PENGARUH NISBAH BOBOT MONTMORILONIT TERHADAP SIFAT MAGNETIK NANOKOMPOSIT FE3O4-MONTMORILONIT.
PENGARUH NISBAH BOBOT MONTMORILONIT TERHADAP
SIFAT MAGNETIK NANOKOMPOSIT
Fe3O4-MONTMORILONIT
Oleh:
Hindia Hiskia Manalu
NIM 4112240006
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Hutagodang pada tanggal 08 Juni 1993 sebagai anak ke
lima dari sembilan bersaudara. Ayah bernama Simbun Manalu dan Ibu bernama
Jonito Silitonga. Penulis telah menempuh pendidikan formal dimulai 1999. Pada
tahun 1999, penulis memulai pendidikan di sekolah SD Negeri 103600
Hutagodang dan lulus pada tahun 2005. Penulis melanjutkan pendidikan di SMP
Negeri 2 Sibabangun dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun 2008, penulis
melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 1 Sibolga dan lulus pada tahun 2010.
Tahun 2010 penulis diterima di Program Studi Fisika, Jurusan Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Medan (UNIMED)
melalui jalur undangan Beasiswa Pendidikan Miskin Berprestasi (BIDIKMISI)SNMPTN.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
segala berkat dan kasihNya yang telah memberikan kesehatan dan hikmat kepada
penulis sehingga skripsi ini dapat di selesaikan dengan tepat waktu sesuai yang di
rencanakan. Adapun judul skripsi ini adalah
Montmorilonit
Terhadap
Sifat
Magnetik
“Pengaruh Nisbah Bobot
Nanokomposit
Fe3O4-
montmorilonit’’, disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sains, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan penelitian sampai penyusunan skripsi antara lain
Bapak Drs. Pintor Simamora,M.Si selaku dosen pembimbing skripsi saya, yang
telah memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal penelitian
sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini dan Bapak Drs. Nurdin Siregar,
M.Si selaku dosen penguji I, Bapak Dr. Karya Sinulingga, M.Si selaku dosen
penguji II, Ibu Dr. Eva M. Ginting, M.Si selaku dosen penguji III yang telah
memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini serta Bapak
Dr. Ridwan A. Sani, M.S selaku pembimbing akademik yang telah memberikan
bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan juga telah banyak membantu
dalam penyelesaian skripsi ini.
Secara khusus penulis ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada
kedua orang tua Simbun Manalu dan Jonito Silitonga yang telah membesarkan,
mendidik , mendukung serta mendoakan dangan kasih sayang yang tulus. Dan
kepada Abang/Kakak Erika Sinta, Nurhayati, Rio Lenny, Riko Jelis serta Adik
penulis, Andi Broncos, Atven Tua, Aldy Saputra dan Samuel Jermansyah yang
telah memberikan dukungan, semangat dan doanya.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan
skripsi ini namun penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi isi
maupun tata bahasa dan penulisan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan
saran yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini
bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Akhir kata
penulis mengucapkan terima kasih.
Medan,
Juni 2015
Penulis
Hindia Hiskia Manalu
NIM 4112240006
PENGARUH NISBAH BOBOT MONTMORILONIT TERHADAP SIFAT
MAGNETIK NANOKOMPOSIT Fe3O4-MONTMORILONIT
Hindia Hiskia Manalu (4112240006)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk membuat nanokomposit berbasis
montmorilonit dan nanopartikel Fe3O4 dan mengetahui karakterisasi sifat
magnetik nanokomposit Fe3O4-montmorilonit yang disintesis berdasarkan variasi
bobot montmorilonit.
Nanopartikel Fe3O4 dihasilkan dari pasir besi yang di sintesis dengan
menggunakan metode kopresipitasi. Sintetis dilakukan dengan mencampurkan
pasir besi yang telah di ballmill dengan HCl sebagai pelarut dan NH4OH sebagai
pengendap. Setelah disintetis di ballmil kembali selama 2 jam dengan kecepatan
400 rpm. Kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan alat X-Ray
Diffractometer (XRD) untuk mengetahui ukuran kristal dan kandungan fasa yang
terbentuk. Nanopartikel Fe3O4 yang dihasilkan kemudian diinterkalasi atau
dikompositkan dengan montmorilonit sehingga terbentuk nanokomposit Fe3O4montmorilonit yang divariasikan berdasarkan perbandingan bobot Fe3O4 dan
montmorilonit untuk sampel I adalah 1:1, Sampel II adalah 1:2 dan untuk sampel
III adalah 1:3. Kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan Vibrating Sample
Magnetometer (VSM) untuk mengetahui sifat magnetik bahan.
