambar 2.1. Posisi energi celah pita beberapa semikonduktor dalam lamtan pH i (Linsebigler, et.al., 1995)
Hampir semua material yang terdapat pada Gambar 1 dapat digunakan dalam
reaksi fotokatalitik. Namun beberapa semikonduktor tersebut kurang cocok digunakan sebagai katalis karma sifatnya yang kurang menguntungkan. Semikondubm logam
slllfida bersifat tidak stabil dan mudall men,dami korosi fotoanoda. Besi oksida merniliki energi celah yang terlalu besar dan dapat mengalami korosi f o t o k a t d Zeng oksida tidak stabil secara kimia karena mudah larut dalanl air membentuk Zn(OH)z
pada pennukaan partikel, sehingga pemakaian dalam waktu lama menyebabkan proses inaktivasi katalis. Semikonduktor Ti02 ~nenlpakankatalis yang paling sesuai llntnk proses fotokatalitiik karena Ti02 bersifat inert secara biologi, stabil terhadap fotokorosi dan korosi kimia dan harganya relatif 1n1uah(Linsebigler, et .a]., 1995).
2.4. Fotokatalis TiOz
Fotokatalis Ti02 telah banyak dipakai untuk mengatasi masalah-masalah lingkungan seperti detoksifikasi udara dan air. Sebagai semikonduktor, Ti& mempunyai celah pita (band gap) sebesar 3,2 eV yatlg bila disinari dengin sinar W bereuergi > 3 2 eV atau pada patljang gelotnbang < 388 nm akan ma@lilsilkan
pasangm elektron (e> d m hok (h+), seperti pada persamaan berikut.
Mekzmisme tdentuknya pasangan elektron-hole pada partikel s e m i k ~ n d ~ o r TiOz dapat diil~~strasikan seperti Gambar 2 di bawak Bila partikel TiOz disinari UV, maka elektron pada pita valensi (valence b d , VB) akan mengadsorpsi sinar t&ut deugm energi 2 band gap Ti02. Energi tersebut digunakan untuk berpindah ke pita
konduksi (conduction band, CB) dan meninggalkann hole positif pada VB. Pasangan elektron-hole yang terbentuk sebagian berekombinasi di daJm partikel f'jahu B), sebayian lagi berekombinasi di pemukaan partikel Cjaluu A), dan sebagiah lagi sampai ke pamukaan p d e l tanpa mengalami rekombinan. Partikel Ti@ meanpunyaiefjsiensi
Gambar 2.2. Skema proses fotoeksitasi darz deeksitasi (Linsebigler, et id,2995)
yang rendah karena adanya rekombinan ini, oleh sebab itu TiOz hams dikombinasikan dengan zat lain agar rekombinansi hole-elektron berlcvrang.
Reaksi rekombimsi
pasangan e-/hi clapat dilihat pada persamaan berikut ini (Linsebigler, et. a]., 1995).
Elektron yang sarnpai ke perrnukaan partikel (jdur C) akan mendonasikan dirinya kepada molekul teradsorpsi di pennukaan (molekul yang teradsorpsi), sedan-
hole
yang sarnpai ke pemukaan partikel Cjalur D) akan menarik elektron dari molekul yang ada di permukaan partikel (mengoksidasi molelnll tersebut).
Air yang teradsorpsi di permukaan TiOa dioksidasi oleh hole sehingga terbentuk radikal hidroksil. Radikal hidroksil bereaksi dengan molekul-molelnll organik d m
I5
mnendegradasinya men~adiC 0 2 dan H20
b 1
ion-ion halida jika rno1ek-d organ&
mengandung atom-aton halogen. Sedangkan elektron akan bereaksi dengan oksigen untuk membentul; ion superoksida (Hoffmann, et. al., 1995j.
+ ht
H20(*)
H 2 0 ( s u ~+ ht w
-+
HO' + H'
---t
HO*
O2 + e - C ~+
02.
Senyawa organik terdegradasi oleh l~oie(lubang positif) bila mernakai pelanrt organik. Bila memakai pelan~tair maka degradasi disebabkan secara langsung oleh hole d m secara tidak langsung oleh radikal hidroksil. Reaksi yatlg terjadi menrpakan reaksi berantai, sehingga zat organik termineralisasi secara sempurna menjadi C 0 2 dan H20.
Mekanisme reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.
Untuk degradasi senyawa organik (asam lauratj keseluruhan adalah (Rorneas, 1999) :
Untuk degradasi senyawa organik yang memakai pelamt air adalah:
Reaksi propagasi
R'
+
RO;
+ RH
02
R02H RO'
+ RH
+ + + -+
RO; R02H + R* RO' ROH
+ HO* + Re
Pallunsan ikatan C-C (pembennlkan C02) ROH + HO*/T~OH* --+ R*C(OH)H + H20
Titanium dioksida merupakan semikonduktor yang paling sesuai untuk aplikasi
semikonduktor lainnya adalah sebagai berikut. I. Mempunyai celah pita (band gap) yang besar (32 eV untuk anatase dan 3,O el?
umtuk rutile), sehingga memumglunkan banyak terjadinya eksitasi elektron ke pita konduksi d m pembentukan hole pada pita valensi saat diinduksi callaya ultraviolet
2. Ti02 rnempunyai sifat stabil terhadap cahaya (fotostabil) 3. Marnpu menyerap sinar UV dengan baik. 4. Bersifat inert dalam reaksi 5. Tidak beracun dan tidak larut dalam kondisi eksperimen
6. Memiliki kemamp~moksidasi yang tjnggi, tennasuk zat organ* yang salit tenmi
seperti haloaromatik, polirner, herbisida dan pestisida 7. Konsumsi energi yang rendah sehingga bjaya yang diperlukanjuga rendah
Karena Ti02 bila disinari dengan UV dapat menghasilkan pasangan e l e b -
hole, maka dalam katalis semikonduktor Ti02 dapat terjadi reaksi oksidasi dan reduksi (redoks) sekaligus. Reaksi-reaksi ini bisa diaplikasikan untuk detoksifibsi air (water 17
treatmen), detoksifikasi udara (air cleming efict) dan proses in&-tivasi bakteri (ur7tibactc.rial eficf). Disalnping itu, karena fihn Ti02 di perrn~lkaan bahan
jlga
menyebabkan sudut kontak air turu.n menjadi lebih kecil dad 10' (sifat superhidmfilik). maka Ti02 juga bisa diaplikasikan untuk menghilangkan kabut pada keramik (anii-
.foging cfi.ct) dan keramik yang bisa dengan mudah dibersihkan (.~eIf-cleaning crfect).
Sel Surya @SSC) A
Anti-foging efect
W&r treatment
Aircleaning efed
Gambar 2.3. Berbagai aplikasi dari Ti@
26. Sifat SuperhidrofiIik Permukaan suatu bahan dapat ditempeli oleh air dengan sudut kontak hingga beberapa puluh derajat Pada kera~nikatan benda-benda anorganik, air mempunyai sudtd kontak bakisar antara 20' hingga 30'- sedangkan pada plastik sekitar 70' sampai 90'. Pada plastik yang sukar ditempeli ah seperti resin silikon dan fluoromin, sudut
kontak dapat lebih besar dari 90'. Harnpir tidak ada zat yang mernpunyai sudut kontak hg-
dari 10' (Fujishima, dkk., 1999). Sudut kontak air pada lapisan tipis Ti02 di permukaan benda sekitar puluhan
derajat. Bila disinari dengan W, sudut kontak akan turun dan air cendrung menyebar m a pada permukaan bahan daripada mernbentuk partikel-partikel berupa butiran.
Akhirnya sudut kontak air akan mendekati
o',
da11 pada
keadaan ini pamnkaan baban
~r~etljadisatna sehli tidak menolak air dau dinatnakan berada d a h n keadanr superhidropilik. Bahan tersebut akan bertahan beberaapa jam dengan sifat tersebut, meskipun sinar W dipadamkan. Perlahan dalam keadaan gelap permukaan tersebut akan bersifat hidropobik lagi, namun sifat superhidrofilitas dapat diperoleh kernbali dengan bantuan sinar UV (Fujishima dkk., 1999). Tunnulya sudut kontak air di pennukaan Ti02 disebabkan ole11 terbentuknya
pasangan elektron-hole, dimana elektron bereaksi dengan ion logam (TI*) sehingga terbentuk ion ( ~ i ~ atau + ) permtlkaan peratrgkap elektron dan hole bereaksi dengan oksigen sehulgga terbentuk pennukaan kosong oksigen (oxygen vacanciev) (Bet~edix.
dkk., 2000). Dengan adanya oxygen vacancier ini, permukaan metljadi lebih hidrofilk
Hidrofobik
Disinari W (Hidrofil)
Setelat1
bebera
jam
Gambar 2.4. Sifat superhidrofilisitas pennukaan lapisan TiOz dibawah pengar& sinar UV (Fujishima dkk., 1999)
karma air dapat dengan mudah mengisi tempat lowong dan menghasilkan group OH kradsorpsi. Dengan adanya gaya Van der Wads d m ikatan h i d r o p maka group OH teradsorpsi dapat berikatan dengan air yang datang ke pennukaan (Kaishu Gm,2005)Kondisi ini akan menyebakan air tidak berbentuk butiran melainkan terdispersi
sehinga mencegah tejadinya pembentukan kabut (anti .figgng). Air yang terdispersi
I I
sewaktu turun akan dengan mudah membawa serta partikel-partikel debu yang menempel di permukaan fotokatalis serta spesi-spesi organik hasil degradasi (swabersih, ser-cleaning). Mekanisme yang tetjadi dapat dijelaskan sebagai bedcut
I
(Liciulli and Lissi, 2002).
Selama penyinamn dengan UV, maka konsentrasi Ti:+ meningkat akibat reduksi dmi
T?+ dan ~ i : + yang terbentuk selanjutnya bereab dengan tnolekul oksigen
~ i + ~ +e-
+
Ti?
(permukaan perangkap elektron)
Hole (h? mengoksidasi oksigen yang berasal dari hriddng sire oxygen pada kristal Ti02. Hasil oksidasi, yaitu oksigen akan dilepaskan dm rnen&asilkan oxygen
vacancies. 202- + 4h'
---+
a(?)
(oxygen vacancies)
Dengal adanya oxygen vacancies ini pmukaan tnenjadi hidrofilik karmlii air dapat
1
dengat1 mudah mengisi tempat lowong dan tnengl~asilkatlgroup OH terabsorpsi (chernisorbed water) yang membentuk monolayer pada permuban TiOz. Sedangkrm H+
dari air mengikuti reaksi di bawah ini. H+ + em -r -H 2 -H + O2 --+ 2 OH atau -H + OH- + 2 H D
Mekanisme lengkap yang terjadi digambarkan pada Garnbar 2.5
Gambar 2.5 Fenomena hidrofilik pada fotokatalis TiOz (Benedix, R., et. al., 2000)
Sementara itu, molekul air dapat berkmrdinasi dalgan tempat yang k o m ~ g oksigen sehingga penyerapan air bertambah. Hal ini yang menjadi penyebab bertambahnya efek hidrofilik permukaan Ti%. Sifat hidrofilik ini akan kembali ke keadaan semula bila lampu W dipadamkan dan ketersediaan oksigen yang c u h p di
sekitar pennukaan TiOz, dimana oksigen akan mengisi kembali kekosongan yang terjadi (Benedix,R. et al, 2000).
2.7. Peningkatan Aktivitas Film katalis
Penambahan dopan ke dalam katalis merupakan salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk meningkatkan aktivitas katalis. Penambahan dopan dapat merubah morfologis katalis, menurunkan tingkat agregasi, mempeibesar Iuas permukaan, dan memperkecil ukuran partikel serta menurunkan kandungm sruktur kristal d l e (Guan,
K 2005). Keuntungan dari penambahan dopan pada T i a yang utarna, yaitu rneningkatkakan penangkapan elelctron (electron trapping) untuk menghambat terjadinya rekombinasi elektron-hole selama proses katalitik. Penambahan silika pada TiOz telal~banyak digunakan sebagai dopan katatis. Silika dapat digunakan sebabyi substrat atau matriks untuk mendispersikan dao
menstabilkan partikel nono-sized TiOz. Penambahan silika dapat membantu meningkatkan stabilitas termal dari TiOz dimana transformasi fasa dari anastase lie rutile pada ternperatur tinggi dapat ditekan sehingga dimungkinkan kalsinasi Ti@/ SiOt pada suhu tinggi untuk mendapatkan stmlchrr kristal yang baik (Jung, K.Y., 2000). Pada saat kalsitlasi , partikel katalis mengalami pertumbuhan uamutl dengan adatzya Si& pertumbuhan itu dapat ditekan Terbentulinya ilratan mixed a i d e T i 4 -Si akin menghalangi kontak antam sesama partikel Ti sehingga pertumbulm partikel katalis ke ukuran lebih besar pada saat kalsinasi dapat dihalangi (Gum, K., 2005 dan Jung, K.Y., 2000).
Penambal~anpolyethylene glycol (PEG)ke dalam sol Ti02 dapat meningkatkan performami dari katalis. Penambahan PEG secara umum akan memberikan pengaruh pada peningkatan luas perm11kaa.n katalis karena terbentuknya stnhu pori pada
pennukaan katalis (Guo, B., 2005). Ukuran dan banyaknya pori yang terbentuk
ditentukan oleh banyaknya penambahan PEG serta berat molekul PEG yang ditambahkan. Penamballan PEG rnampu meningkatkan jwnlah active site pada katalis karena PEG tnemptmyai banyak gugus -OH. Selain itu, pensnnbahau PEG juga akan
mengurangi tejadinya peretakan (cracking) p e n n ~ h a nkatalis karena PEG mampu meningkatkan sifat elastis pada struktur katalis (Miki, T. 2002). Sementara itu, molekul
air dapat berkoordinasi dengan tempat yang kosong oksigen sehingga penyerapan air bertambah. Hal ini yang menjadi penyebab bertambahnya efek hidrofilik pennukaan
Ti02. Sitat llidrofilik ini akan kembali ke keadaan setnula bila lampu UV dipadamkan dan ketersediaatl oksigen yang cukup di sekitar permukaan TiO;?,dimana oksigen akan mengisi kembali kekosongan yang tejadi (Benedix, dkk., 2000).
