Jurnal ini meneliti pengaruh suhu kalsinasi terhadap sifat nanomaterial TiO2 yang disintesis dengan metode sol gel menggunakan TiCl4 dan etanol. Karakterisasi menunjukkan ukuran partikel dan kristalinitas meningkat dengan suhu kalsinasi, sedangkan energi gap tetap 3,54 eV. Hasil EDS mengkonfirmasi kemurnian tinggi TiO2 pada suhu 400-600°C.

1. Zefri azharman
1320412002
Dosen Pembimbing:
Dr. Upita Septiani, M.Si
PROGRAM PASCASARJANA KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014

2. Sol Gel Prosessing
Metoda sintesis nanopartikel itu adalah top down dan
bottom up.
1. Proses top down tidak melibatkan reaksi kimia, terjadinya
pemecahan material dari ukuran besar ke ukuran kecil.
2. Proses bottom up terjadi reaksi kimia dari material awal
sehingga dihasilkan material lain berukuran nanometer.
Gambar 1. Proses fisika dan kimia dalam sintesi nanomaterial

3. Definisi Proses Sol Gel
 Proses sol gel dapat didefinisikan sebagai proses
pembentukan senyawa anorganik melalui reaksi kimia
dalam larutan pada suhu rendah, dimana dalam
Proses tersebut terjadi perubahan fasa dari suspensi
koloid (sol) membentuk fasa cair kontinyu (gel).

4.  Sol-gel merupakan bagian dari koloid. Koloid adalah
suspensi dengan fasa terdispersi yang sangat kecil
yaitu sekitar 1-1000 nm .
 Sol merupakan suspensi partikel padat yang
terdispersi dalam cair.
 Gel merupakan suspensi koloid cair yang terdispersi
dalam padat.
 Aerosol merupakan suspensi koloid partikel dalam gas
atau yang sering dikenal dengan embun.
 Untuk hasil akhir dari proses sol-gel sering dikenal
dengan keramik.

5. Alur Proses Sol-gel

6. Tahap Reaksi Sol-Gel
• Proses penggabungan
gugus hidroksil ke logam
dengan menggantikan
ligan pada prekusor
• Pengabungan molekul sehingga
membentuk ikatan M-O-M pada molekul
dan melepaskan molekul HOH dan ROH

7. Ada dua pendekatan yang saat ini dikenal yaitu pendekatan
dengan rute logam organik dan anorganik
 Metal Organic Route
Rute logam organik lebih sering dikenal dengan
alkoksida logam yang dilarutkan dalam larutan
organik yang terjadi reaksi oxolation atau olation pada
jembatan hidrogen.
 The Inorganic Route
Rute ini menggunakan garam logam yang dilarutkan
dalam larutan air (klorida, oksiklorida, dan nitrat).
Rute ini lebih murah dan lebih mudah untuk
dikerjakan daripada alkosida (rute organik), tetapi
reaksinya lebih sulit untuk dikontrol

8. Penggunaan Katalis dalam Metoda Sol Gel
 Mempengaruhi proses hidrolisis dan kondensasi
Asam
Basa
 Syarat : harus bisa hilang pada proses
kalsinasi
 Contoh :
o asam asetat (CH3COOH),
o asam nitrat (HNO3),
o amonium hidroksida (NH4OH)

9. Reaksi Hidrolisis

10. Pengaruh pH (water glass sytem)
Pengaruh variasi pH yang dilakukan
terhadap sintesis nanopartikel ZnO dengan
metoda sol-gel, dilakukan titrasi NaOH
untuk pengatur pH 7-12.
• pH yang lebih rendah (pH=7) =
distribusi partikel yang lebih kecil (1,3
nm+0,3nm),
• pH yang tinggi (pH -12) memberikan
kemurnian terhadap hasil ZnO yang
terbentuk dengan ukuran partikel yang
lebih besar (73,8 nm + 149,3 nm)
pH berkontribusi atas efek hidrolisis dan kondensasi selama proses pembentukan
gel serta terhadap bentuk morforlogi dari produk yang disintesis.

11. Lanj... Pengaruh pH
Penurunan pH dilakukan dengan penambahan HCl pada Natrium silikat sehingga
pembentukan gel menjadi lebih lambat. Maka, pH dinaikkan dengan penambahan
larutan NaOH 1M sehingga pH menjadi 7 dan proses pembentukan polimerasi
menjadi lebih cepat[8].
Gambar 5. Morfologi hasil SEM Silika dengan ukuran berbeda terhadap Variasi pH (a) ~21 nm, (b) ~131 nm, (c) ~369 nm, (d) ~565nm

12. Bentuk dari morfologi partikel silika dalam proses sol gel bergantung terhadap
kondisi asam atau basa larutan, sehingga dapat digambarkan dalam struktural
sebagai berikut:

13. Pematangan (Ageing)
 Jika reaksi hidrolisis dan kondensasi selesai maka
dilanjutkan dengan ageing, merupakan proses
pematangan gel yang terbentuk. Proses ageing terjadi
reaksi pembentukan jaringan gel yang lebih kaku,
kuat dan menyusut di dalam larutan.

14. Kelebihan metoda sol-gel
Proses sol-gel memiliki keuntungan dalam sintesis keramik,
seperti:
 Kemurnian yang tinggi, karena prekursor organologam
alkoksi dapat dimurnikan dengan cara destilasi dan
rekristalisasi.
 Homogenitasnya lebih baik, karena reagen yang digunakan
dicampur pada ukuran atau tingkatan molekul.
 Porositasnya rendah dan tinggi, dengan menggunakan
pendekatan perlakuan pada pemanasan dan pembakaran.