Dari hasil pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) terhadap Fe3O4
menunjukkan ukuran kristal 34,68 nm dan hasil pengujian Vibrating Sample
Magnetometer (VSM) nanokomposit Fe3O4-montmorilonit diperoleh nilai medan
saturasi Ms untuk sampel I, Sampel II dan sampel III berturut-turut adalah sebesar
52,5 emu/gram, 27,5 emu/gram dan 21,0 emu/gram. Sedangkan medan koersivitas
(-Hc) masing-masing sebesar 0,0194 tesla , 0,0173 tesla dan 0,0159 tesla.
Kata kunci :
nanopartikel Fe3O4, nanokomposit Fe3O4-montmorilonit,
kopresipitasi.
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Lampiran
x
Daftar Tabel
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1
1.1. Latar Belakang Masalah
1
1.2. Batasan Masalah
4
1.3. Rumusan Masalah
5
1.4. Tujuan Penelitian
5
1.5. Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. MineralLempung
6
6
2.1.1. Bentonit
6
2.1.2. Montmorilonit
7
2.2. Pasir Besi
10
2.2.1. Besi Oksida
10
2.2.2. Sifat-Sifat Logam Besi
12
2.3. Bahan Ferimagnetik
13
2.4. Partikel Nano Fe3O4
16
2.5. Sintesis Nanopartikel
18
2.5.1. Metode Kopresipitasi
18
2.5.2. Metode Sol-Gel
19
2.5.3.Metode Mikroemulsi
2.6. Karakterisasi
20
21
2.6.1. Difraksi Sinar-X (XRD)
21
2.6.2. Magnetometri Getar Cuplikan (VSM)
23
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
29
29
3.1.1. Tempat Penelitian
29
3.1.2. Waktu Penelitian
29
3.2. Alat dan Bahan
30
3.2.1.Alat Penelitian
30
3.2.2. Bahan Penelitian
31
3.3 Prosedur Penelitian
31
3.3.1. Persiapan Bahan Dasar
31
3.3.2. Sintesis Fe3O4
32
3.3.3. Sintesis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
33
3.4. Diagram Alir Penelitian
33
3.4.1. Persiapan Bahan Dasar
34
3.4.2. Sintetis Fe3O4 menggunakan metode Kopresipitasi
35
3.4.3. Sintesis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
36
3.5. Teknik Analisis Data
37
3.5.1. X-Ray Diffraction (XRD)
37
3.5.2. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
37
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
38
38
4.1.1. Pengujian XRD (X-Ray Diffractometer) Pasir Besi
38
4.1.2. Hasil Sintesis Nanopartikel Fe3O4
39
4.1.3. Hasil Karakterisasi Vibrating Sample Magnetometer
41
4.1.3.1. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit Sampel I
41
4.1.3.2. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit Sampel II
42
4.1.3.3. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit Sampel III
43
4.1.3.4. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit Sampel I,II,III 44
4.2. Pembahasan
45
4.2.1. Analisis Pasir Besi
45
4.2.2. Hasil Analisis XRD (X-Ray Diffractometer)
45
4.2.3. Analisis VSM ( Vibrating Sample Magnetometer)
46
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
49
5.1. Kesimpulan
49
5.2. Saran
49
DAFTAR PUSTAKA
50
LAMPIRAN
52
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran1.
Hasil Uji X-Ray Diffraction (XRD)
52
Lampiran 2.
Hasil uji XRD sampel Nanopartikel Fe3O4
55
Lampiran 3.
Tabel Perhitungan Ukuran Partikel (GS)
60
Lampiran 4.
Hasil Uji Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
61
Lampiran 5.
Dokumentasi Penelitian
78
Lampiran 6.
Surat Persetujuan Dosen Pembimbing Skrips
82
Lampiran 7.
Surat Keterangan Izin Penelitian
83
Lampiran 8.
Surat Keterangan Balasan Penelitian
84
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur unit partikel montmorilonit
8
Gambar 2.2. Proses pembengkakan montmorilonit
9
Gambar 2.3. Proses pertukaran kation pada montmorilonit
9
Gambar 2.4. Struktur hematit
11
Gambar 2.5. Struktur magnetik
12
Gambar 2.6. Spin magnetik bahan ferimagnetik
14
Gambar 2.7. Struktur spinel Fe3O4
14
Gambar 2.8. Kurva Histeresis bahan ferromagnetik
16
Gambar 2.9. Struktur Fe3O4
17
Gambar 2.10. Difraksi Sinar-X
22
Gambar 2.11. Komponen vibrating sampel magnetometer (VSM)
23
Gambar 2.12. Prinsip kerja vibrating sampel magnetometer (VSM)
25
Gambar 2.13. Kurva induksi normal
27
Gambar 2.14. Kurva histeresis magnetic
27
Gambar 4.1. Pola Difraksi Sinar-X Pasir Besi
40
Gambar 4.2. Pola Difraksi Sinar-X Nanopartikel Fe3O4
41
Gambar 4.3. Kurva Histeresis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
dengan perbandingan 1:1
43
Gambar 4.4. Kurva Histeresis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
dengan perbandingan 1:2
44
Gambar 4.5. Kurva Histeresis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
dengan perbandingan 1:3
45
Gambar 4.6. Kurva Histeresis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
dengan perbandingan 1:1, 1:2,dan 1:3
46
Gambar 4.2. Grafik fasa hasil sintesis menggunakan software
analisis Match
41
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pencemaran lingkungan oleh logam berat menjadi masalah yang cukup serius
seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri yang semakin
meningkat. Keberadaan logam-logam berat di lingkungan seperti tembaga, kadnium
dan timbal merupakan masalah lingkungan yang perlu mendapat perhatian serius.