2.8. Efek Anti Bakteri Ti02
Hole yang terbentuk bila Ti02 disinari UV akan bereaksi dengin H20 terserap atau OH- pada penniikaan katalis utltulc tnank1h1k radikal llidroksil. H&*OLI bisa bereaksi dengan oxigen vacancies dan membentuk ion superoksida. Radikal hidrok-sil
dan ion sirperoksida bisa mengoksidasi senyaw organik atau sel bakferi dan jamur yang terserap pada pertni~kamkatalis sehingga mikroorganislne mati (Fu G., 2005). Penelitian Sunada, K(1998) melaporkan terjadinya kerusakan manbran sel pada fotokatalis titanium dioksida. Ti02 lnerusak bagim hmr membran sel E. coli sehingga bakteri mati. Ion K+ intraselnlar keluar lebih cepat setelah Ti@ disinari UV. S~mada percaya bahwa kematian sel disebabkan oleh terdekomposisinya dinding sel lalu diikuti oleh dekomposisi membran sel. Kerusakan membran sel disebabkan oleh keluarnya protein dan material genetik lainnya sehingga sel mati.
BAB 111 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN TAHUN I(E-1
3.1 T17JtJANPENELITIAN
Tujuau yang hendak dicapai dari penelitiau seLatna dua tahil ini adalah:
Tahun Pertama a.
Menentukan zat pencampur yang tepat untuk dibuat sebagai film Tior,
b. Mencari telcnik pelapisan yang tepat sehingga diperoleh film Ti02 di permukaan k m i k yang melekat erat dan transparan c.
Melakuhl karakterisasi film TiOz di pennukaan k m i k , yaitu t n e l b t struktur b t a l dengan XRD, topografi pennukaan dan komposisi permukaan dengan alat SEM-EDAX, dan sudi~tkontak air dengan alat Contnct Anglemeter.
d. Menentukan ketebalan lapisan dan penyebaran TiOz di permukaan keramk
Tahun Kedua e.
Mempelajari aktivitas fotokatalitik dari film TiOz pada p e m k a a n keramik dalam mendegradasi pengotor zat organik maipnn mendekomposisi debq kotom dan pengotor lainnya dengan bantuan lampu UV. Penentuan aktivitas fotokatalitik ini
dibantu dengan UV-Vis dan GC-MS
f
Mempelajari kemampuan film dalam proses inaktivasi bakteri dan menghambat pertumbuhan jamur.
g. Mempelajari aktivitas fotokatalitik film Ti02 dengan bantuan sinar Matahari
h.
Menghasilkan kerarnik anti noda, anti jamur dan anti bakteri (anti fcging, mfi siainning dan self-sierilizing)dengan segenap data pendukungnya
3.2 MANFAAT PENELITLAN Dengan mengetahui carnpuran yang tepat dan telcnik pelapisan yang tepat dwfilm Ti02 di permukaan kerarnik melalui karakterisasi lapisan film yang dihasilkan, maka informasi yang diperoleh dapat d i g u n a h sebagai dasar pertinbangan untuk penelitiail lebih lanjut. Film katalis pada pennukaan keratnik yang diperoleh di,ounakan untuk penelitian mengenai kernampuan film tersebut dalam mendegradasi pengotor
organ& mupun debu yang menempel dipem~ukaankerarnik baik dengan rnenggtmkan sinar UV dari lampu maupun dengan sun~bersinar UV dari sinar matahari sertajangka waktu keaktifan film katalis. Hasil penelitian ini juga bisa diaplikasikan pada kaca dm bahan-bahan peralatan rurnah tangga yang terbuat dari alumanium, s!ainless fieel dan
perak untuk memperoleh bahan-bahan yang sev-clming dan antifogging.
BAB IV
METODE PENELITIAN
4.1. Penelitian Secara Umum
Secara umurn penelitian ini dibagi atas beberapa bagian, yaitu 1) Mencari campuran yang tepat untuk membuat sol TiOz; 2) Mempelajari telcnik pelapisan yang tepat sehingga diperoleh film Ti02 di permd-aan keramik yang melekat erat dan transparan; 3) Melakukan kamkterisasi film TiOz di permukaan keramik, yaitu m e w
s&&-tur kristal, topografi permukaan dan komposisi pmukaan, dan pengukuran sudut kontak; 4) Mempelajari aktivitas fotokatalitik dari film TiOz pada permukaan kecamik dalam mendegradasi pengotor zat organik inaupuu inendekomposisi debu, k o t m l d m pengotor lainnya dengan bantuan lampu UV.; 5) Mempelajari kemampuan fotokatalis
Ti02 dalam proses inaktivasi bakteri dan tnenghambat pertumbuhan jmur, 6) Mempelajari aktivitas fotokatalitik film TiOz dengan bantuan sinar matahari; dan 7)
Menghsilkan keramik anti noda, anti jamw dm anti bakteri dengan segenap data pend~hrn pya.
42. Mencari Campuran yang Tepat Untuk Membuat Sol Ti02
a) Pembnatnn Sol Si02 Sol SiOz dibuat dengan mencampur 20 ml TEOS dalarn 160 ml etanol, I ml
HN03 dan air 3 ml, lalu direfluks selama 1,s jam pada suhu 7 5 ' ~dan didinginkan.
Lamtan ini digunakan untuk melapisi keramik. Keramik yang telah di-coding tersebut 26
dikalsinasi pada suh11400~~ selama 1 jam. Keramik yang telah dilapisi hlm Si02 siap
digmakan untuk preparasi katdis film TiOz.
b) Pembnatan Sol Ti02 Sol Ti01 dibuat dengan mencampurlcan Ti(0p~)~Acac 75% 123 mL dengan etanol 300 I ~ L datl membentuk lamtan I~omoget~ Sol Ti& ini siap digunakan lnltuk melapisi kerarnik
Keramik yang telah dilapisi SiOz pada langkah a), dilapisi dengan sol Ti02 dengan kunlah pelapisan 2,4, 6'8 kali. Setiap pelapisan sol Ti@, kerarnik dihidrolisis pada suhu 100 OC lalu dikalsinasi pada suhu 450 OC. Proses kalsinasi dalarn tanur pada suhu 450 OC selama 2 jam dengan laju kenaiian suhu sebesar 5,6 'urnenit.
Garnbar 4.1 Diagram k e n a i i suhu kalsinasi sol TiOz c) Pembaatan Fotokatalis Film Ti02/PEG
Larutat1 A dibuat dengat1 tnalcatnpurkan Ti(0~r)~Acac 75% 123 mL detlgan
etano1 300 mL dm membentuk lanltan homogen. Larutan B dibuat dengan zuencarnpurkat~H 2 0 50 mL detlgat~HCI 1 tnL dan eta1101 200 mL Mencatnpur larutan A 27
den-
larutan B secara ultrasonik selama 30 menit lalu ditarnbah dengan PEG (BM
2000) d e n p memvariasikan % berat penan~ballannyaberdasarkan basis berat TiOz yang digunakan dalam percobaan, yaitu 0, 5,10,15 dan 20. Campuran siap digunakan untuk mengcouiing keramik.
c) Pembuatan Fotokatalis Film TiOz/Si02 Larutan A dibuat dengan mencarnpurkan TEOS 98% 20 mL dengan etanol 160
mL7H 2 0 3 rnL clan HN@ 0,s mL ldu direfluks pada suhu 7 5 ' ~selama 1,5 jam lantas
didinginkan. h ~ t a Bn dibuat dengan mencampurkan Titanilun Ti(OPr)4 Acac 75% 123 mL dengan etano1300 m Larutan ini dicampur dengan H20 50 mL, HCI 1 mL dan etanol 200 rnL menglusilkan larutan Ti bewama kuning. Selanjutnya larutan ini disonikasi
dalam zllirasonic cleaner untuk pengadukan sempma selama 30 menit. Mencampur lanrtan A dengan larutan B sesuai komposisi % berat. Campuran
siap dipunakan untuk mengccmting keramik. Variasi komposisi katalis Ti02/Si02 adalah sebagai berikut. Tabel 4.1 Variasi Sampel Ti02/Si02 v
Nama Sampel TiOz (% berat) Si02 (% berat)
Si-0 100 0
Si-10 90 10
Si-20 80 20
Si-30 70 30
Si-40 60 40
43. Mencari Teknik Pelapisan film Ti% yang Tepat di permukaan Keramik Keramik dilapisi dengn sol yang telah dibwt pada langkah b, c dan d. Teknis pelapisannya divariaskim, yaitt~spin-co~tingdan clip-coating. J1u111a.h pelapisan jugs
28
divariasikan sampai diperoleh lapisan film Ti02 yang masill transparan dan melekat aat pada keramik nanum memiliki aktivitas fotokatalitjk yang optimtu11 serta merniliki sifat superhidrofilisitas yang baik. Aktivitas fotokatalitik dianalisis dengan mendegadasi zat
organik dengan bantuan sinar UV dan dianalisis dengan alat W-Vis serta ef& superhidrofilik dianalisis dengan mengukur sudut kontak dengan alat Contuci An& Meter. Hasil yatlg diperoleh adalah film Ti02 dari campuratl ymzg tepat dan jmnlah
pelapisan yang optimum. Selanjutnya Film Ti02 dari campuran optimum dan j d a h pelapisan optinutn akan dikarakerisasi parameter-parameter fisisuya
Gambar 4.2. Diagram kenaikan suhu kalsinasi TiOz/SiOz dan Ti02PEG
Larutan TiOz yang telah dibuat digunakan untuk melapisi pelat keramik (5 cm x 5 cm x 1 mm) dengan kecepatan tarik 1 cm per 10 detik. Pelat yang teiah dilapisi ini
dipanaskan dalam oven pada suhu 80 'C selama I jam. Pelat yang telah dilapisi ini kemudian dikalsinasi selama 2 jam pada suhu 450
OC
dengan laju kenaikan seperti
Gatnbar 4.2 di atas. Proses pelapisan diulat~gs e h g g a diperoleh pelat kerarnik dengan pelapisan 2 kali, 4 kali, 6 kali dan 8 kali.
4.4 Melakukan Karakterisasi Film Ti02 di Permukaan Keramik
a) Struktur Kristal Diukur Dengan Alat XRD Karak-terisasi dengan XRD dilakukan untuk mengetahui struktur kristal dari serbuk katalis Ti02 dengan mengetahui peak-peak sampel dm membandingkan dengan peak-peak standar. Karakterisasi dilakukan di Laboratorium Departemen Metalurgi Fahultas T e W Universitas Indonesia Depok. dengan memggunakan alat Plrilips PW 1710 yailg dilengkapi dengan channel control PW 1390. .Analisis dilakukan dengan menggunakan X-Ray Co Ka, tegangan 40 kV, a m 30 mA dan jangka11a.n suciut difi-aksi 28
=
20' - 100' dengan kecepatan
0
pengamatan 2,4 / menit. Katalis serbuk dibuat dengan metoda sol-gel tetapi tidak dilapiskan pada suhstrat unfi~kmembentuk film melainkan dikeringkau hing@ menjadi serbuk. Campuran katalis dibuat sama seperti pada pembumtan katalis filtn. Carnpuuan katalis tersebut dipanaskan di atas pemanas pada suhu 75 C ' sambil diaduk dengan rnagnetik stirer hingga mulai membentuk pasta. Pasta lalu dikeringkan pada oven hingga kering selama 2 jam pada suhu 120
OC.
Setelah k h g
padatan digems hingga menjadi serbuk lalu dimasukkan ke dalam fknace dan dikalsinasi dengall tahapan sama seperti pada Gambar 6.
b) Morfologi Permukaan Diukur Dengan Alat SEhl-EDAX
Karalrterisasi morfologi, porositas, komposisi senyawa dan ketebalan film katalis dilakukan dengan alat SEM LEO 420i yang dilengkapi dengan EDAX
LEO 420i yang dilakukan pada kondisi operasi tegangan 12 - 15 kV d e n p 30
[r,
?[.
7
.
.
.--rt: r : ? .. ; , P
'
--..
-----.._
-. ---.---
.-
tekanan 10 Pa yang ada di Laboratorium SEM Departemen Metalurgi ~akultas Telcnik Universitas Indonesia Depok.
c) Sudut Kontak Diukur Dengan Alat Contact Anglemeter Pengukuran sudut kontak dilakukan dengan menggunakan alat Face Contact A77gle Meter (CAK, Kyowakaimenkagaku Co. Ltd., Saitamajapan yang
ada di Pusat Aplikasi Tekuologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN Pasar Jum'at Jakarta Selatan. Efek superhirofilik film TiOz dianalisis den= menyinari film tersebut dengan lampu W. Intensitas cahaya dan lama penyitwari divariasikan sampai diperoleh film Ti02 yang rnetnberikan sudut kontak terendak Film yang memberikan sudut kontak terendah merupakan film dengan jumlah pelapisan optimum dan campuran sol yang tepat serta intensitas
sinar W optimum. Bila sudut kontak antara air dengan permukaan keramik yang telah dilapisi film TiOz besar (> 109 maka perrnukaan bersifat hidropobk Sedangkan bila nidut kontak kecil (c10") maka pennukaan bersifat hidrofilik.
