OPTIMASI WAKTU PENYINARAN PADA AKTIVITAS FOTOKATALITIK NANOPARTIKEL MgO DARI DOLOMIT BANGKALAN DAN POTENSINYA SEBAGAI APLIKASI FOTONIK

OPTIMATION IRRADIATION TIME ON PHOTOCATALYTIC ACTIVITY OF NANOPARTIKEL MgO FROM DOLOMIT BANGKALAN AND ITS POTENTIAL AS PHOTONIC APPLICATION

ABSTRAK

Dolomit merupakan salah satu jenis material batuan sedimen yang banyak dijumpai di daerah Bangkalan Madura. Dolomit ini memiliki kandungan senyawa MgO lebih tinggi dibandingkan daerah lainnya yaitu sebesar 40 %, namun selama ini pemanfaatanya belum optimal hanya sebagai pupuk dan bahan bangunan saja. Untuk itu, perlu kajian lebih lanjut tentang karakteristik MgO untuk bidang industri terutama aplikasi fotokatalitik dan fotonik. Dengan demikian, tujuan penelitian ini yaitu (1) mendeskripsikan karakteristik sifat optik nanopartikel MgO dolomit Bangkalan berdasarkan hasil uji spektroskopi raman dan photoluminescence; (2) menganalisis persentase degradasi zat warna methylene blue pada aktivitas fotokatalitik nanopartikel MgO dolomit Bangkalan dengan penyinaran cahaya tampak (visible light). Sintesis nanopartikel MgO menggunakan metode leaching asam klorida (HCl), kemudian hasilnya dikarakterisasi XRD, SEM, TEM, spektroskopi raman, photoluminescence dan UV-Vis. Hasil penelitian menjelaskan nanopartikel MgO hasil sintesis memiliki fasa periclase, berbentuk kubus bulat dengan ukuran rata-rata nanopartikel 27 nm, dan memiliki energi gap 3,9 eV. Sifat optik nanopartikel MgO menunjukkan luminesensi cukup kuat pada raman shift 1087,36 cm^-1 yang dikaitkan dengan jenis gelombang vibrasi pada kisi atom. Luminesensi pada nanopartikel MgO juga dapat dihubungkan adanya surface defect pada permukaan nanopartikel MgO. Photoluminescence mengkonfirmasi mengenai surface defect pada spektrum emisi 720,06 nm dan 740,39 nm yang berasal dari oxygen vacancies (F-center) dan Mg vacancies (V-center), sehingga nanopartikel MgO berpotensi sebagai aplikasi fotonik. Aktivitas fotokatalitik nnaopartikel MgO menunjukkan waktu optimum untuk mendegradasi pewarna methylene blue 30 ppm pada waktu 360 menit dan dihasilkan persen degradasi sebesar 99%.

Kata kunci: Nanopartikel MgO, Fotonik, Aktivitas Fotokatalitik.

ABSTRACT

Dolomite is one type of sedimentary rock material that is commonly found in Bangkalan Madura. Dolomite has a higher MgO compound content than other areas, which is 40%, but so far the utilization has not been optimal only as fertilizer and building materials. For this reason, further studies are needed on the characteristics of MgO for the industrial field, especially photocatalytic and photonic applications. Thus, the objectives of this study are (1) to describe the characteristics of the optical properties of Bangkalan dolomite MgO nanoparticles based on the results of raman spectroscopy and photoluminescence tests; (2) to analyze the percentage of methylene blue dye degradation in the photocatalytic activity of Bangkalan dolomite MgO nanoparticles with visible light irradiation. Synthesis of MgO nanoparticles using hydrochloric acid (HCl) leaching method, then the results were characterized by XRD, SEM, TEM, raman spectroscopy, photoluminescence and UV-Vis. The results showed that the synthesized MgO nanoparticles have a periclase phase, are rounded cubes with an average nanoparticle size of 27 nm, and have an energy gap of 3.9 eV. The optical properties of MgO nanoparticles show quite strong luminescence at a raman shift of 1087.36 cm-1 which is associated with the type of vibrational waves in the atomic lattice. Luminescence in MgO nanoparticles can also be attributed to the presence of surface defects on the surface of MgO nanoparticles. Photoluminescence confirmed the surface defects in the emission spectra of 720.06 nm and 740.39 nm originating from oxygen vacancies (F-center) and Mg vacancies (V-center), so that MgO nanoparticles have the potential for photonic applications. The photocatalytic activity of MgO nanoparticles shows the optimum time to degrade 30 ppm methylene blue dye at 360 minutes and the resulting percent degradation of 99%.

Keywords: MgO Nanoparticles, Photonics, Photocatalytic Activity.