Limbah yang mengandung logam berat dalam konsentrasi tertentu dapat menjadi
berbahaya bagi kehidupan manusia dan lingkungan sekitarnya.
Saat ini telah banyak ditemukan bahan baru yang mempunyai kegunaan
sebagai adsorben, di samping untuk berbagai keperluan lain, salah satunya adalah
montmorilonit. Dewasa ini kebutuhan akan montmorilonit dalam dunia industri
cenderung semakin meningkat tetapi kemampuan kerjanya umumnya tidak begitu
tinggi dan modifikasi lempung sampai saat ini belum banyak dilakukan sehingga nilai
jualnya masih rendah dan belum dapat dimanfaatkan secara optimal. Oleh karena itu,
perlu dilakukan modifikasi untuk meningkatkan kemampuan kerja lempung (Karna
Wijaya, 2004).
Montmorilonit adalah sejenis mineral yang terbentuk dari proses alam abu
vulkanik. Struktur montmorilonit berbentuk lembaran, setiap lembaran terdiri atas
dua lapisan tetrahedral (silikat) saling berhadapan dan satu lapisan oktahedral
(aluminium) berada di antaranya sehingga membentuk struktur seperti sandwich.
Bahan ini termasuk nanopartikel karena ketebalan setiap lembarannya mendekati 1
nm dan memiliki panjang yang bervariasi, yaitu sekitar 0.2–2 μm. Adanya substitusi
Si4+ dengan Al3+ pada lapisan tetrahedral, dan substitusi Al3+ dengan Mg2+ pada
lapisan oktahedral menyebabkan terbentuknya muatan negatif di setiap permukaan
lembaran montmorilonit. Muatan negatif tersebut dinetralkan oleh kation-kation,
seperti Na+, K+, Ca2+, dan Mg2+. Kation-kation ini menempati ruang antar lembaran
montmorilonit dan mudah dipertukarkan dengan kation lain. Hal ini menyebabkan
tidak hanya zat beracun yang dapat menempel di permukaan, tetapi berbagai jenis
unsur dan bahan organik juga dapat menempati ruang antar lembarnya. Sifat adsorptif
dan absorptifnya juga sangat berguna dalam pemurnian air serta dapat melindungi air
tanah dari kontaminan. Akan tetapi, montmorilonit memiliki sifat koloid yang tinggi,
ukurannya dapat membesar sampai beberapa kali lipat jika kontak dengan air, dan
membentuk suspensi sehingga sulit dipisahkan dari air (Dian Hamsah, 2007).
Dengan memanfaatkan sifat khas dari montmorilonit tersebut, maka antarlapis
silikat lempung montmorilonit dapat disisipi (diinterkalasi) dengan suatu bahan yang
lain misalnya, senyawa organik atau oksida-oksida logam (besi oksida) untuk
memperoleh suatu bentuk komposit yang memiliki sifat fisik dan kimia yang berbeda
dibandingkan montmorilonit sebelum dimodifikasi.
Penelitian ini membuat besi oksida (Fe3O4) berukuran nanopartikel dengan
menggunakan metode kopresipitasi untuk digabungkan dengan montmorilonit
sehingga membentuk nanokomposit. Salah satu penerapan nanokomposit ini adalah
pada pemurnian air. Montmorilonit dalam nanokomposit tersebut akan berfungsi
sebagai penyerap kontaminan air, sedangkan besi oksida nanopartikel berfungsi
sebagai magnet yang dapat dikendalikan dari luar komposit. Hal ini menyebabkan
montmorilonit beserta kontaminan yang terserap dapat dipisahkan dari air dan dapat
diperoleh air yang bebas dari kontaminan.
Beberapa penelitian tentang adsorben magnetik nanokomposit, telah
dilakukan sebelumnya oleh Dian Hamsah, (2007) yaitu sampel besi oksida
nanopartikel yang dihasilkan berupa magnetit atau magemit yang memiliki sifat
magnet dan komposit montmorilonit yang disintesis pada suhu 70oC memiliki sifat
kemagnetan lebih besar dibandingkan dengan sampel yang disintesis pada suhu
ruang.