Cara lain yang dilakukan adalah dengan uji visual, yaitu denmenyemprotkan air di permukaan k e d . Bila keramik tidak berkabut maka dapat dikatakan sudah bersifat antfoggi'ng.
4.5. Mempelajari Aktivitas Fotokatalitik Film Ti02 di Permnkaan Keramik
Pengujian aktivitas fotokatalitik dilaktlkan pada kondisi optin111111, yaitti pada jtunldi pelapisan optimum, campuran sol yang tepat dan intensitas sinar UV optimum. Kinerja aktivitas fotokatalitik diuji untuk mendegradasi asam lemak
jenuh, yaitu asam laurat. Pelarut untuk asarn lemak divariasikan, yaitu etanol, metanol, propanol, a d alkohol dan n-hexan, kemudian larutan asam 1e.mak ditetekan di atas film Ti02 d m disinari dengan sinar W dengin intensitas optimum. Hasil degradasi dianalisis dengan W-Vis, yaitu dengan melihat penurunan absorbansi. Hasil yang diperoleh adalah waktu optimum penyinaran ULF, pelarut yang tepat dan konsentrasi awal optimum dari zat yang didegmdasi.
4.6. Mempelajari Aktivitas Film TiOz dalam Mendeliomposisi Debu Uji ini dilakukan dengan meletakkan keramik yang telah dan tidak dilapisi katalis di luar ruangan selama 1, 2, 3 dan 4 bJan agar terjadi kontak dengan debu dan kotoran yang ada di udara serta menggunakan siraman air hujan sebagai agen pembersih. Kemudian analisa dilakukan secara visual dengan perekarnan gambar melalui kamera.
4.7. Mempelajari Kemampuan Film TiOz dalam Proses Inaktivasi Bakteri
Filtn TiOz di permukaan keramik pada kondisi optimum diuji kinerjatlya dalam proses inaktivasi bakteri dan menghambat pertumbuhan jamur. Film TiOz dipermukaan kerarnik diseterilkan dalarn oven pada 250
OC
selama 2 jam ontuk
mengllalangi kotltarnitlasi bakteri. BiaEran Lwlhnr tnu~rnibakteri E. coli d i p i n d a l h ~ secara aseptik ke media cair nutrien broth di dalam tabung reaksi. Media cair ini lalu dikocok dan diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37 OC. Frame silindris diletakkan di atas film Ti02 lalu 1 mL suspensi bakteri E. Coli dipipetkan ke fianle silindris tadi, ke~nudiandi sinari dengan lampu UV.
Setiap 30 menit 10 pL sampel dimbil dan dilakukan test Limulus untuk menentukan konsetrasi baheri E. coli dan dibandingkan dengan standar. Untuk melihat kemampuan film Ti02 dalam menghambat pertumbuhan
jamur, dil&-ukan dengan meletakkan kerarnik yang dilapisi dengan fiIm TiOz dm kerarnik tanpa pelapisan di ternpat terbuka selama 1 bulan, lalu dibandingkan secara visual serta dibantu deugan mikroskop optik.
4.8. Mempelajari AMivitas Film Ti02 Dengan Bantuan Sinar Matahari Film Ti02 di pennukaan keramik pada kondisi optimum diuji kinerjanya dengan memakai sumber sinar UV dari cahaya Matahari. Film diletakkan di tempat yang dikenai cahaya Matahari dengan lama penyinaran diperoleh dengan mengkoversi waktu optimum penyinaran dengan lampu UV clan intensitas cahaya optimum menjadi intensitas sinar UV yang berasal dmi cahaya Matahari. Prosedur Cotodegradasi sama dengan yang dilakukan pada prosedur 4.
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
5.1 Preparasi Lapisan Tipis Ti02 Reparasi film TiOz dilakukan dengan metode sol-gel pada penyangga keramikKatalis yang dipreparasi meliputi Ti02 100% Ti02/SiOz dengan variasi Si@ sebesar 10,20,30 dan 40 % (% berat), Ti02/PEG dengan variasi berat PEG 0,5, 10,15 dan 20 % serta kerarnik yang sudah dilapisi Si02 lcemudian dilapisi dengal TiO2. Setiap kali
peiapisan film katalis di panaskan pada suhu 100 'C untuk proses hidrolisis dan selanjutnya dikalsinasi pada suhu 500 OC. Kalsinasi pada suhu 500 "C dilatarbehhgi oleh penelitian yang dilakukan oleh Matyanof et al (2004) yang melaporkan bahwa suhu 500 OC merupakan suhu terbaik untuk memicu pembentukan fase anastase pada Ti02, ditnatia fase atlastase merupakan struktur kristal Ti@ deugau aktivitas paling baik dibandingkan fase rutile dan brookite. Selain itu, pada suhu yang mkup tinggi
pembenh~kankristal katalis dapat berlangsung secara p e r l a h sehingga ukuran kristal
yang dihasilkan a h z p kecil umh& membentuk lapisan film tipis.
52. Penentuan Teknik Pelapisan yang Tepat
Teknik pelapisan katalis film TiOz di permukaan keramik dilahlkan den-
teknik spin-coating dan dip-coating. Teknik spin-coating dilah~kandengan cara sol katalis dilapiskan pada keramik menggunakan kuas halus dan dipusingkan selama 3
menit dengan kecepatan 300 rpm untuk pengeringan dan pembentukan gel. Had pelapisan dihidrolisis pada suhu 100 'C selama 60 menit lalu dilakukan pelapisan berikutnya sebanyak 4 kali untuk semtra sampel lalu dikalsinasi pada suhu 450
OC.
34
Telalik dip-coating dilakukatl dalgan cara pencelupan pennukanl keratnik pada sol katalis dan didiamka~lselarna 2 menit lalu ditarik secara perlalmtl. Kasil pehpisan dihidrolisis pada 100 % selama 60 menit Ialu d i l a k h n pelapisan berikutnya sebanyak 3 kali dan dikalsinasi pada suhu 450 OC. Perbandingan hasil yang diperoleh dari kedraa
I
teknik hidisajikan pada Gambar 5.1 di bawah ini.
Gambar 5.1. Perbandingan film katalis hasil pelapisan denmuanteknik (a) spin-coating dan (b)dip-coating
I I I
I
I
Dari Gambar 5.1 terlihat bahwa film kataIis hasil pelapisan baik dengan telauk dip-coating maupun teknik spi17-coatingmemberikan hasil yang tidak behe& dari segi
transparansinya. Dalam hal teknis pelapisan. teknik dp-coating mempunyai kelemahan yaitu boros dalam pemakaian sol katalis karena bagian bawah kerarnik menrpakan tanah
I I
I j
kering yang sangat cepat menyerap zat cair, sementara teknik spin-coating hanya
memerlukanjumlah zat cair yang sangat sedikit karena proses pelapisan memakai kuas halus dan dipusingkan serta tidak menyentuh bagian bawah kerarnik. OIeh sebab ity
maka teknik pelapisan sol katalis yang baik adalah teknik spin-coating.
ll
53. Penentaan Zat Pencampur TiOz Yang Tepat 53.1 Pengaruh Penambahan SiOz pada Katalis Ti@ Pengaruh penarnbahan Si02 dengan variasi berat Si02 20,20,30 dam 4056 pada
sol TiOr pada pelapisan katalis di pem~&aankeramik sebanyak 2, 4, 6 dan 8 kali
disajikan pada Gambar 5.2 di bawd1 ini.
Gamber 5.2a Pengaruh penambahan S i a pada sol Ti02denginjumlah petapisan Ti%\ SiOz. (a) 2%(b) 4%(c) 6%dm (d) 8x
-,
Si02 pada sol TiOz d e n p jnmlal~pelapisan 2x, Gamber 5.2b Pengan111pena~nbal~an 4x, 6x, d& sx serta variasi p&anlbal~anSi02 10%- 20%, 30% dan 40%
36
Gatnbar 5.2 tnetnperlihatkatl ballwa variasi baat Si02yang ditatnbahkatl pada sol Ti02 tidak terlihat petlgarulu~yaterlladap film katalis di penni~kaatlkeratnik. Disaz~lpue itu atltara keramik yatlg tidak dilapisi filtn katalis dengat1 keranlik ymg dilapisi filtn katalis juga tidak berbeda sehingga ha1 hi akan mendukung aplikasi komersid nantinya. Untuk melihat carnpuran Ti02/Si02 yang memberikan sifat hidrofilik terbaik dilak~zkanpengdcuran ndut kontak air di pemukaan keramik. Hasil pengzlnlran sdtzt kontak air di pemukaan keramik diberikan pa& Gambar 5.3.
Gambar 5.3. Penurunan sudut kontak film Ti02 yang dicarnpur dengin Si02 Data pada Gambar 5.3 memperlihatkan bahwa semua sampel bisa menurunka. sudut kontak mendekati 0' pada menit ke 10 dan penunman n~du~t kontak terbaik diperoleh pada m p u r a n Ti02/Si02 30%. Guan K., dkk (2000) memperoleh Izasil ballwa pada penentuan sifat self-cleaning yang optimum dari katalis Ti& diperoleh pa& penmbahan SO2 > 30%. Pada Si-0 sudut kontak awal (t
=
0) paling besar, hal ini disebabkan ole11 film
katalis hanya berisi TiOz saja sehingga kemampuan katalis dalam m e n d a n sudut kontak air masih kurang. Semakin banyak penambahan SiOz pada sampel maka penurunan sudut kontak air Inakin besar. Hal ini disebabkan oleh keasaman katalis
sernakin tinggi akibat adanya ikatan mixed okvide Ti
-
0 - Si. Penarnbahan SiOz
meningkatkan luas permukaan sehingga lebih mudah mengabsorpsi air d m mnalghasilkan gugus hidroksil lebih batlyak datl selanjuttlya air tnudah tnezlyebar di
37
pennukaatl katalis. Pada Si-40, penurutiatl sudut kontak air tidak sebesar Si-30, ketnut~gkutatlpenyebabnya adalall silika telal~tnencapai kejet~ulmnsellu~ggabeberap partikel silika tidak berpartisipasi pada patlbentukati ikatatl Ti
-
0 - Si..yate
berkontribusi pada hidrofilitas permukaan. (Jung K.Y., 2000). Tujuan utama dari penambahan Si02 pada sol katalis adalah untuk meningkatkan sifat hjdrofilik dan aktivitas dari fihn katalis. Penambahan SiOz dapat membantu meningkatkan stabilitas tennal dari Ti02 dimana transformasi fasa dari anastase ke rutile pada temperatur tinggi dapat ditekan sehingga dimungkmkan kalsinasi TiO21SiO2 pada temperatur tinggi untuk mendapatkan kristal yang baik (Jung K.Y,2000).
Campuran oksida logam (binarymixed oxides) seperti titania dan silika memiliki permukaan yang asam. Penambahan SiOz akan meningkatkan keasaman katalis. Keasarnan itu diasumsilran akibat kation silikon yang memasuki kisi-kisi oksida dari Ti02 masih terikat pada jumlah oksigen yang sama, namun sekarang atom okigen memiliki bilangan koordinasi baru sehingga tejadi ketidakseimbangan muatan. Silikon
memililri bilangan koordinasi positif 4. Empat muatan positif Si &an didistribusikan
4 2 Charge diference : (+-- -) x 4 4 3
=
4 3
Gambar 5.4 Skema model struktur Ti02/Si02 (Guan K, 2000) untuk setiap ikatan, sedangkan oksigen yang memiliki bilangan koordinasi negatif 2 hams membaginya iintuk 3 ibtan. Oleh karena itu setiap ikatan m d i k i kelebihan muatan sebesar 4/4 - 21'3 = 1/3 (Garnbar 5.4). Kelebihan muatan ini akan dinetralkan
38
dengal terbaltulaiya ikatan Lewis antara air dengall pennukaan katalis. Dalgan pen~lukamlyang a s m p g n s kidroksil akan lebih banyak dan lebill suka diserag sehingga kehidrofilikan permukaan katalis meningkat.
53.2. Pengaruh Penambahan PEG Pada KataIis TiOl
Pengaruh penambahan polyethylen gIycoI (PEG) dengan variasi berat PEG 5, 10, 15 clan 20 % pada sol Ti02 pada pelapisan katalis di permukaan keramik sebanyak 2,4, 6 clan 8 kali disajikan pada Gambar 5.5 di bawah ini.
Garnbar 5.5 Pengaruh penambahan PEG-pada sol Ti@ dengan variasi berat (a) PEG-5%, (b) PEG- 10%, (c) PEG-I 5%, dan (d) PEG-20%
Gamnbar 5.5 manperlihatkatl bahwa perbedaan jumnlah PEG yang ditarnbahkau pada sol Ti02 tidak terlihat petlgaruhnya terlmdap f i b katalis di pertnukaaa keratnik Disamnpulg itu antara keralnik yang tidak dilapisi film katalis dengan keratnik yang dilapisi film katalis juga tidak berbeda sehingga ha1 ini akan mendukung aplikasi komersial nantinya. Untuk melihat campuran Ti02/PEG yang membedcan sifat hidrofilik terbaik dilakukan pengukuran sudut kontak air di permukaan kerarnik. Hasil
pen^^ sudut kontak air di permukaan keramik diberikan pada Ganbar 5.6.
