Menurut Favorz 2014 ketika nanosilikon dikarakterisasi TEM, hasil karakterisasi menunjukkan bahwa Nanosilikon memiliki ukuran partikel yang sangat kecil dan
cenderung membentuk aglomerasi antara satu dengan yang lainnya dan memiliki ukuran partikel yang terdistribusi sekitar 9 nm. Adapun gambar analisa TEM nya
dapat dilihat pada gambar 2.3 di bawah ini :
Gambar 2.3. Hasil analisis TEM nanosilikon. a. Hasil analisa TEM dengan perbesaran 20 nm b. Hasil analisa TEM dengan perbesaran 10 nm
Favorz, 2014
2.5. Metode Reduksi Silika
Ada beberapa metode reduksi silika, antara lain : 1.
Reduksi Karbotermik Silikon dapat diperoleh dengan mereduksi silika dengan adanya karbon pada
temperatur yang tinggi. Silikon diproduksi di dalam tanur listrik. Pada proses ini silika ataupun batuan yang mengandung siilika dimasukkan kedalam tanur beserta agen
pereduksi berupa karbon dan suhu dikontrol sekitar 2127°C Lynch,2009. Berikut adalah reaksi yang terjadi pada proses reduksi silika menggunakan karbon:
SiO
2l
+ Si
l
2SiO
g
SiO
g
+ 2C
s
SiC
s
+ CO
g
SiO
g
+ SiC
s
2Si
l
+ CO
g
Adapun skema prosesnya dapat dilihat pada gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4. Proses reduksi silika dengan karbon Sadique,2010 2.
Reduksi Aluminotermik Pada proses reduksi ini digunakan aluminium sebagai agen pereduksi.
Aluminium adalah logam yang lebih reaktif dibanding dengan silikon. Aluminium dapat mereduksi silikon dioksida untuk memproduksi silikon. Reaksi yang
berlangsung biasanya bersifat sangat eksotermik dan akan membebaskan panas yang tinggi Wang, 2002 .
Adapun reaksi yang mungkin terjadi adalah sebagai berikut:
3SiO
2s
+ 4Al
s
2Al
2
O
3s
+ 3Si
s
3Al
2
O
3s
+ 2SiO
2s
Al
6
Si
2
O
13s
8Al
s
+ 3Al
6
Si
2
O1
3s
13Al
2
O
3s
+ 6Si
s
3. Reduksi Kalsiotermik
Reduksi kalsiotermik mirip dengan reduksi aluminotermik. Sebuah proyek telah dilakukan pada proses reduksi silika amorf silika yang diperoleh dari sekam
padi menjadi silikon dengan menggunakan kalsium sebagai agen pereduksinya Mishra,1985. Adapun reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:.
SiO
2s
+ 2Ca
s
2CaO
s
+ Si
s
Reduksi silika amorf menjadi silikon oleh kalsium dilakukan pada suhu 720°C, dan pada akhirnya diperoleh silikon dengan kemurnian 99,9 setelah dilakukan
pencucian dengan HNO
3
dan HF Ryningen, 2010 .
Universitas Sumatera Utara
4. Reduksi Magnesiotermik
Silika dapat direduksi oleh magnesium untuk menghasilkan silikon melalui reaksi dibawah ini:
SiO
2s
+ 2Mg
s
2MgO
s
+ Si
s
Reaksi ini mungkin melibatkan pembentukan
Mg
2
Si
pada tahap awal, kemudian diikuti reduksi silika melalui reaksi dibawah ini:
SiO
2s
+ 4Mg
g
2MgO
s
+ Mg
2
Si
s
ΔG°900°C -308.5 kJmol Mg
2
Si
s
+ SiO2
s
2MgO
s
+ 2Si
s
ΔG°900°C -181.8 kJmol Dengan adanya kelebihan Mg pada reaktan,
Mg
2
Si
yang lebih banyak akan terbentuk, sesuai reaksi dibawah ini:
Si
s
+ 2Mg
g
Mg
2
Si
s
ΔG°900°C -63.4 kJmol Bao, 2007 melaporkan konversi silikon dioksida menjadi silikon nanokristalin
dilakukan pada suhu 650°C tepat pada suhu titik lebur magnesium. Dalam keadaan ini reaksi reduksi terjadi dari permukaan silika menuju ke dalam partikel silika dan
menghasilkan campuran produk reaksi berupa MgO dan Si. Dalam skala industri reaksi reduksi dengan menggunakan Mg sangat jarang digunakan, karena diduga akan
menghasilkan
Mg
2
Si
sebagai reaksi samping Wynnyckuj,1976 .
Universitas Sumatera Utara
2.6. Struktur Kristal