Penelitian sebelumnya juga dilakukan oleh Dewi, (2008) pada uji adsorpsi
montmorilonit dan montmorilonit terpilar oksida besi terhadap Ni(II) dalam media air
didapatkan kapasitas adsorpsi berturut-turut 1,84 x 10-2 mol/g dan 2,42 x 10-2 mol/g
serta energi adsorpsi 13,04 kJ/mol dan 16,33 kJ/mol. Pada uji variasi waktu kontak
terhadap adsorpsi Ni(II) dalam limbah cair electroplating didapatkan kondisi
keseimbangan yaitu pada menit ke-60 dengan persentase Ni(II) yang teradsorpsi pada
montmorilonit dan montmorilonit terpilar oksida besi adalah 52,8% dan 53,3%.
Penelitian juga dilakukan oleh Adel Fisli (2012) yaitu untuk membuat suatu
adsorben magnetik yang akan digunakan untuk menyerap thorium dalam air limbah.
Adsorben magnetik dibuat dari pencampuran karbon aktif dan larutan garam
Fe(III)/Fe(II) (rasio molar 2 : 1) dan ditambahkan larutan NaOH. Padatan dalam
larutan dipisahkan dan dipanaskan pada suhu 100 oC dalam oven selama 2 jam.
Padatan dikarakterisasi dengan X-Ray Diffractometer (XRD), Vibrating Sample
Magnetic (VSM) dan Brunauer Emmett Teller (BET). Hasil karakterisasi
menunjukkan bahwa oksida besi fasa Fe3O4 berkelakuan superparamagnetik telah
terbentuk di dalam komposit dan tertempel secara permanen pada permukaan karbon
aktif. Jika komposit ini dimasukkan ke dalam air maka dapat dengan mudah
dikumpulkan kembali menggunakan batangan magnet permanen sederhana. Uji
adsorpsi terhadap thorium dengan variasi pH larutan menunjukkan bahwa semakin
tinggi pH larutan maka efisiensi adsorpsi juga semakin tinggi. Pada pH > 7, kelarutan
thorium rendah sehingga dapat terserap secara maksimum. Hasil analisis adsorpsi
isotermal dan Langmuir menunjukkan bahwa adanya partikel Fe3O4 pada struktur
karbon aktif hampir tidak menurunkan kapasitas adsorpsi Thorium. Komposit karbon
aktif-Fe3O4 dapat digunakan sebagai adsorben alternatif untuk pegolahan limbah cair
mengandung thorium.
Penelitian juga telah dilakuan oleh Shelly (2014), penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui karakteristik komposit Fe3O4-montmorilonit pada berbagai
konsentrasi
[Fe3+/Fe2+]
dan
temperature.
Penggabungan
magnetik
dengan
montmorilonit akan menghasilkan suatu komposit yang memiliki dua sifat utama
yaitu; sifat adsorbsi yang berasal dari montmorilonit, digunakan untuk menyerap
berbagai kontaminan dalam air dan bersifat magnet yang berasal dari magnetit yang
terkomposit di dalam jaringan struktur montmorilonit. Sifat magnet ini digunakan
untuk mengumpulkan kembali partikel komposit yang terlarut dalam cairan limbah
dengan menggunakan prinsip magnetisasi sederhana. Parameter kondisi yang diteliti
pada sintesis Fe3O4-montmorilonit adalah pengaruh perbandingan konsentrasi
[Fe3+/Fe2+] dan pengaruh temperatur reaksi. Metode yang digunakan adalah metode
langsung satu tahap. Hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan Fourier Transform
Infrared (FTIR) dan X-Ray Diffraction (XRD). Hasil penelitian menunjukkan bahwa
komposit Fe3O4-montmorilonit dengan karakter terbaik diperoleh berat sebesar 4,11
gram pada temperature 700C dan perbandingan konsentrasi [Fe3+/Fe2+] = 1:1 dengan
kondisi pH 7 diperoleh melalui metode kopresipitasi dengan hasil difaktogram yang
baik.
Dari uraian di atas, maka peneliti ingin melakukan penelitian yang bertujuan
untuk membuat nanokomposit berbasis montmorilonit dan besi oksida nanopartikel
yang divariasikan berdasarkan variasi antara bobot nanopartikel besi oksida dengan
montmorilonit dan menguji sifat magnetiknya. Dengan demikian judul penelitian ini
adalah “Pengaruh Nisbah Bobot Montmorilonit Terhadap Sifat Magnetik
Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit’’.
1.2. Batasan masalah
Batasan
masalah
dalam
penelitian
ini
agar
tidak
meluas
dalam
pembahasannya adalah :
1. Sintesis nanopartikel Fe3O4 menggunakan metode kopresipitasi.
2. Variasi nisbah bobot Fe3O4 dan montmorilonit adalah 1:1, 1:2, dan 1:3.
3. Karakterisasi dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan sifat
magnetik menggunakan Vibrating Sample Magnetometer (VSM).
1.3. Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka rumusan
masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana sintesis nanokomposit Fe3O4-montmorilonit?
2. Bagaimana karakterisasi sifat magnetik nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
yang disintesis berdasarkan variasi bobot montmorilonit?