4
20
m
. I
rO
2, 15 3
*PEW0
Y
d c 10
-
S
+PEG15
5
3
u
3
*
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
Waktu (menit)
Gambar 5.6 P e n m a n sudut kontak air dipemukaai film Ti02/PEG
Dari data Gambar 5.6 memperlihatkan bahwa semua katalis mampu menu& sudut kontak air pada perm~~kaannyadan p e n u m a n ~sudut kontak yang terbaik diperoleh dari campuran Ti02ffEG 15%. Pada PEG-0% sudut kontak awal paling t i n e yang disebabkan oleh katalis hanya berisi Ti02 saja. Penambahan PEG pada katalis Ti02 mempercepat penurunan sudut kontak air. Hal ini mengindikasikan bahwa dengan penambahan PEG maka pori-pori yang terbentnk pada pennl~kaankatak film TI02
semakin banyak sehingga meningkatkan daya adsorpsi air darj film katalis. Hal ini mempermudah permukaan katalis untuk kontak langsung dengan H20 sebagai surnber pembentukan gugus -OH yang mampu meningkatkan sifat hidrofilik katalis (Yu, J. et a1,2000).
Untuk tnelihat catnpuratl Ti02/PEG yang tnemberikan aktivitas terbaik dilakukm p a ~ g u h m lketnatnpuan film katalis dalan rna~degadasizat orgatlik fa101 red di pmnkaan keramik.
5 3 3 Pengaruh Pelapisan SiOz Sebelum Pelapisan Mitali TiOz
Penganrh pelapisan SiOz sebelum pelapisan TiOz pada k e m i k disajikan pada
Gambar 5.7 dan penurunan sudut kontak pada Gambar 5.8.
Gambar 5.7 Pengaruh pelapisan Si@ sebelum pelapisan Ti02 dengan variasi pelapisan sebanyak 0,2,4,6 dan 8 kali
Dari Gambar 5.7 di atas bisa dilihat bahwa pada pelapisan Ti& sampai 8x, tidak memberikan pengaruh pada penampilan permukaan keramk Untuk melihat aktivitas dari film lcatalis dilakukan penguktuan sudut kontak air di permukaan katalis dan hasil pengu~kumnsudurt kontak disajikan pada Gambar 5.8 di bawah ini
-
--tTi02 8x
=m 3 0
I
-m-sim-
25
Y
Ti02 2x
I
Z2a
; -0-sa-
15
.-
2
10 =I 5
T i 4x -A-SiMTi02 6x
!
us02-
u
g o
Ti02 8x 0
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
'
Waktu (menit)
Gambar 5.8. Penurunan sudut kontak air di permukaan lapisan Si02 /lapisan Ti02 41
Dari data pada Gambar 5.8 tnemnperlihatkat~ ballwa setntra satnpel bisa n ~ e ~ ~ i r sudut n h t ~kontak air dan pellunnlaxl sudut kotfiak tab& diperolell pada pelapisan Si02 - Ti02 8x di mana sudut kontak telah mencapai ' 0 pada menit ke njuh. Penun~nansudut kontak air pada film Ti02 8x tanpa pelapisan SiOz mencapai ' 7 pada menit ke-10. Hasil ini mendukung dugaan bahwa aktivitas katalis bisa ditingkatkan
dengm cam melapiskan film Si02 sebelum pelapisan Ti02 h a l a Si02 @at rnenghambat laju pembawa muatan (can'er)untuk mencapai pemulcaan film. Dari data penunman slidut kontak air di permukaan fihn katalis, maka jumlah pelapisan Ti0 yang paling baik adalah pelapisan 4x. Hasil ini sesuai dengan hasil yang telah diperoleh pada penentuan jumlah pelapisan.
5.4 Perbandingan Sudut Kontak Campuran Optimum
Carnpuran optimum yang diprtoleh dari masing-masing sol dibandingkan penurunan sudut kontak air di permukaan keramik dan hasilnya disajikan pada garnbar 5.9 berikut.
Gambar 5.9 Penurunan sudut kontak dari campuran sol optimum dari masingmasing jenis campuran sol
Dari data yang diperolell terlihat bahwa dari semua carnpuran optimum masingmasing sol, penurunan sudut kontak yang lebih baik diperoleh dari carnpuran Ti02/Si02-30%. Penambahan PEG pada carnpuran Ti02/Si02bisa meningkatkan luas permukaan katalis, aktivitas katalis, mencegah terjadinya proses peretakan (cracking) katalis sela~naproses kalsinasi, dan tnenghalangi terjadulya interaksi antar partikel katalis (sintering) (T. Miki, et al.). Di pihak lain, penambahan Si02 akan meningkatkan keasaman katalis sehingga terbentuk gugus hidroksil yang stabil karena adanya ikatan lewis antara air dengan permukaan katalis. G u p s hidroksil yang stabil di perrnukaan katalis menyebabkan air yang datang langsung berikatan dengannya dan membentuk multilayer hidroksil yang mengakibatkan pemukaan menjadi superhidrofilik.
5.5. Uji Aktivitas Fotokatalitik Film di Permukaan Keramik Film katalis yang diperoleh digunakan untuk mendegradasi senyawa organik fen01 red untuk mengetallui kanampuan fotokatalitilcllya dan diaualisis dengan W-Vis. Hasil yang diperoleh disajikan di bawah ini.
55.1. Spektra Fenol Red Tanpa Perlakuan
Spektra fenol red dalam pelarut etanol 98% tanpa perlakmn yang diukur dengan W-Vis pada konsentrasi 5,10, 15 dan 20 ppm memperlihatkan hanya ada satu puncak pada panjang gelombang 427 nm dan tidak ada muncul puncak lain yang mengindikasikan adanya spesi intermediet Dari Gambar 5.7 di bawah terlihat bahwa
semakin kecil konsentrasi fenol red, semakin kecil intensitas absorbansinya Dari data ini, ~nakakonsentrasi fenol red dalan pelarut etanol yang akan dipakai untuk
pengdnuan berikutnya adalah konsentrasi 20 ppm.
Gambar 5.10. Spektra UV-Vis fenol red tanpa perlilkuan pada konsentrasi (1) 20 PPm, (2) 15 PPm, (3) 10 PPm, dan (4) 5 ppm 5.5.2. Fotodegradasi Fenol Red di Permukaan Keramik Pada Camparan Optimum
Fotodegradasi zat organik fen01 red dalarn pelarut etanol98% dengan konsentrasi 20 ppm dilakukan dengan cara meneteskan lanltan fenol red sebanyak 1 mL ke atas film
kafalis di permukaan keramik lalu disinari dengin cahaya UV yang berasal dari 3 buah lampu black light 10 watt selama 30 menit- Hasil degradasi di perm~ikaankeramik dibilas dengan etanol sebanyak 5 mL lalu diukur absorbansinya dengan alat W-Vis. Fotodegradasi fenol red dilakukan pada pelapisan katalis sebanyak 2,4,6 d m 8 kali dengan jurnlah PEG yang dicarnpurkan pada sol Ti@ sebanyak 5,10,15 dan 20%-
Spektra hasil degradasi ditampilkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 5.1 1 Spektra W-Vis fotodegradasi fenol red pada pelagisan film katalis (A) 2 kali dan (B) 4 kali dengan j~imlahPEG (a) 5%, (b) lo%, (c) 15%, dan (d) 20%
Gambar 5.12. Spektra UV-Vis fotodegradasi fenol red pada pelapisan film katalis (C) 6 kali dan @) 8 kali dengan jumlah PEG (a) 5%, @) 10% (c) 15%. dan (d) 20%
0.3
-
- = 02g 0 50.25
00
C
c
5 Y
0.05 -
!
0.1
0 , 0
V I
!
1
5%
10%
15%
20%
25%
% Penambahan PEG
Gambar 5.13
Penurunan konsentrasi fend red pada film TiOflEG pelapisan 6 kali dengan variasi penambahan PEG 5%, lo%, 15% clan 20%
Dari Gambar 5.1 1 sarnpai Gambar 5.12, terlihat penurunan absorbansi fenol red terendah pa& jurnlah PEG 15%. Data Gambar 5.13 tnemperliilarkar1 penurunan konsentnsi fenol red pada penambahan PEG 10% clan 15% hampir s m a . Hasil hi sesuai dengan data penurunan sudut kontak air di pennukaan film katalis yang diukur dengan alat conloci angle meter yang memberikan pemurunan sudut kontak terbesar pada sol Ti02/PEG 15%. Hasil lain yang diperolell adalah terlihat m~mc~dnya plmcak lain pada 279 nm selain puncak utama pada 204 mn yang mengindikasikan adanya spesi intermedet hasil degradasi fenol red.
Perluhmgatl jumlah pelapisatl film katalis di pmnukaan keraxnik dilakwkm pada ca~llptu-ansol Ti02/PEG-15% daigan variasi jtunlah pelapisan 0, 2, 4, 6 dan 8 kali Hasilnya disajikan pada Gambar 5.1 4. -
0
2
4
6
8
1
0
Jumlah Pelapisan
Gambar 5.14 Penunman konsentrasi fen01 red pada film Ti02/PEG-15% pada pelapisan 2,4,6 dan 8 kali Data dari Gambar 5.14 menunjubn bahwa jumlah pelapisan yang memberkin
penurunm konsentrasi fen01 red terjadi pada pelapisan 6 kali. Pada pelapisan 8 kali, konsentrasi naik. Hal ini disebabkan oleh h k s i penutupan permukaan oleh katalis telah melewati kejenuhan, sehingga pada proses degradasi tidak semua katalis teriibat dalam
proses degradasi. b. Lapisan Si02-Lapisan Ti02-4x dan TiOJSia-30%
Gaxnbar 5.15 Spektra UV-Vis fbtodegradasi fen01 red pada pelapisan film katalis 2,4,6,8 kali pada film Si02- lapisan Ti02
Gatnbar 5.16 Penunman konsentrasi fen01 red pada film Si02/Ti02-30% pada pelapisan 0,2,4,6 dart 8 kali Dari Gambar 5.15 terlihat bahwa p e n m a n absorbansi fenol red terbesar diperoleh pada lapisan Si02-lapisan Ti@ - 4% sementara itti Gambar 5.16 memperlihatbn pet~unmat~ konsentrasi senyawa fenol red di pennukaan keratnik pada film lcatalis Si0Di02-30%. Hasil ini menunjukkan bahsva film katalis di permukaan
keramik mempunyai aktivitas fotokatalitik yang tinggi karena bisa mendegradasi senyawa organik yang menempel di p m u a y a .
5.6. Karakterisasi Film Ti& di Permukaan Keramik
Karakterisasi ymg dil&&an rnelip~~ti karakterisasi komposisi, ketebdan dm mmfologi permukaan dengan SEMIEDAX dan analisis stnrktur laistal dengan XRD. Karakterisasi dilaktikan pada film katalis dengan h a d terbaik pada masingmasing campuran T i a optim~m
5.6.1 KaraMerisasi XRD
Karakterisasi XRD dilalndcan untuk melibat stn~knukristal dari film katalis yang dihasilkan pada kondisi optimum, yaitu katalis Ti@/Si02 30, TiafPEG 15 d& SiOzl Ti02 3x. Hasil dari pola difiaksi masing-masing film .katalis disajikan pada Gambar
47
5.17 di ba\vah ini. Gatnbar 5.17 tne~~utljukkat~ ballwa s t n ~ k hlaistal ~r Ti@ yada tnashlgtllasulg film katalis Ti02 yatlg terbeutuk n~en~iliki stnlktur a~lataseyang berca~pur dengm mtile. Stnlktur anatase lebih dominan karena p~mcaktertinggi berada pada sld~lt
Garnbar 5.17 Pola dihksi dari film katalis a) Ti@ / SiOz 30, b) Ti02/PEG 15 dm c) Si02/ Ti& 3x 5.6.2 Karakterisasi SEMIEDAX
Karakterisasi SEM/EDAX dilalcl~kandengan Qij~lanuntuk rnelihat morfologi pennukaan, kon~posisikatalis dan ketebalan film katalis Ti02 di permukaan kerarnik.
Karakterisasi SEM/EDAX aka11 dilakukatl dengall alat LEO 420i yang dilalgkapi detlga11 EDAX LEO 420i di Laboratoriuin Departanal Metalurgi Fakultas Tekt* Universitas Indonesia, Depok Jawa barat.
Gambar 5.18 Fotomkograf SEM tampak atas pembesaran 2000 kali dari film Ti& (a) Si-30, (b) PEG-15 dan (c) lapisan SiO:! -lapisan TiOz 3x Dari fotomikrograf Gambar 5.18 terlihat bahwa pada Glm katalis Tia-Si-30 (a)
dan Ti02-PEG 15% (b) penyebaran Ti lebill merata dibandingkan denpan lapisan S i a -1apisa.n TiOz 3x, sehingga bjsa dipahami bahwa pada campwan sol ini penunman stzdut kontak air yang diperoleh lehih cepat. Untuk melihat ketebalan f i b katalis pada pennukaan kaca yatlg dilusilkail dilakukm foto SEM tainpak lintang pada 2 titik d m 1 W l y a di sajikan pada Gambar 5.19 di bawah ini. 49
I
ymg diatnbil pada dua titik dari masing-~nashgfilm katalis. Film katalis Ti02/Si@ -
I
pm,dan lapisan Si02- lapisan TiOz mempunyai ketebalan 4,09 pm
I
30% mernp~myaiketebalan 3,05 pm, film Ti@/PEG 15% mempmyai ketebaJan 3,63
Gatnbm 5.19 Fotomikrograf SEM tatnpak lintang pembesaran 2000 kali dari film T i a (a) Si-30, (b) PEG-15, dm (c) lapisan S i a -Iapisan Ti@ 3x Ketebalan 3,05 pm untuk sol Ti%
- SiOz 30%
merupakan ketebalan yang mas*
cukup transparan untdc aplikasi kerarnik. Hal ini sesuai dengan penelitian 1is So* (2000) yang menyatakan bahwa ketebalan 3 - 4 Itm dianggap masih cukup transparan.
Kotnposisi yang terdapat di pennu~kianfilm katalis dapat diketahui dengau EDAX (Euergy Dispersed Sinar-X) dan hasihlya dikugukkan pada Ga~nbar5.20 di
bawal~ini.
