SINTESIS DAN KARAKTERISASI NANOKOMPOSIT Fe₃O₄-ZnO/rGO SEBAGAI MATERIAL FOTOKATALIS DEGRADASI METHYLENE BLUE

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF Fe₃O₄-ZnO/rGO NANOCOMPOSITES AS PHOTOCATALYST MATERIALS FOR THE DEGRADATION OF METHYLENE BLUE

Beberapa tahun terakhir, pencemaran air disebabkan oleh berbagai industri tekstil produksinya menghasilkan limbah yang mengandung zat pewarna methylene blue. Dengan ini diperlukan material semikonduktor (seperti ZnO) yang mampu membantu kinerja fotokatalis untuk mengatasinya. Tujuan penelitian ini yaitu (1) menganalisis karakteristik nanokomposit Fe₃O₄-ZnO (FZ) sebagai material fotokatalis degradasi methylene blue; (2) menganalisis karakteristik nanokomposit Fe₃O₄-ZnO/rGO (FZr) sebagai material fotokatalis degradasi methylene blue; (3) menganalisis nilai persentase degradasi zat warna methylene blue pada aktivitas fotokatalis Fe₃O₄-ZnO (FZ) dan Fe₃O₄-ZnO/rGO (FZr) dengan sinar UV. Pada penelitian ini dilakukan sintesis nanokomposit FZ menggunakan metode hidrotermal dan nanokomposit FZr menggunakan metode in-situ. Hasil uji XRD FZ menunjukkan bahwa adanya fasa nanopartikel ZnO dan Fe₃O₄, artinya sudah terbentuk komposit. Selain itu, FZ memiliki ukuran kristalit sebesar 33,99 nm dan memiliki energi band gap sebesar 2,90 eV dan memiliki bentuk partikelnya bulat-bulat yang dikelilingi oleh partikel yang berbentuk serabut tak beraturan dengan ukuran partikel rata-rata sebesar 60,75 nm. Hasil karakterisasi Raman menunjukkan adanya fase pergeseran puncak pita D dan G pada GO dan nanokomposit FZr yang menunjukkan adanya partkel Fe₃O₄ dan ZnO yang terletak dilapisan grafite yang dikurangi (rGO). Selain itu, FZr memiliki energi band gap sebesar 2,37 eV dan memiliki morfologi ukuran partikel yang lebih besar (rata-rata 79,76 nm) dan tidak beraturan. Pada uji aktivitas fotokatalis menunjukkan bahwa semakin lama waktu penyinaran, maka semakin besar nilai persentase degradasinya. Selain itu, semakin besar nilai konsentarasi ppm maka nilai degradasinya semakin rendah. Material katalis dengan penambahan rGO menghasilkan nilai persentase degradasi yang lebih tinggi, hal ini disebabkan oleh nilai band gap dari Fe₃O₄-ZnO/rGO lebih kecil dibandingkan dengan Fe₃O₄-ZnO.

Kata Kunci: Fotokatalis, Methylene Blue, Nanokomposit Fe₃O₄-ZnO, Fe₃O₄-ZnO/rGO

In recent years, water pollution has been caused by various textile industries whose production generates waste containing methylene blue dye. Therefore, a semiconductor material (such as ZnO) capable of aiding photocatalyst performance is needed to address this issue. The objectives of this study are: (1) to analyze the characteristics of Fe₃O₄-ZnO (FZ) nanocomposite as a photocatalyst material for the degradation of methylene blue; (2) to analyze the characteristics of Fe₃O₄-ZnO/rGO (FZr) nanocomposite as a photocatalyst material for the degradation of methylene blue; (3) to analyze the percentage degradation value of methylene blue dye in the photocatalytic activity of Fe₃O₄-ZnO (FZ) and Fe₃O₄-ZnO/rGO (FZr) under UV light. In this study, the following were conducted synthesis of FZ nanocomposite using the hydrothermal method and FZr nanocomposite using the in-situ method. The XRD test results of FZ showed the presence of ZnO and Fe₃O₄ nanoparticle phases, indicating the formation of the composite. Additionally, FZ had a crystallite size of 33.99 nm, an energy band gap of 2.90 eV, and spherical particles surrounded by irregularly shaped fibrous particles with an average particle size of approximately 60.75 nm. The Raman characterization results showed the presence of D and G band peak shifts in GO and FZr nanocomposites, indicating the presence of Fe₃O₄ and ZnO particles located in the reduced graphite layer (rGO). Moreover, FZr had an energy band gap of 2.37 eV and a larger and irregular particle morphology (average 79.76 nm). Photocatalytic activity tests showed that the longer the irradiation time, the higher the degradation percentage value. Additionally, the higher the ppm concentration value, the lower the degradation value. Catalyst material with the addition of rGO resulted in a higher degradation percentage value, due to the smaller band gap vae of Fe₃O₄-ZnO/rGO compared to Fe₃O₄-ZnO.

Keywords: Photocatalyst, Methylene Blue, Fe₃O₄-ZnO Nanocomposite, Fe₃O₄-ZnO/rGO