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat nanokomposit berbasis montmorilonit dan nanopartikel Fe3O4 .
2. Mengetahui karakterisasi sifat magnetik nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
yang disintesis berdasarkan variasi bobot montmorilonit.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat :
a. Memberikan informasi karakteristik komposit Fe3O4-montmorilonit yang
disintesis dengan metode kopresipitasi.
b. Memberikan informasi tentang adsorben yang merupakan salah satu alternatif
pengolahan limbah yang terkontaminasi logam berat yang dapat mengganggu
ekosistem perairan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh kesimpulan bahwa :
1. Pasir besi Sungai Simarittop Tobasamosir memiliki kandungan
yang
cukup tinggi yaitu 41,5% dan hasil sintesis mempunyai kandungan Fe3O4
sebesar 70,9% dengan ukuran kristal 34,86 nm.
2. Hasil pengukuran Vibrating Sample Magnetometer (VSM) terlihat bahwa
nilai medan saturasi Ms untuk nanokomposit Fe3O4-montmorilonit dengan
perbandingan 1:1, 1:2, dan 1:3 adalah berturut-turut sebesar 52,5
emu/gram, 27,5 emu/gram dan 21,0 emu/gram sedangkan untuk medan
koersivitas (-Hc) masing-masing adalah sebesar 0,0194 tesla, 0,0173 tesla
dan 0,0159 tesla.
3. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit dengan perbandingan 1:1 memiliki
sifat
magnetik
yang
paling
kuat
dibandingkan
dengan
Fe3O4-
montmorilonit dengan perbandingan 1:2 dan Fe3O4-montmorilonit dengan
perbandingan 1:3.
5.2. Saran
Untuk melengkapi hasil penelitian ini pelu dilakukan :
1. Penambahan variasi perbandingan nisbah bobot antara Fe3O4 dan
montmorilonit untuk mengetahui pengaruh nisbah bobot terhadap sifat
magnetik yang paling efektif.
2. Perlu dilakukan pengujiaan SEM ( Scanning Electron Microscopy) untuk
mengetahui morfologi struktur partikel nanopartikel Fe3O4.
49
DAFTAR PUSTAKA
Agustiningrum, Shelly. (2014). Sintesis dan Karakterisasi nanokomposit Fe3O4montmorilonit yang Didapatkan dari Lempung Alam. Skripsi. Departemen
Kimia Universitas Islam Sunan Kalijaga Yogyakarta, Yogyakarta.
Ahmad, Taufiq. (2008). Sintesis Partikel Nano Fe Mn O Berbasis Pasir Besi
3-x
x
4
dan Karakterisasi Struktur serta Kemagnetannya. Jurnal Nanosains &
Nanoteknologi.
Angelia, Febie. (2011). Sintesis Nanopartikel Fe3O4 dengan Template PEG-1000
dan Karakterisasi Sifat Magnetnya. Jurnal Material dan Energi
Indonesia.
Awaludin, Rohadi. Pembuatan Nanopartikel Emas Radioaktif dengan Aktivasi
Neutron. Jurnal. Makara, Teknologi. 13(1): 42-46.
Bimanda,
Rizky.
(2013).
Sintesis
Lapisan
Tipis
Nanokomposit
TiO2
Menggunakan Metode Sol-gel dan Aplikasinya untuk Fotodegradasi Zat
Warna Azo Orange 3 R. Youngster Physic Journal. 2(1) : 41-48.
Delmifiana, Betti. (2013). Pengaruh Sonikasi terhadap Struktur dan Morfologi
Nano Partikel Magnetik yang Disintesis dengan Metode Kopresipitasi.
Jurnal Fisika Unand.
Fisli, Adel. (2012). Adsorben Magnetik Nanokomposit Fe3O4-Karbon Aktif untuk
Menyerap Thorium. Jurnal Sains Materi Indonesia Indonesian Journal of
Materials Science. 13(3):192-197.
Futikhaningtyas,Ririn.
(2013).
Analisis
MikrostrukturNanopartikel
CeO2
Didoping Znyang Disintesis Menggunakan Metode Presipitasi. Youngster
Phisyc Journal. Semarang.
Hadiyawarman, Rijal. (2008). Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat,
Ringan dan Transparansi Menggunakan Metode Simple Mixing. Jurnal
Nanosains & Nanoteknologi.
50
Hamsah, Dian. (2007). Pembuatan, Pencirian, dan Uji Aplikasi Nanokomposit
Berbasis Montmorilonit dan Besi Oksida. Skripsi. Departemen Kimia
IPB, Bogor.
Kurnia, Lia. (2010). Sintesis dan Karakteristik Partikel Nano Fe3O4 yang Berasal
dari Pasir Besi dan Fe3o4 Bahan Komersial (Aldrich).Jurnal. Institut
Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.