Garnbar 5.20 Analisa komposisi lapisan film katalis (a) Ti&-Si-30%, (b) TiO2/PEG15% dan c) SiOz - lapisan Ti02
Gambar 5.20 memperlihatkan kandungan unsru yang terdapat pada film katalis. Sumbu x rnerupakan energi dari tiap msur, sedangkan sumbu y merupalcan
intensitasnya. Dari Gatnbar 5.20 tersebut dapat diketahui bahwa unsur Ti rnerupakan lapisan TiOz pada pennukaan kaca PSL. Aualisa dmgan EDAX ini j u g dapat
memberikan data informi kuantitatifkya, dm datanya terdapat pada Tabel 5.1
Tabel 5.1 Komposisi penyusun utarna film katalis No 1
2 3
Campuran Sol Ti02 TiOz/Si0230% Ti02/PEG 15% Si02- Ti02 3x
O/' Ti
15,63
15,55 15,47
Kandungan unsur utama yang terdapat pada masing-masing film katalis menunjukkan bahwa persentase Ti tidak terlalu berbeda. Kandungan Ti terbanyak terdapat pada campiran sol Ti02/Si02 30% sebanyak 15,63 % dan kandungan Ti terendah adalah cmpuran sol Si02 - T i 9 3x sebanyak 15,47%.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 KesimpuIan
Berdasd-an hasil penelitian yang telah diialiian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Teknik pelapisan film katalis yang memberikan hasil lebih baik adalah teknk
spin-coating dan jurnlah pelapisan film katalis yang optimum adalah sebandvak
4x 2. Penambalun Si02 dan PEG terbukti dapat meningkatkan aktivitas hidropilik
dari katalis. Penambahan S i a optimum untuk sifat hidrofilik adalah sebesar 30% (% berat) dan penambahan PEG optimum adalah 15%. Pelapisan SiO2 sebelum pelapisan Ti02 terbukti j u g dapat meningkatkan sifat hidrofdik dari
film katalis dan komposisi yang optimutn adalall Si02- Ti& 4x.
3. Camp~uanyang optimum sebagai film katalis adalah TiOz/Si0230%.Penunman nid~rtkontak air dipermukaan film katalis TiOz/Si& 30% mencapai 0' pada
menit ke-6
4. Ketebalan rata-rata lapisan film katalis optimum yang di peroleh dani foto SEM
adalah 3,05 pm untuk film TiO2/Si*30%
, film Ti02/PEG 15% mempunyai
ketebalan 3,63 pmn, dan lapisan Si02- lapisan Ti02 mempunyai ketebalan 4,09 Pm 5. Komposisi utama penyusun film katalis optimum adalah Ti sebesar 15,63%
uutuk film TiOz/Si02 30%, 15,55% untuk film Ti02/PEG-15% dan 15,47% untu k film Si0fli02-4x
6. Struktur kristal pada film katalis optimum adalah campuran anatase dengan rutile clan strulmkristal yang lebih dominan adalah anatase 7. Film katalis optimum yang diperoleh bisa digunakan untuk mendegradasi zat
organik (fen01 red) yang menempel di permukaan keramik sehin~qaterbu\cti tnanpunyai aktivitas fotokatalitik yang tinggi.
6.2 Saran Berdasarkatl penelitian-penelitian yang telal~dilakukan, maka dikernukakan saran-
saran sebagai berikut : 1. Melakukan penelitian lebih lanjut tentang kemarnpuan film katalis dalam mendegradasi pengotor-pengotor organ& maupun anorganik yang melekat di permukaan kerarnik sehingga bisa diketahui waktu iradiasi UV, konsentmi dan mekanisme reaksi fotodegradasi dari masing-masing pengotor
2. Melakukan penelitian lebih lanjut tentang aktivitas fotokatalitik film Ti@ dengan surnber sinar UV dari cahaya matahari
3. Melakukan penelitian lebih lanjut untuk mempelaja~i sifat snrabersih dan
aktifitas fotokatalitik film Ti02 dengan penyangga bahan-bahan lain. 4. Melakukan penelitian lebih lanjut untuk memperoleh keramik anti noda, anti
jatnur dan anti bakteri skala industri.
DAFTAR PUSTAKA
''h'!tr
3'T-C~l-!
. I
.
-- -
-
.
PA,?
_
P,kf
._
Arana, J., et. al., 2004, FTIR Shnjl of Gas - Phse Alcohol Photocatalytic Degradation with TiOz and AC - TiOz, Applied Catalysis B: Environmental 53,221-232 Benedix, R., et. al., 2000, Aplicaiion of Tiianium Dioxide Pholo~ala1y.n'~~ to Cyreate SewCleaning Building Materials, LACER No. 5,157-162 Bich, V.T., et. al., 2005, Visible Light Photocatalysis in Nitrogen-Do@ Titunium Oxides for Envimnmental Applications, Proceedings of the Eighth GermanVietnamese Seminar on Physics and hgineering, Erlangen, 03-08 April
Blount, M. C., Kim. D. H., and Falconer, J. L., 2001, Tran.c;l~rentnin-Film Ti& Photocatalysts with High Activity, Environ Sci. Technol, 35,2988-2994 Chat& Alex H.C., et. al., 2002, Efect oj' l%c?nndTreatment on fie Photou~tdytic Activity qf Ti02 Coatingsfor Phoiocazalytic Oxidation c$Benzoic Acid,J. Mater. Res, Vol. 17, No. 7,1758-1765 Comparelli, R., et. al., 2004, Photocatal'ic Degraddion qf A m Dyes by O-icCaped Anatase TiOz Nanocry.sta1.s Immobilized onto Szrbstrafes, Applied Catalysis B: Environmental, 55,755-85
Edward, J., et. al., 2002, Photocatalytic Oxicraiio~iqf Bacteria, Bacterial and Funga! Spores, and Model Biofilm Componenf.sto Carbon Dioxide on Titanium DioxideCoated Sufaces, Environ Sci. Technol, 36,34 12-3419 Ennirio, Jose, et. al., 2004, Criilization of ,War Energy in l%e Photoukgmdation of Gasolin in Water and Oil-Field-Prdtced Water, Environ Sci. Technol, 38, 3746-375 1
Fu, Guifezl, Varry, P.S., and Lin, C-T.,2005, Anafase TiOl Nanocomp~~~ites for Antimicrobial Coatings,J. Phys. Chem. B, Vol. 109,8889-8898
Fujishima, A., Hashimoto, K., and Watanabe, T., 1999, Ti02 PhotocotaZysis: Fundamentals and Applications, BKC, Inc., Tokyo, Japan, 66-74 Fujishima, A., Rao, T . N.and Tryk D.A., 2000, Titanium Dioxide Photocatalysis, Journal o f Photochemistry and Photobiology Review, 1,1-21
Gan, W .Y., et. al., 2007, Novel TiOz Thin Film with Non-UV Activated Supenvetting and Aniijbging Behaviors, Journal of Materials Chemistry, 1 7,952-954. Gao, Y., et. al., 2000, Trihological Pmperiies of Oleic Acid - M(dij9ed TiOz Nanoparticle in Water, Materials Science and Enginnering, A 286,149-1 51
Guan, K., 2005, Relationslip Between Photocalalytic Aktivity, Hydrophilicity aid Self Cleaning Erect of TiO/SiOz Films, Survey and Coatings technology, Volume 191,155-160
Guo, Bing, et-al., 2005, Photocatalytic Efleci ofihe Sol-G'el Derived Nanopmrs Ti@ Tran.r;pcrrentThin Films, Thin Solid Films, 479,3 10-315
Gunlan~ardi,J., 2001, Fotokatalisis pada Pem~zrkaanTiOa :A ~ p Fundun~ental k dan Apliknsinya, Seminar Nasional Kimia Fisika 11, 1-15 Hofiimnn, M. R, et. al., 1995, Enviroiuncntal Applications oJ' Semiconcli~ctor Photocatalysis,Chem. Rev., vol. 95,69-% Huang, Zheng, et. al., 1999, Bactericidal M& of Titanitrm Dioxide PI~otmatalysis,J. Photochem. Photobiol. A. Chem., 1-28
Kim,Sang Bum and Sung Chang Hong, 2002, Kinetic Stludy-forDegradation of Volatile Organic Compound in Air Using 771in FiIm TiOz Photocatalyst, Applied Catalysis B: Environmental, 35,365-315
Lee, D. and Condrate, K.A. Sr,, 1997, In$wred Rqfleclance S ' c t m l C h ~ Y e r i z d i o n of Various Oeanic Coatings on G1a.s.se.s-, Journal of Non-Crystalhe Solids, 222, 435-44 1
Li, Zhang, et. a]., 2003, Prewration and Pe~ormancesqf Mesopmrs Ti02 Film Photocatalyst Supported on Stainlees Steel, Applied Catalysis B: Environmental, 40,287-292 Liccilllli, D. A. and Lissi, D., 200112002, Serf-Cleaning (;lass, Corso di Laurea in Ingegneria dei Materiali A A., Univaita Degli Studi di Lecce, 1-29 Linsebigler, A. L., Lu Guangguan and Yates Jr, J. T., 1995, Phoiocalalysi.r on Ti02 SzlrJface: principle.^. Mechanisms, and ,%lected Results, Chem. Rev., 95,735-758 Parkin, I. P., and Clark, R J. H., Selfcleaning Coatings- Tungsten S~lbstituteclTimnia, IGR Report on Grants GRIM95059101 and GR/M95042/01
Puzenat, E. and Pichat, P., 2003, Studying T a CJoatings on Silica-Covered Glass & Or Photosorption Mea~~rement m d FTIR-ATR Spectrometry C:orelution with the SelfiCleaning Eflcacy, J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 160,127-133 Ray, A K.,and Beenackers, A A. C. M., 1998, Development of a N m Phoiocataly~ic Reactorfor WaterPur~jication,Catalysis Today, 40,73-83
Romeas, V., et al., 1999, Degradation qf Palmitic ( h d e m i c ) Acid Deposited on TiOrC,'oated Seijlcleaning Glass: Kinetics of Di.~appearance,Iintemediete Products andDepdalion Pathways, New J. Chem., 23,365-373 Smano, B., and de Lasa, H., 1997, Phot(x:aIalyfic Degmdation of Wider Oqpnic Pollutants. Kinetic Modelling and E n e w Eflcien~y? Ind. Eng. Chem. Res., 36, 4705-47 11
Sam, I., 2000, FotokafalisisFilm TiOz rmtr,k Aplika.* Lingkungan, JurnaI Sains d m Teknologi Indonesia, vol. 2, No. 6,19-25 Sonawane, R.S., et. al., 2004, Preparation und Photocatalytic Aktiviiy of Fe-Ti02 Tl~in Films Prepared by Sol-Gel Dip Coating, Materials Chemistry and Physics, 85, 52-57 Saito, K, et. al., 1998, AnfibacterialAction ofPowdered Smiconcfuctor on a S l e r e o t ' g Streptococc7is Muttans, Caries Research,22(4) 230-231 Stz, C., et d.,2004, Sol-gel Preparation and Photocatalysis of TitaniumDioxide, C a w Today, %,.119-126. Sunada, K, et. al., 1998, Bactericidal and Detox!fkation Effects of Ti02 Thin Films Photocata&.rt.r, Environmental Science & Technology, voL 32 No. 5,726-728
Theurich, J., Lindner, M yand Bahnemann, D. W., 1996, Photocatalytic Degraktion of 4-Chiomphenol in Aerated Aqueos Tilanium Droxide Suspm.riom: A Kimtic and Mechanistic Srudy, Langmuir, 12,6368-6376 Watanabe, T., et. al., 1999, Photocatal'ic Aciivify and Pho toinchreed Hya'rqphiiicity of Titanium Dioxide <,bated Glass, Thin Solid Film, 351,260-261
Yu, Jianguo, et. a],, 2000, Effect of Structutz on photocatalytic Activity of' TiOz Thin Films prepared by Sol-Gel Method, Tbin Solid Fihns, 379,7-I 4
Yy Jianmo,
et. al., 200 1, Preparation and Characteriza~ionof Super-hydmphilic
porous Ti02 Coating Films, Materials Chemistry and Physics, 68,253-259
Lam piran Perhitungan Preparasi kataiis Variasi sampel katalis
TiOl (% berat) Si02 (% berat)
5-20 80 20
Si-10
Si-0 100 0
90 10
Si-30 70 30
I I
Si-40 40
Basis : 5 gram katalis
I. Si-0
m Ti02 = 5 gr mol Ti02 =
= 0,06339 mol
5~
78,8792 gr/mol
Larutan Titanium Isopropoksida bis Acetil Acetonat atau TiAcac = 75% berat Mol Ti@
= ~nol TiAcac
tn lan~tatlTiAcac = 0,0626 m01 x 3643 grlmol x 100/75 volume TiAcac =
=
30,7897 gr
30,7897 gr = 31 2 ml 0 , 9 8 7 8 7 /~ml
= 0,05705 mol mol TiOz = -475@ 78,8792 grhnol
Lanrtan TiAcac
= 75% berat
Mol Ti02
TiAcac
= mol
m larutan TiAcac = 0,05705 mol x 364,3 grfmol x 100R5 = 27,71073 gr volume TiAcac =
mol Si02 =
27771073
fl
= 28,05
m]
0 , 9 8 7 8 7 l~ml
0,s gr 60,0843 gr / In01
= 8,32 x
1o9 rnol
Lan~tanTEOS = 98 % berat Mol Si02= rnol TEOS m larutan TEOS = 8,32 x 10" rnol x 208,33 gr1mol x 100/98 = 1,76903 gr
1,76903gr 0,926877gr / ml
volume TEOS =
rnol Ti02 =
4'0 gr 78,8792 gr/mol
g ml
= 0,05 mol
Larutan TiAcac
= 75% berat
Mol Ti02
TiAcac
= mol
=I
m larutan TiAcac = 0,05 rnol x 364,3 gr/mol x 100/7S = 24,63176 gr volume TiAcac = 24963176gr 0,98787gr l ml
mol Si02=
=
249 *d
1,Ogr = 0,O1664 mol 60,0843 gr / rnol
Larutan TEOS = 98 % berat Mol Si02= mol TEOS
m larutan TEOS = 0,01644 mol x 20833 grlrnol x 100/98 = 3,53806 gr volume TEOS =
mol Ti02 =
3,53806 gr 0,926877gr / ml
= 3-82 l d
3y5 = 0,04437 mol 78,8792grim01
Larutan TiAcac
= 75% berat
Mol Ti@ = rnol TiAcac m larutan TiAcac = 0,04437 rnol x 3643 gr/mol x 100175 = 21,55279 gr volume TiAcac
-
21,55279~ 0,98787gr 1ml
=
21,82 ml
mot Si02=
195 gr 60,0843 gr I rnol
= 0,024% in01
Larutan TEOS = 98 % berat Mol SiO2 = rnol TEOS
m larutan TEOS = 0,02496 rnol x 208-33 glmol x 100198 5,30708 gr 0,926877gr / ml
volume TEOS =
mol TiOl =
= 5.73
=
5,30708 gr
=
18,47382 gr
=
7,0761 1 gr
m]
370gr = 0,03803 mol 78,8792 gr/mol
h u t a n TiAcac
= 75% berat
Mol Ti02 = rnol TiAcac
m larutan TiAcac = 0,03803 rnol x 3643 grlmol x 100/75 volume TiAcac = 18,47382 IY = l8,7 ml 0,98787gr 1rnl
rnol SiOz =
290 gr 60,0843gr 1 rnol
= 0,03329 rnol
Lanltm TEOS = 98 % berat
Mol SiOz = rnol TEOS m lanltatl TEOS = 0,03329 rnol x 208,33 gr/mol x 100198 volume TEOS =
7,07611gr = 7 , ~ 3 ~ l 0,926877gr 1ml
B. DRAF ARTIKEL ILMIAH
METODA PEMBUATAN KERAMIK ANTI NODA, ANTI JAMUR DAN ANTI BAKTERI DENGAN BANTUAN FOTOKATALIS TITANIUM DIOKSIDA ~ardeli',Widayanti wibowo2, Jamui Ciunlazuardi2dan lswendil 1 Jurusan kimia FMlPA UNP Padang, 25131 ' ~ e ~ a r t e m ekimia n FMIPA-Universitas Indonesia, Depok 16424 E-mail : hardeli@i~i.edtj
Abstrak Film tipis Ti02 telah dibuat dari prekursor titautrm isoprop0ksid;r bis acetic acetom ( ( T i ( ~ p r )AcacAc) ~ yang didoping dengan Si02 dan polyethylene glycol (PEG)pa& s~bstratkeramik. Karakterimsi dari film Ti02 dilalnIkan dengan XRD, SEM-EDX dm Contact andemeter. Tujulan utama adalah menenhlkan komposisi dan teknis pelapisan yang tepat dalarn membuat film. Hasil yang diperoleh adalab TiOz/SiOz-30% berat, Ti02/PEG 15% dan lapisan Si02-lapisan T i a - 4 ~ yang dilapiskan dengan teknis spincoating. Film katalis yang dipemlel~rnemilifi ketebalan 3,05 pm, 3,63 NII dan 4,W p berturut-turut. Komposisi utama penyusun film adalah 15,63% Ti untuk film Ti@/Si& 30%, 1535% Ti untnk film Ti02/PEG 15 serta 15,47% Ti untuk lapisan SiO2- lapisan Ti02. Struktur kristal Ti02 yang diperoleh dari XRD lebih didominasi anatase dari rutile dan film katalis optimum bisa mendegradasi zat organik yang menempel dipermukaan keramik sehingga terbukti mempunyai aktivitas fotokatalitik yang tinggi.