15. Kekurangan metoda sol-gel
 Biaya yang mahal untuk proses menggunakan
prekusor alkoksida
 Waktu proses yang relatif lama
 Terjadi penyusutan volume yg besar saat
pengeringan
 Penggunaan pelarut organik yang dapat
merusak kesehatan

16. Synthesis And Characterization Of Titanium Oxide
Nanomaterials Using Sol-Gel Method
 Abstrak
Jurnal ini memberitakan pengaruh temperatur terhadap sifat nanomaterial TiO2, sintesis
dan karakterisasi TiO2. Serbuk TiO2 disintesis dengan metoda sol gel menggunakan
larutan TiCl4 dengan penambahan etanol diaduk selama 30 menit pada suhu kamar.
Larutan gel yang terbentuk kemudian dikering pada suhu 200oC selama 4 jam.
Kemudian, gel yang telah dikeringkan dikalsinasi pada suhu 250oC, 400oC, dan 600oC
selama 4 jam. Hasil sintesis nanomaterial TiO2 dikarakterisasi dengan XRD, UV-Vis,
spectrophotometer, Transmission electron microscope (TEM), Scanning electron
microscope (SEM), Energy dispersive spectroscopy (EDS). XRD menunjukan ukuran
partikel dengan kritalinitas dan kemurnian yang tinggi didukung dengan hasil dari TEM.
Ukuran partikel TiO2 yang disintesis pada suhu kalsinasi 250oC, 400oC, dan 600oC adalah
9.22 nm, 14.33 nm, dan 36.72 nm dari hasil XRD. Perhitungan energi gap TiO2 adalah 3.54
eV. Struktur nanomaterial TiO2 berupa struktur poligonal dari hasil SEM. Hasil EDS
menunjukkan bahwa pada 250oC, 400oC, dan 600oC , konsentrasi titaniumnya adalah
33.34%, 32.6%, dan 31.89%; dan konsentrasi klorida adalah 2.64%, 0%, dan 0%; dan
konsentrasi oksigen adalah 64.02%, 67.4% dan 68.11% dalam sintesis nanopowder TiO2

17. Metoda
 Bahan yang digunakan berupa TiCl4, Etanol (CH3CH2OH), AgNO3, dan
Ammonium Hidroksida (NH4OH).
Titanium tetraklorida (TiCl4) 3.5 ml
Dalam 50 ml air
Etanol 35 ml
Pengadukan (30 min, at 25oC)
NH4OH
Pengendapan (12 h)
sentrifus
washing
Drying (200oC, 4h)
Calcinated (250, 400,600oC, 4h)
TiO2 nanopowder
Karakterisasi
sentrifus

18. Hasil dan Pembahasan
Hasil XRD
 Pengukuran X-ray Diffraction yang dilakukan terhadap suhu kalsinasi 200, 400, dan 600oC
meberikan hasil yang berbeda. Grafik pada suhu 600oC memberikan puncak grafik yang lebih tanjam
menandakan terbentuknya kristal TiO2 yang lebih baik. TiO2 yang terbentuk berupa kristal anatase.

19.  Hasil UV-Vis
 Hasil UV-Vis yang dilakukan terhadap absorban pada produk pada suhu
kalsinasi 250, 400, dan 600oC memiliki absorbansi yang sama yaitu 350 nm.
Energi gab yang dihasilkan yang dihitung melalui persamaan berdasarkan
absorbansi adalah 3.54 eV.

20.  Hasil TEM
 Transmission electron microscope (TEM) yang digunakan untuk mengukur hasil produk
suhu kasinasi dari sintesis TiO2 memperlihatkan struktur poligonal. Pada suhu kalsinasi
250oC ukuran dari nanopartikel seragam begitu juga pada suhu 400oC. Sedangkan pada
suhu 600oC tidak lagi seragam dan ukuran partikelnya lebih besar.

21.  Hasil SEM
Scanning electron microscopy (SEM) juga menunjukkan hasil yang serupa
dengan TEM, dengan meningkatnya suhu kalsinasi, maka ukuran partikelnya
juga meningkat.

22.  Hasil EDS
Energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) adalah analisis yang digunakan untuk
mengetahui komposisi kimia dari suatu sampel. Hasil EDS menunjukkan pada suhu 400
dan 600oC memiliki kemurnian yang tinggi kandungan Cl sudah tidak ada. Hal ini
menandakan hasil produk yang dihasilkan murni.

23. Kesimpulan
 TiO2 nanomaterial telah disintesis dengan menggunakan
metoda sol-gel yang bekerja pada suhu rendah. Metoda ini
memiliki banyak keuntungan salah satunya memberikan
kemurnian yang tinggi.
 Hasil XRD menunjukan peningkatan suhu kalsinasi
menyebabkan meniknya ukuran partikel. TiO2 yang terbentuk
berupa anatase.
 Absorbansi dari ketiga suhu kalsinasi 200, 400, dan 600oC sama-
sama 350 nm dan energi gabnya 3.54 eV dari hasil pengukuran
UV-Vis.
 TiO2 yang dihasilkan berupa struktur poligonal, dan pada suhu
kalsinasi 600oC memiliki kemurnian yang tinggi.
 Hasil XRD dan TEM menunjukkan dengan meningkatnya suhu
kalsinasi, ukuran pertikel TiO2 juga lebih besar.