Mufit, Fatni. (2006). Kajian Tentang SIfat Magnetik Pasir Besi dari Pantai Sunur,
Pariaman, Sumatera Barat. Jurnal Geofisika. Universitas Negeri Padang.
Mujamilah. (2007). Vibrating Sample Magnometer (VSM) tipe Oxford VSM 1.2H.
Jurnal. Puslitbang Iptek Bahan (P3IB) -BAT AN.
Pauzan, Muh. (2013). Pengaruh Ukuran Butir dan Struktur Kristal terhadap Sifat
Kemagnetan pada Nanopartikel Magnetit (Fe3O4). Jurnal. Universitas
Gajah Mada, Yogyakarta.
Rahmawati, M. (2011). Sintesis Partikel Magnetik Fe3O4 dengan Metoda
Presipitasi. Jurnal Sains Materi Indonesia Indonesian Journal of Materials
Science. 10(2): 193-198.
Sudaryanto. (2011). Pembuatan Nanopartikel Magnetik berlapis polimer
Biodegradable dengan Metode Sonokimia. Jurnal Sains Materi Indonesia
Indonesian Journal ofMaterials Science.
Sunaryono. (2013). Kontribusi Filler Magnetik Fe3O4 pada Efek Histerisis
Magneto-Elastisitas Komposit Ferogel. Jurnal Fisika Dan Aplikasinya.
9(1):37-41.
Wijaya, Karna., dkk. (2007). Sintesis Komposit Oksida-Besi Montmorillonit dan
Uji Stabilitas Strukturnya Terhadap Asam Sulfat. Indonesian Journal of
Chemistry. 4(1): 33-42.
Widihati, I.A.G.(2002). Sintesis Lempung Montmorilonit Terpilar Fe2O3 dan
Kajian Sifat- Sifat Kimia Fisiknya, Tesis S2 Pascasarjana, UGM,
Yogyakarta.
Yulianto, B. (2001). Mempelajari Sintesis Lempung Terpilar dan Uji Stabilitas
pilar Terhadap Efek Panas, Skripsi. FMIPA.UGM, Yogyakarta.
51
SIFAT MAGNETIK NANOKOMPOSIT
Fe3O4-MONTMORILONIT
Oleh:
Hindia Hiskia Manalu
NIM 4112240006
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Hutagodang pada tanggal 08 Juni 1993 sebagai anak ke
lima dari sembilan bersaudara. Ayah bernama Simbun Manalu dan Ibu bernama
Jonito Silitonga. Penulis telah menempuh pendidikan formal dimulai 1999. Pada
tahun 1999, penulis memulai pendidikan di sekolah SD Negeri 103600
Hutagodang dan lulus pada tahun 2005. Penulis melanjutkan pendidikan di SMP
Negeri 2 Sibabangun dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun 2008, penulis
melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 1 Sibolga dan lulus pada tahun 2010.
Tahun 2010 penulis diterima di Program Studi Fisika, Jurusan Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Medan (UNIMED)
melalui jalur undangan Beasiswa Pendidikan Miskin Berprestasi (BIDIKMISI)SNMPTN.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
segala berkat dan kasihNya yang telah memberikan kesehatan dan hikmat kepada
penulis sehingga skripsi ini dapat di selesaikan dengan tepat waktu sesuai yang di
rencanakan. Adapun judul skripsi ini adalah
Montmorilonit
Terhadap
Sifat
Magnetik
“Pengaruh Nisbah Bobot
Nanokomposit
Fe3O4-
montmorilonit’’, disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sains, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan penelitian sampai penyusunan skripsi antara lain
Bapak Drs. Pintor Simamora,M.Si selaku dosen pembimbing skripsi saya, yang
telah memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal penelitian
sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini dan Bapak Drs. Nurdin Siregar,
M.Si selaku dosen penguji I, Bapak Dr. Karya Sinulingga, M.Si selaku dosen
penguji II, Ibu Dr. Eva M. Ginting, M.Si selaku dosen penguji III yang telah
memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini serta Bapak
Dr. Ridwan A. Sani, M.S selaku pembimbing akademik yang telah memberikan
bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan juga telah banyak membantu
dalam penyelesaian skripsi ini.
Secara khusus penulis ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada
kedua orang tua Simbun Manalu dan Jonito Silitonga yang telah membesarkan,
mendidik , mendukung serta mendoakan dangan kasih sayang yang tulus. Dan
kepada Abang/Kakak Erika Sinta, Nurhayati, Rio Lenny, Riko Jelis serta Adik
penulis, Andi Broncos, Atven Tua, Aldy Saputra dan Samuel Jermansyah yang
telah memberikan dukungan, semangat dan doanya.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan
skripsi ini namun penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi isi
maupun tata bahasa dan penulisan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan
saran yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini
bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Akhir kata
penulis mengucapkan terima kasih.