Kafa krrnci : Film katalis, Ti&, komposisi optimum, keramik anti noda, anti jamu d m anti bakteri 1. Pendahuluan Keramik merupakan bahan banggunan yang banyak digunakan sekarang ini sebagai komponen estetika. Keramik yang digunakan sebagai bagian luar banggunan &an cepat rnenjadi kotor karena polusi udara sehingga memerlukan pembersihan nztin. Keramik yang lnenjadi bagian dari dapur akan sering terkena percikan dari minyak waktu kegiatan penggorengan, keramik pada kamar m d i atau daerah lembab lain akan menjadi buram karena tetesan air yang melekat sehulgga mudalz dittnnbulfi jatnvr, keramik pada fasilitas umum seperti ruangan-ruangan rumah sakit dan ruang tun= akan banyak dijurnpai bakteri dan jamur. Akan sangat baik seandainya kerarnik-keramik
tersebut merupakan keramik yang tidak buram, anti noda, anti bakteri dan anti jamu (cmtifoging, anti stainning dan selJlslerilizing)sehingga selalu bersih dan jernih.
Keramik anti noda, anti jamir dan anti bakteri bisa dibuat dengan melapisi
permukaan keramik tersebut dengan fotokatalis TiOz. Disamping bersifat sebapi fotokatalis Ti02 juga mempunyai sifat ampifilik, yaitu menjadi superhidrofilik bila disinari UV dan kembali rnenjadi hidrofob bih sinar UV tidak ada 'I. Pada pemlukaan superlidrofrlik air cendrung menyebar mta pada pennukaan b a l m dari pada inernbentuk partikel-partikel berupa butiml (anti fogging) karetlil sudut koiltak air dengal pennukaan rendall (
akan menyebabkan keramik tetap jernih (tidak buram) meskipun di dalarn ruang berkabut seperti di daerah dingin maupun kamar mandi 3). Sebagai fotokatalis, saat Ti02 disinari dengan cahaya UV maka akan terbentnk pasangan electron-hole (e- clan h+, elektron-lubang positif) di pennulkaan lapism. Lubang positif (hole) yang terbenkk berinteraksi dengan air atau ion OHmenghasilkan radikal hidroksil (*OH). Radikal hidroksil ini merupakan spesies yang sangat reaktif menyerang molekul-molekul o r g a d dan dapat mendegradasinya menjadi
Cot dan H a
'I.
Sifkt ini menyebabkau partikulat-partikulat yang menernpel di
permukaan keramik akan terdepdasi dan dengan mudah rontok oleh air hujan. Fotokatalis-fotokatalis film untuk aplikasi linamgan h a m memperlihatkan aktivasi fotokatalitik yang tinggi selain transparami yang baik Transparmi merupakan parameter kunci dalam kasus hi, karena ketika ingin mengaplikasikan fotokatalis film
di atas keramik, maka film tersebut hams transparan sehingga tidak merusak pandangan mata. Disamping itu, fotokatalis film juga melekat erat pada pennukaan keramik sehingga tidak mudah lepas Untuk memperoleh fotokatalis film dengan sifat-sifat yang &in-,
yakni
tmnspmn, melekat erat dan sangat aktif, maka per111 diteliti tentang campuran dan teknis pelapisan fotokatalis pada substrat serta hnntitas-kuantitas yang mendukung, seperti struktur kristal, porositas yang terbentuk, morfologi pennukaan, sudut kontak dan ketebalan lapisan.
2. Percobaan
2.1 Preparasi Katalis a. Pelapisan SiOz sebelum pelapisan Ti02
Sol SiO2 dibuat dengan mencarnpur 20 rnl TEOS dalarn 160 ml etanol, 1 ml HNO3 dan air 3 ml., lalu direfluks selama 1,s jam pada suhu 7 5 ' ~dan digmakan untuk
mengcoating permu~kaankeramik. dan dikalsinasi pada suhu 4 0 0 ~selama '~ I jam. Sol Ti% dibuat dengan mencampurkan Ti(0pr)dAcac 75% 123 mL dengan etanol 300 tnL dan tnembentuk larutan homogen Sol Ti02 uli siap digtmakatl mtuk melapisi permukaan keratnik dengan jinnlah pelapisan 2, 4, 6, 8 kali. lalu dikalsinasi pada si111u450 OC selatna 1jam b. Sol T i W E G Lamtan A dibuat dengan mencampurkan Ti(Opr)4Acac 75% 223 mL denetanol 300 mL dan membentuk larutan hornogen. Larutan B dibuat den@ mencampurkan H2050 mL dengan HCl 1 mL dan etano1200 mL Mencampur larutan A den-gan larutan B secara ultrasonik selama 30 menit lalu ditambah dengan PEG dengan variasi % berat penambahan PEG 0, 5, 10, 15% dan 20 %. Sol hi lalu dilapiskan pada
permukaan keramik. c. Sol T i W i 0 2
Larutan A dibuat dengan men camp^ TEOS 98% 20 mL dengan etanol 160 mL, Hz0 3 mL dan HN03 0,s mL lalu direflulis pada suhu 7 5 0 ~ selama 1,sjam lantas didinginkan. Larutan B diiuat dengan mencampurkan Titanium
Acac 75% 123
mL dengan etanol 300 m. h i t a n ini dicampur dengan H2050 mL, HCI 1 mL dan etanol 200 m menghasilkan larutan Ti bewama kuning. Selanjutnya larutan ini disonikasi dalam ultrasonic cleaner untuk pengadukarl setnpurna selama 30 menit. Mencatnpirr lanltail A dengan larutan B dengan variasi kornposisi % berat adalah Si-O, Si-10, Si-20, Si-30 dan Si-40. Sol ini lalu dflapiskan pada permukaan keramik
Lan~tanTiOzyatlg telah dibuat digunakan untuk melapisi pelat keramik (5 cm x 5 cm x 1 intn) dengar1 kecepatan tarik 1 cm per 10 detik. Pelat yang telall dilapisi ini dipanaskat1 dalam oven pada su1lu 80 OC selatna 1 jam Pelat yang teldi dilapisi nli kanudian dikalsulasi selatna 2 jatn pada sullu 450 kC. Proses pelapisan diulmg sehingga diperoleh pelat keramik dengan pelapisan 2 Mi, 4 kali, 6 kali dan 8 kali. 63
2.2 Karakterisasi Katalis Karakterisasi yang dilakukan terhadap katalis film adalah Scanning Elcclrorr Microscopy ( S E M ) yang dilengkapi dengan Energy Disversed X-ray (EDX) dan X-&y D@-action (XRD). Karakterisasi SEM dilakukan menggunakan SEM 515 merek
Philips yang dilengkapi dengan EDX LEO 420i denbpn tegangan 15 kV dan pembesaran 1000 kali. Karakterisasi XRD menggunakan Philips PW 1830140 yang dilengkapi dengan tabung anode Cu. Kondisi karakterisasi yang digunakan adalah tegangan 40 kV, sudut 28 sebesar 20-50' dan scan-.~c.edsebesar 1 ,.2/menit. 2.4 Uji Aktivitas Katalis
Uji aktivitas dilakukan dengan penentuan sudut kontak air dengan Contact anglemeter, dan uji kemampuan film katalis dalarn metidegradasi zat orgalik yang
dialalisis detlgan UV-Vis.
3. Hasil dan Pembahasan
a. Teknis dan jumlah pelapisan Teknik pelapisan katalis film Ti@ di permukaan keramik dilakukan dengan teknik spin-ccming dan dip-coating. Teknik spin-coating dilakukan dengan cara sol katalis
dilapiskan pada keramik menggunakan
hlas
halus dan dipusingkan selarna 3 menit
dengan kecepatan 300 rpm untuk pengeringan clan pembentukan gel. Hasil pelapisan dihidrolisis pada sllhu 100
OC
selarna 60 menit la111 dilahkan pelapisan berikumya
sebanyak 3 kali untuk semua sampel la111 dikalsinasi pada suh11 500
OC.
Teknik dip
coating dilakukan dengan cara pencelupan pennukaan keramik pada sol katalis dan
didiamkan selama 2 menit lalu ditarik secara perlahan H a d pelapisan dihidrolisis pada 100
OC
selama 60 menit lalu dilakukan pelapisan M c t n y a sebanyak 4 kdi dan
dikalsinasi pada suhu 450 OC. Perbandingan basil yang diperoleh dari kedua telolik ini disajikan pada -bar
1 di bawah.
Gambar 1 . Perbandingan film katalis hasil pelapisan dengan teknik (a) spin-coaling dan @) dip-coaiing Dari Gatnbar 1 terlihat ballwa film katalis hasil pelapisan baik dengan teknik dip coating maupun telanik spin-coaling mernberikan hasil yang tidak berbeda dari segi
transparansinya. Dalam hal teknis pelapisan, teknik dipcoaling mernpunyai kelemahan yaitu boros dalarn pemakaian sol katalis karena bagian bawah keramik merupakan tanah
kering yang sangat cepat menyerap zat cair, sementara teknik spin-caating hanya memerl~lkanjumlah zat cair yang sangat sedikit karena proses pelapisan m a n M kuas halus clan dipusingkan serta tidak menyentuh bagian bawah keramik. Oleh sebab ity maka teknik pelapisan sol katalis yang baik adalah teknik spin-coating.
b. Film Ti021 $40,
Penganzh penarnbahan Si02 dengan variasi berat SiOz 10,20,30 dam 40% pada sol Ti02 pada pelapisan katalis di permukaan keramik sebanyak 2, 4, 6 dan 8 kali disajikan pada Gambar 2 di bawah h i . Gambar 2 memperlihatkan bahwa variasi berat S i a yang ditambahkan pada sol TiOz tidak terlihat pengaruhnya terhadap film katalis di permukaan keramik. Disamping
itu antara keramik yang tidak dilapisi film katalis dengan keramik yang dilapisi film katalis juga tidak berbeda sehingga ha1 ini akan mendtkmg aplikasi komersial nantinya. Untuk melihat campuran Ti@/Si02 yang rnemberikan sifat hidrofizik terbaik dilakukan pengukuran sudut kontak air di pemukaan keramik. Hasil p e n g h m n sudut kontak air di permukaan keramik diberikan pada Gambar 3.
Ganzber 2 Pengaruh penatnbalun Si& pada sol TiOz dengan jurnlal~pelapisa1l2x, 46q clan 8x serta variasi penarnbakm SiOz lo%,20%, 30% dan 40%
Gambar 3. P e n m a n sudut kontak film Ti@ yang dicampur d e n p Si@ Data pada Gambar 3 memperlihatkan bahwa semua sampel bisa menurunkan sudut kontak mendekati 0" pada menit ke 10 dan penurunan sudut kontak terbaik diperoleh pada campuran TiOz/SiOz 30%. Guan K., dkk (2000) memperoleh hasii bahwa pada penentuan sifat seIflcleaning yang optim~undari katalis TjOz diperoleh pada penamballan SiOp 30%.
Pada Si-0 sudut kontak awal (t = 0) paling besar, hal hi disebabkan oleh film katalis hanya berisi Ti@ saja sehingga ketnatnpuan katalis dalam menmmkan sudut lco~~tak air tnasih kurang. Semakin banyak pen am balm^ SiOz pada sampel rnaka penurunan sudut kontak air makin besar. Hal ini disebabkan oleh keasaman katalis
semakin tinggi akibat adanya ikatan mixed okside Ti - 0 - Si. Penmbahan Si02 lneningkatkan luas permukaan sellingga lebih mudall mengabsorpsi air dan menghasiIkan gug~rshidroksil lebih banyak dan selatlJutnya air tnudall menyebar di permukaan katalis. Pada Si-40, penurunan sudut kontak air tidak xbesar Si-30, kem~mgkinanpenyebabnya adalah silika tehh mencapai kejenldian sehingga beberapa partikel silika tidak berpartisipasi pada pembentukan ikatan Ti - 0 - Si yang berkontribusi pada hidrofilitas pem~lkaan.(Jung KY., 2000). Tujuan utama dari penambahan Si02 pada sol katalis adalah untuk meningkatkan sifat hidrofilik d m aktivitas dari film katalis. Penambahan S i a dapat membantu tnenulgkatkan stabilitas tennal dari Ti@ dimam trar~fonnasifasa dari anastase ke rutile pada temperatur tinggi dapat ditekan sehingga dimungkinkan kalsinasi TiO2/Si* pada temperatur tinggi untuk mendapatkan kristal yang baik (Jung K.Y, 2000). Campuran oksida logam (binary mixed oxides) seperti titania dan silika memiliki pennukaan yang asam. Penatnbahan Si02 akan zneningkatkatl keasatnatl katalis. Keasaman itu diasirmsikan akibat kation silikotl yang memasuki hci-kisi oksida dari Ti02 masih tenkat pada jumlah oksigen yang sama, namun sekarang atom oksigen memiliki bilangan koordinasi baru sehingga tejadi ketidakseimbangan muatan. Silikm memiliki bllangan koordinasi positif 4. Empat muatan positif Si akan didistribusikan untuk setiap ikatan, sedangkan oksigen yang memiliki bilangan koordinasi negatif 2 harus membaginya untuk 3 ikatan. Oleh karena itu setiap ikatan memiiiki kelebihan muatan sebesar 414 - 213 = 113 (Gambar 4). Kelebihan muatan ini akan dinetralkan dengan terbentuknya ikatan Lewis antara air dengan p m u k a a n katalis. Denpermukaan yang asam, gugus hidroksil akan lebih banyak dan lebih suka diserap sehingga kel~idrofilikanpermukaan katdis meningkat.
4 2 Chargediference: (+---)x4 4 3 -bar
=
4 3
4 Skema model struktur TiOdSiOz (Guan K., 2000)
c. Film TiQz / PEG
Petlgaruh petmnbahm~lpolyetblen glycol (PEG) dengal variasi berat PEG 5, 10, 15 dan 20 % pada sol Ti02 pada pelapisan katalis di permukaan keramik sebanyak 2,4,
6 dan 8 kdi disajikan pada Gambar 5 di bawah hi.
Gambar 5 Pengaruh penambahan PEG-pada sol Ti02 dengan variasi berat (a) PEG5%, (b) PEG-lo%¶ (c) PEG-15%, dan (d) PEG-20% -bar
5 rnernperlil~atkanbahwa perbedaan jmlah PEG yang ditambahkan pada
sol Ti02 tidak terlilnt pengan~hnya terhadap film katalis di permukaan k& Disamping itu antara keramik yang tidak dilapisi fihn katalis dengan keramik ymg dilapisi film katalis juga tidak berbeda sehingga ha1 ini akan mendukung a p l ~ h s i komersial nantinya. Untuk melihat campuran Ti02/PEG yang mernberikan sifat hidrofilik terbaik dilakukan pengukuran sudut kontak air di permukaan keramik. Hasil pet~gukuransudut kontak air di perrnukaan keratnik diberikat~pada Ganlbar 6 .
--$ L.
20
m
15
-
?2
% I0 2: 0
Y I
5
f
7J
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
Waktu (menit)
Gambar 6 Penunman sudut kontak air dipermllkaai film Ti02/PEG
.
Dari data Gambar 6 memperlihatkan bahwa semua katalis mampu menunmkan sudut kontak air pada permukaannya dan penurunan sudut kontak yang terbailr diperoleh dari cunpuran Ti02/PEG 15%. Pada PEG-0% sudut kontak awal paling tin& yang disebabkan oleh katalis hanya berisi Ti02 saja. Penambahan PEG pada katalis
Ti02 mempercepat penurunan sudut kontak air. Hal ini mengindikasikan bahwa dengan penambahan PEG maka pori-pori yang terbenhzk pada permukaan katdis film TIOz semakin banyak sehingga meningkatkan daya adsorpsi air dari film katalis. Hal ini mempermudah permukaan katalis untuk kontak langsung dengan H20 sebag* sumber pembenh~kangugus -OH yang mampul meningkatkan sifat hidrofilik katalis (Yu, J. et a], 2 O w .
Untuk melihat ampuran Ti02/PEG yang memberikan aktivitas terbaik dilakukm pengukman kemampuan film katalis dalam mendegradasi zat organik fmol red di perrnllkaan keramik.
d. Pengaruh Pelapisan SiOl Sebelum Pelapisan Katalis Ti@
Pengaruh pelapisan Si02 sebelum pelapisan Ti@ pada kerarnik disajilcan pada
Garnbar 7 dan penurunan sudut kontak pada Garnbar 8. Dari Gambar 7 bisa dilihat bahwa pada pelapisan Ti02 sampai 8x, tidak rnemberikan p e n g a d pa& penarnpilan pennukaan keramik. Untuk melihat aktivitas dari film katalis dilakukan pengnkuran sudut kontak air di permukaan katalis dan hasil penguhwan sudut kontak disajikan pada Gambar 8 di ba~vahini.
Gambar 7 Pengaruh pelapisan Si02 seheliun pelapisan Ti02 dengan van'asi pelapisan sebanyak 0,2,4,6 dan 8 kali
Gambar 8. Penurunan sudut kontak air di permukaan lapisan SiOz /lapisan TiOz
Dari data pada Gambar 8 mernperlihatkan bahwa semua sampel bisa m e n d sudut kontak air dan penurunan sudut kontak terbaik diperoleh pada pelapisan SiOa Ti02 8x di mana sudut kontak telah mencapai ' 0 pada menit ke tujuh. Penmnan sudut kontak air pada tilm Ti@ Sx tanpa pelapisan Si02mencapai ' 7 pada menit ke-20.H a d
ini rnetldukung dugaan bahwa aktivitas katalis bisa dithlgkatkan dengin cara melapiskan film Si02 sebelum pelapisan Ti@ karena Si02 dapat mmghambat laju pembawa muatan (carier) untuk mencapai permukaan film. Dari data penunman sudut kontak air di permukaan film katalis, maka jumlah pelapisan Ti0 yang paling baik
addah pelapisan 4x. Hasil ini sesuai dengan hasil yang telah diperolel~pada penenturn jumlah pelapisan.
e. Perbandingan Sudut Kontak Campuran Optimum Canpuran optimum yang diprtolell dari masing-masulg sol dibandulgkml penurunan sudut kontak air di permukaan keramik dan hasilnya disajikan pada gambar 9 berikut.
Ga~nbar9 Penunman sudut kontak dari campuran sol optimt~mdari masingmasiug jenis carnpuran sol
Dari data yang diperoleh terlihat bahwa dari semua campuran optimum masingmasing sol, penurunan sudut kontak yang lebih bafk diperoleh dari campuran Ti02/Si02-30%. Penambahan PEG pada campuran Ti02/Si02bisa meningkatkan Iuas permukaan katalis, aktivitas katalis, mencegah terjadinya proses peretakan (cracking) katalis selama proses kalsinasi, dan menghalangi terjadinya interaksi antar partikel katalis (sintering) (T. Miki, et al.). Di pihak Lain, pemmbahan Si02 akan meningkatkan
keasaman katalis sehingga terbentuk gugus hidroksil yang stabil karena adanya ikatan lewis antara air dengan permukaan katalis. Gugus hidroksil yang stabil di permukaan katalis menyebabkan air yang datang langsung berikatan dengannya d m membentuk multilayer hidroksil yang mengakibatkan pemmkaan menjadi superhidrofilik.
f.
Uji Aktivitas Fotokatalitik Film di Permukaan Keramik Film katalis yang diperoleh digunakan untuk mendegradasi senyawa organik fen01
red untuk mengetahui kemampuan fotokatalitiknya dan dianalisis dengan UV-Vis. Has3
yang diperoleh disajikan di bawah ini.
Ga~nbar10 Penu~runankonsentrasi fetlol red pada fihn Si02/Ti02-30% pada pelapisatl0,2,4,6 dan 8 kali Dari Gambar I 0 terlihat bahwa penurtman absorbansi fenol red terbeszlr diperoleh
pada lapisan Si02-lapisan Ti02
-
4x, setnentara itu Gambar 11 ~netnperlit~atkan
penurunan konsentrasi senyawa fenol red di permukaan keranlik pada film katalis Si02/Ti02-30%. Hasil ini menunjukkan bahwa film katalis di permukaan keramilc mempunyai aktivitas fotokatalitik yang tinggi karena bisa mendegradasi senyawa organik yang menempel di permukaannya.
) .
0.15 0.1 Y 0.05 ul
i
0
0
Garnbar 11
5% 10% 15% 2096 % PenambahanPEG
25%
Penunman konsentrasi fen01 red pada film Ti&/PEG pelapisan 6 kali dengin variasi penambahan PEG 5%, 10%. 15% dan 20%
Data Gambar 11 memperlihatkan pen~rrunan konsentrasi fenol red pada penambahan PEG 10% dan 15% hampir sama. Hasil ini sesuai dengan data penurunan sudut kontak air di pennukaan film katalis yang diukur dengin dat contact angle meter yang memberikan pemurunan sudut kontak terbesar pada sol Ti02/PEG 15%. Hasil lain
yang diperoleh adalah terlihat munculnya puncak lain pada 279 nm selain puncak utama pa& 204 tun yang tnetlgindikasikan adanya spesi intermedet ilasil degadasi fmol red. Perhitungan jumlah pelapisan film katalis di pamukaan keramik dllakukan pada campuran sol Ti02/PEG-15% dengan variasi j t d a h pelapisan 0, 2, 4, 6 dan 8 kali. Hasihlya disajikatl pada Gatnbar 12. 0
c
kPEG-l0
0.1 0 0
2
4
6
8
1
0
Jumlah Pelapisw
Gambar 12 Penurunan konsentrasi fa01 red pada film Ti02/PEG-15% pada pelapisan 2,4,6 d m 8 Mi Data dari Gambar 12 menunjukkan babwa jumlah pelapisan yang memberikan penurunan konsentrasi fen01 red terjadi pa& pelapisan 6 kali. Pada pelapisan 8 kali, konsentrasi naik. Hal ini disebabkan oleh fi-aksi penutupan pemllkaan ol& katalis telab melewati kejenuhan, sehingga pada proses degradasi tidak semua katalis terlibat d a h proses degnldasi. g. Kesirnpulan
Hasil penelitiau menunjukkan bahwa t e M s pelapisan yang cocok adalah dengin
cara spincoating, dengan jumlah pelapisan optimum adalah 4 kali Penambahan Si02 dm PEG terbukti dapat meningkatkan aktivitas hidrofilik dmi film katalis dengan kotnposisi optimum penanballan Si@ sebesar 30 % berat dm1 penambahau PEG optimum sebesar 15 % berat. Pelapisan Si02 sebelum pelapisan Ti02 dapat meningkatkan hidrofilitas pmukaan katalis dengan komposisi optimum adalah SiOzTi02 4x. Dari ketiga campuran sol yang dipreparasi, campuran optimum sebagai film katalis adalah Ti02/Si02-30W dengan penuuunan sudut kontak air dipermukaan film katalis mencapai 0" dicapai pada menit ke-6. Ketebalan rata-rata film katalis yanp diperolel~dari fotomikrograf SEM tarnpak lintang pada dua tit& adalah 3,05 pm untuk sol Ti02/Si02 -30%, 3,63 pm zmtuk sol Ti02/PEG 15%, dim 4,W pm umtuk sol lapisan
Si02- lapisan TiOz 4x. Komposisi utama petlyllsun film katalis yang diperoleh dari alat
EDX adalah 15,63% Ti imfi~ksol TiOdSiOz -30%, 15,55% Ti untuk film Ti02/PEG 15 serta 15,47% Ti ulntuk lapisan SO2-lapisan TiOz. Struktur kristal Ti02 yang diperoleh dari XRD adalah lebih dominan anatase dari rutil. Film katalis optimum yang diperoleh bisa mendegradasi zat or-
(fen01 red) yang menempel dipermukaan keramik
selzingga tehukti nlernpunyai aktivitas fotokatalitik yang tinggi.