Medan,
Juni 2015
Penulis
Hindia Hiskia Manalu
NIM 4112240006
PENGARUH NISBAH BOBOT MONTMORILONIT TERHADAP SIFAT
MAGNETIK NANOKOMPOSIT Fe3O4-MONTMORILONIT
Hindia Hiskia Manalu (4112240006)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk membuat nanokomposit berbasis
montmorilonit dan nanopartikel Fe3O4 dan mengetahui karakterisasi sifat
magnetik nanokomposit Fe3O4-montmorilonit yang disintesis berdasarkan variasi
bobot montmorilonit.
Nanopartikel Fe3O4 dihasilkan dari pasir besi yang di sintesis dengan
menggunakan metode kopresipitasi. Sintetis dilakukan dengan mencampurkan
pasir besi yang telah di ballmill dengan HCl sebagai pelarut dan NH4OH sebagai
pengendap. Setelah disintetis di ballmil kembali selama 2 jam dengan kecepatan
400 rpm. Kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan alat X-Ray
Diffractometer (XRD) untuk mengetahui ukuran kristal dan kandungan fasa yang
terbentuk. Nanopartikel Fe3O4 yang dihasilkan kemudian diinterkalasi atau
dikompositkan dengan montmorilonit sehingga terbentuk nanokomposit Fe3O4montmorilonit yang divariasikan berdasarkan perbandingan bobot Fe3O4 dan
montmorilonit untuk sampel I adalah 1:1, Sampel II adalah 1:2 dan untuk sampel
III adalah 1:3. Kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan Vibrating Sample
Magnetometer (VSM) untuk mengetahui sifat magnetik bahan.
Dari hasil pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) terhadap Fe3O4
menunjukkan ukuran kristal 34,68 nm dan hasil pengujian Vibrating Sample
Magnetometer (VSM) nanokomposit Fe3O4-montmorilonit diperoleh nilai medan
saturasi Ms untuk sampel I, Sampel II dan sampel III berturut-turut adalah sebesar
52,5 emu/gram, 27,5 emu/gram dan 21,0 emu/gram. Sedangkan medan koersivitas
(-Hc) masing-masing sebesar 0,0194 tesla , 0,0173 tesla dan 0,0159 tesla.
Kata kunci :
nanopartikel Fe3O4, nanokomposit Fe3O4-montmorilonit,
kopresipitasi.
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Lampiran
x
Daftar Tabel
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1
1.1. Latar Belakang Masalah
1
1.2. Batasan Masalah
4
1.3. Rumusan Masalah
5
1.4. Tujuan Penelitian
5
1.5. Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. MineralLempung
6
6
2.1.1. Bentonit
6
2.1.2. Montmorilonit
7
2.2. Pasir Besi
10
2.2.1. Besi Oksida
10
2.2.2. Sifat-Sifat Logam Besi
12
2.3. Bahan Ferimagnetik
13
2.4. Partikel Nano Fe3O4
16
2.5. Sintesis Nanopartikel
18
2.5.1. Metode Kopresipitasi
18
2.5.2. Metode Sol-Gel
19
2.5.3.Metode Mikroemulsi
2.6. Karakterisasi
20
21
2.6.1. Difraksi Sinar-X (XRD)
21
2.6.2. Magnetometri Getar Cuplikan (VSM)
23
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
29
29
3.1.1. Tempat Penelitian
29
3.1.2. Waktu Penelitian
29
3.2. Alat dan Bahan
30
3.2.1.Alat Penelitian
30
3.2.2. Bahan Penelitian
31
3.3 Prosedur Penelitian
31
3.3.1. Persiapan Bahan Dasar
31
3.3.2. Sintesis Fe3O4
32
3.3.3. Sintesis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
33
3.4. Diagram Alir Penelitian
33
3.4.1. Persiapan Bahan Dasar
34
3.4.2. Sintetis Fe3O4 menggunakan metode Kopresipitasi
35
3.4.3. Sintesis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
36
3.5. Teknik Analisis Data
37
3.5.1. X-Ray Diffraction (XRD)
37
3.5.2. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
37
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
38
38
4.1.1. Pengujian XRD (X-Ray Diffractometer) Pasir Besi
38
4.1.2. Hasil Sintesis Nanopartikel Fe3O4
39
4.1.3. Hasil Karakterisasi Vibrating Sample Magnetometer
41
4.1.3.1. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit Sampel I
41
4.1.3.2. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit Sampel II
42
4.1.3.3. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit Sampel III
43
4.1.3.4. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit Sampel I,II,III 44
4.2. Pembahasan
45
4.2.1. Analisis Pasir Besi
45
4.2.2. Hasil Analisis XRD (X-Ray Diffractometer)
45
4.2.3. Analisis VSM ( Vibrating Sample Magnetometer)
46
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
49
5.1. Kesimpulan
49
5.2. Saran
49
DAFTAR PUSTAKA
50
LAMPIRAN
52
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran1.
Hasil Uji X-Ray Diffraction (XRD)
52
Lampiran 2.