Ucapan terima kasih : Penelitian ini dibiayai oleh Direkturat Jendral Pendidikan Tinggi Dengan kontrak Nomor :081/H35.2/PG/HB/2009 Tanggal 1 Juli 2009 DAFTAR PUSTAKA I . Fujishirna, A., Hashimoto, K., and Watanabe, T., 1999, Ti02 Photocatalysis: Fundamentals and Applications, BKC, fnc., Tokyo, Japan, 66-74. 2. Benedix, R, et. al., 2000, Aplication oJ'Titanium Dioxide Photocatalysis to <,'reate SeLFCIeaning Building Maienals, LACER No. 5,157-1 62. 3. Gunlazuardi, J., 2001, Foiokaialisis pada Pennukaan T i a :Aspek Fdamenial dan Aplikasinya, SeminarNasional Kimia Fisika II, l-15.
4. Sofjlan, I., 2000, FotokafalisisFilm Ti02 uniuk Apfikasi Lingkungan, Jnrnal Sains dan Teknologi Indonesia, vol. 2, No. 6,19-25.
5. Linsebigler, A L., Lu Guangguan and Yates Jr, J. T., 1995, Photocata&ri.r on TiOa Szlflace: Principles, Mechanisms, a* Selected Resulis, Chem. Rev., 95,735-758. 6. Guan, K., 2005, Relationship Between Phoiocatal'ic AKliviiy, Hydmphificiiy and Sewcleaning Eflect of TiO/SiOz Films, Survey and Coatings technology, Volume 191,155-160. 7. Jung K Y., Park S.B.,2000, Enhanced Photoactivity of Silica-ErnhecWed Titania Pariicles Prepared by Sol-Gel Process for Decomposition of Trichloroet~lene. Sappl. Catal. Environ, B, 25,249-256. 8. Yu,Jianguo, et. al., 2000, Effect of Struciure onphoiocaialyiic Aciiviiy of Ti02 Thin Films prepared by Sol-Gel Method, Thin Solid Films, 379,7-14.
9. Miki, T., et al., 2002, Preparation of Thick Ti02 Film With L a ~ .Su~ace e Area Using Aqueos Sol with Polyethylene Glycol, Ceramics Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
C. SINOPSIS PENELITIAN LANJlJTAN
1 Tujuan Khusus
Tti-jtan lihust~syang hendak dicapai dari penelitian tahap ke-2 adalah :
I . Mempelajan' aktivitas fotokatalitik dari film Ti02 pada permukaan keramik ddam mendegradasi pengotor zat organik maupun mendekomposjsi deby kotoran dan pengotor lainnya dengan bantuan lampu UV. Penentuan aktivitas fotokatalitik ini dibantu dengan UV-Vis dan GC-MS 2. Manpelajari kemarnpuan film dalam proses itlaktivasi bakteri dan menghmnbat pertumbuhan jamur. 3. Mempelajari aktivitas fotokatalitik film Ti02 dengan banturn1 sinar Matahari 4.
Menghasilkan kerarnik anti noda, anti jamur dart anti bakteri (anti figing, anti stainning dan self-sterilizing) dengan segemp data pendukungnya.
5. Mencoba mengadakan kerjasama dengan industri unhzk membuat keramik anti
noda, anti jmw dan anti bakteri
2 Metode Penelitian 1. Penelitian Secara Umum
Secara umum penelitian ini dibagi atas beberapa bagian, yaitu 1) Mempelajari
aktivitas fotokatalitik dari film TiOz pada pennukaan keramik dalam mendegradasi pengotor zat organik; 2)Mempelajarikemampuan keramik dalarn mendekomposisi deby kotoran dan pengotor lainnya dengan banhlan lanlpu UV; 3) Mempelajari kemampuan fotokatalis TiOz dalam proses inaktivasi bakteri clan menghambat pertumbnhan jamtu,
4) Mempelajari aktivitas fotokatalitik film Ti02 dengan bantuan sinar matahari; dan 5)
Menghasilkan kerarnik anti noda, anti jarnm dan anti bakteri dengan segenap data pendukungnya.
2. Mempelajari Aktivitas Fotokatalitik Film TiOz di Permnkaan Keramik
Pengujian aktivitas fotokatalitik dilakukan pada kondisi optimum, yaitu pada j~unlahpelapisan optimum, campuran sol yang tepat clan intensitas sinar UV optimum. Kinerja aktivitas fotokatalitik diuji untuk mendegradasi asam lemak jenuh, yaitu asam laurat. Pelarut untuk asam lemak divariasikan, yaitu etanol, metanol, propanol, a~nil alkohol dan n-hexan, kernudian larutan asarn lemak diteteskan di atas film Ti02 dan disinari dengan simr UV dengan intensitas optimum. Hasil degradasi dianalisis dengan UV-Vis, yaitu dengan melihat penurunan absorbansi. Hasil yang diperoleh adalah waktu optimum penyinaran UV, pelarut yang tepat dan konsentrasi awal optimum dari zat yang didegradasi.
3. Mempelajari Aktivitas Film Ti02 dalam Mendekomposisi Debu
Uji ini dilakukml dengan meletakkan keramik yang telall dan tidak dilapisi katalis di luar ruangan selama 1 , 2 , 3 dan 4 bulan agar terjadi kontak dengan debu d m kotoran yang ada di udara serta menggunakan siraman air hujan sebagai agen pembersih. Kemudian analisa dilakukan secara vislal dengan perekaman grimbar melalui kamera.
4. Mempelajari Kemampuan Film Ti02 dalam Proses Inaktivasi Bakteri
Film Ti02 di permukaan kerarnik pada kondisi optimum diuji kinerjanya dalam proses inaktivasi bakteri dan menghambat pertumbuhan jarnur. Film Ti02 dipermukaan
76
keramik diseterilkan dalarn oven pada 250
OC
selama 2 jam mtuk menghalangi
kontarninasi bakteri. Biakan kulhu mumi bakteri E. coli dipindalikan seam aseptik lie media cair nutrien broth di dalam tabung reaksi. Media cair ini lalu dikocok dm diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37 OC. Frame silindris diletakkan di atas film TiOz lalu 1 mL suspensi bakteri E. Coli dipipetkan ke fiarne silindris tadi, kemudian di sinari dengan lampu UV. Setiap 30 menit 10 pL sampel diambil dan dilakukan test Limulus unhk menentukan konsetrasi bakteri E. coli dan dibandingkan dengan stadar.
Penyiapan Medium Nutrient Agar
Nutrient agar instan ditimbang sebanyak 28 gram dimasukkan ke dalam beaker glass d m ditambalbtl aquades sampai volmne ZOO0 mL, diaduk, dan dipanaskan sampai mendidih. Terbentuk larutan media cair. Selanjutnya dimastikkan ke dalam erlenmeyer d m dih~hiprapat dengan kapas dan aluminium foil disterilkan dalam autoklav selama 15 menit pada temperatur 120' C dan tekanan 15 psi. Media nutrient agar terbentuk
Pembuatan Medium Nutrien Broth
Nutrial brothh instant ditimbang sebanyak 8 gram dhnasukkan ke dalam beaker glass dan ditarnbahkan aquades sampai sampai 1000 mL, diaduk, dan dipanaskan sampai mendidih mendidih. Terbentuk lamtan media cair Selanjutnya dimasulikan Ire dalarn erlenmeyer dan ditutup rapat dengan kapas dan aluminium foil, distenian dalarn autoklav selama 15 menit pada temperatur 120' C dan tekanan 15 psi. Media nutrient broth terbentuk
Peremajaan Biikan Murni Biakkan murni Escherichiu coli diperoleh dari labolatoriunl FMIPA Mikrobiologi Universitas Negeri Padang pada media nutn'en agar clan diinkubasi pa&. snhu 37' C selama 18jam. Terbentuk bialran mwni bakteri Escl~erichiucoli.
Penyiapan suspensi sel E. coli Bakteri E. coli diinokulasikan sebanyak satu ose ke dalarn tabung reaksi yang berisi 5 mL nutrien broth, diinkubasi pada suhu 37OC dan di shacker dengan kecepatan 110 rotasilmenit selama 24 jam, suspensi terbentuk
Proses degradasi bakteri E. coZi Sebelum mendegrahi, semua wadah dan peralatan yang digunakan disterilkan dengan aufoklav. Dalarn reaktor dirangkai kolom gelas yang optimum. Sebanyak 1600 mL sampel larutan bakteri E, coli dihomoge;nkan dan diambil 5 mL untuk mengetahui
jumlah koloni awal bakteri dengan menggunakan c o l o ~ counter. y Setelah jumlah koloni awal bakteri diketahui, larutan sampel tersebut diletakkan di atas keramik Pengllitungan
dilakukm
dengan
menggunakan
colony
cozmter.
Dengan
membandingkan koloni awal dan koloni setelah didegradasi, diketahuu koloni bakteri yang terdegradasi
Pengbitungan sel E. coli Perhitungan sel bakteri E. coli dilakukan dengan menggunakan colony cmmier. Penglzitungan didasarkan pada anggapan bahwa setiap sel dapat bereplikasi aka1 berkembang menjadi satu koloni. Jadi jumlah koloni yang muncul pada alat merupakan
suatu indeks bagi jurnlah organisme yang dapat bereplikasi yang terkandung dalam
sampel. Teknik yang harus dikuasai dalam metoda ini adalah mengencerkan sampel dan mencawankan hasil pengenceran serta penghitungan dengan cokony counier. Penghihmgan bakteri sebelum didegradasi dan sesudah didegradasi dengan reaktor fotokatalitik adalah dengan cara men-mnbil 1 tnL lan~tandan diencerkan I . ~ l g p 10 x kemudian dimasukkan sebanyak 0,2 mL ke cawan petri. Disebarkan inokulum pada cawan dengan batang kaca penyebar steril. Ditunggu beberapa saat hin-
terserap
seluruhnya oleh medium. Cawan petri dibdik dan diinkubasi pada suhu 37' C selama 24 jam. Jumlah koloni bakteri yang muncul pada cawan dihitung dengan colory counter. Jumlah koloni bakteri diketahui
Unttik melihat kemampuan film TiOz dalarn menghambat pertumbuhan jamur, dilakukan dengan rneletakkan keramik yang dilapisi dengan film TiOz dan keramik tanpa pelapisan di tempat terbuka selarna 1 bulan, lalu dibandingkan secara visual serta
dibanttl dengan mikroskop optik.
5. Mempelajari Aktivitas Film Ti02 Dengan Bantuan Sinar Matahari
Film TiOz di permukaan lcerarnik pada kondisi optimum diuji kinerjanya dengau
memakai sumber sinar UV dari cahaya Mathari. Film diletakkan di tempat yang dikenai cahaya Matahari dengan lama penyinaran diperoleh dengan mengkoversi waktu optitnuln penyinaran dengan lampu UV dan intensitas cahaya optimum menjadi intensitas sinar UV yang berasal dari cahaya Matahari
Prosedur ini dilakukan untuk meyakhkatl ballwa keratnik yang ditlasilkan bisa
dipxiakan sebagai keranik pada duidulg bangguum1, kerainik di kar~larrnaiidi dari daerah lembab, keramik di mgan-ruangan nunah sakit dan keramik di nmg hmggn.
C. Jadwal Kerja
UNIVERSITAS NECERI PADANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN KIMIA Jalan Prot Dr. Harnka Karnpus UNP Air Tawar Padang 25131
BERITA ACARA SEMINAR I-IASIL PENELITIAN HIBAH BERSAING
Pada hari ini pukul......
*C/LCLS u3 bulan ........................... \ i ) ~ ( S < ' b dun ~ ~2009, ~~ .................................... tanggal ................. s/d ......l ' r . 1 2 ......telah dilaksanakan Seminar Hasil Penelitian Hibah
Bersaing Dosen Jurusan Kimia dengan judul : Pembuatan Keramik Anti Noda, Anti
Jamur dan Anti Bakteri dengan Bantuan FotokatalisTitanium Dioksida
T I M PENELlTl
Ketua
: Dr. Hardeli, M.Si
Anggota
:Dr. Widayanti W~bowo
Dr. Jarnuzi Gunlazuardi Dn. Iswendi, M.S
Demikianlahberita acara ini dibuat agar dapat digunakan sesuai dengan keperluannya.
I:??! ......TL..!..:~..Z.......2003
Padang, ...
Ketua,
v\
Drs. Zu Afkar, M. NIP. 19511029 1 9 1
001
UNIVERSITAS NEGERI PADANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAIIUAN ALAM
JURUSAN IUMIA Jalan Prof. Dr. lhmkii Kampus UNP Air Tawar Padang 25131
DAFTAR I W I R Acara
Judul Penelitian Ketua Peneliti Anggota
:Seminar Hasil Penelitian Hibah Bersaing Dosen Jurusan Kimia :Pembuatan KeramikAnti Noda, Anti Jamur dan Anti Bakteti
dengan Bantuan FotokatalisTitanium Dioksida : Dr. Hardeli, M.Si : Dr. Widayanti Wibowo Dr. Jamuzi Gunlazuardi Drs. Iswendi, M.S
Padang,
......................................... 2009
Ketua,
Drs. dl Afkar, M.S NIP. 19511029 1977101 001