Hasil uji XRD sampel Nanopartikel Fe3O4
55
Lampiran 3.
Tabel Perhitungan Ukuran Partikel (GS)
60
Lampiran 4.
Hasil Uji Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
61
Lampiran 5.
Dokumentasi Penelitian
78
Lampiran 6.
Surat Persetujuan Dosen Pembimbing Skrips
82
Lampiran 7.
Surat Keterangan Izin Penelitian
83
Lampiran 8.
Surat Keterangan Balasan Penelitian
84
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur unit partikel montmorilonit
8
Gambar 2.2. Proses pembengkakan montmorilonit
9
Gambar 2.3. Proses pertukaran kation pada montmorilonit
9
Gambar 2.4. Struktur hematit
11
Gambar 2.5. Struktur magnetik
12
Gambar 2.6. Spin magnetik bahan ferimagnetik
14
Gambar 2.7. Struktur spinel Fe3O4
14
Gambar 2.8. Kurva Histeresis bahan ferromagnetik
16
Gambar 2.9. Struktur Fe3O4
17
Gambar 2.10. Difraksi Sinar-X
22
Gambar 2.11. Komponen vibrating sampel magnetometer (VSM)
23
Gambar 2.12. Prinsip kerja vibrating sampel magnetometer (VSM)
25
Gambar 2.13. Kurva induksi normal
27
Gambar 2.14. Kurva histeresis magnetic
27
Gambar 4.1. Pola Difraksi Sinar-X Pasir Besi
40
Gambar 4.2. Pola Difraksi Sinar-X Nanopartikel Fe3O4
41
Gambar 4.3. Kurva Histeresis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
dengan perbandingan 1:1
43
Gambar 4.4. Kurva Histeresis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
dengan perbandingan 1:2
44
Gambar 4.5. Kurva Histeresis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
dengan perbandingan 1:3
45
Gambar 4.6. Kurva Histeresis Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
dengan perbandingan 1:1, 1:2,dan 1:3
46
Gambar 4.2. Grafik fasa hasil sintesis menggunakan software
analisis Match
41
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pencemaran lingkungan oleh logam berat menjadi masalah yang cukup serius
seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri yang semakin
meningkat. Keberadaan logam-logam berat di lingkungan seperti tembaga, kadnium
dan timbal merupakan masalah lingkungan yang perlu mendapat perhatian serius.
Limbah yang mengandung logam berat dalam konsentrasi tertentu dapat menjadi
berbahaya bagi kehidupan manusia dan lingkungan sekitarnya.
Saat ini telah banyak ditemukan bahan baru yang mempunyai kegunaan
sebagai adsorben, di samping untuk berbagai keperluan lain, salah satunya adalah
montmorilonit. Dewasa ini kebutuhan akan montmorilonit dalam dunia industri
cenderung semakin meningkat tetapi kemampuan kerjanya umumnya tidak begitu
tinggi dan modifikasi lempung sampai saat ini belum banyak dilakukan sehingga nilai
jualnya masih rendah dan belum dapat dimanfaatkan secara optimal. Oleh karena itu,
perlu dilakukan modifikasi untuk meningkatkan kemampuan kerja lempung (Karna
Wijaya, 2004).
Montmorilonit adalah sejenis mineral yang terbentuk dari proses alam abu
vulkanik. Struktur montmorilonit berbentuk lembaran, setiap lembaran terdiri atas
dua lapisan tetrahedral (silikat) saling berhadapan dan satu lapisan oktahedral
(aluminium) berada di antaranya sehingga membentuk struktur seperti sandwich.
Bahan ini termasuk nanopartikel karena ketebalan setiap lembarannya mendekati 1
nm dan memiliki panjang yang bervariasi, yaitu sekitar 0.2–2 μm. Adanya substitusi
Si4+ dengan Al3+ pada lapisan tetrahedral, dan substitusi Al3+ dengan Mg2+ pada
lapisan oktahedral menyebabkan terbentuknya muatan negatif di setiap permukaan
lembaran montmorilonit. Muatan negatif tersebut dinetralkan oleh kation-kation,
seperti Na+, K+, Ca2+, dan Mg2+. Kation-kation ini menempati ruang antar lembaran
montmorilonit dan mudah dipertukarkan dengan kation lain. Hal ini menyebabkan
tidak hanya zat beracun yang dapat menempel di permukaan, tetapi berbagai jenis
unsur dan bahan organik juga dapat menempati ruang antar lembarnya. Sifat adsorptif
dan absorptifnya juga sangat berguna dalam pemurnian air serta dapat melindungi air
tanah dari kontaminan. Akan tetapi, montmorilonit memiliki sifat koloid yang tinggi,
ukurannya dapat membesar sampai beberapa kali lipat jika kontak dengan air, dan
membentuk suspensi sehingga sulit dipisahkan dari air (Dian Hamsah, 2007).
Dengan memanfaatkan sifat khas dari montmorilonit tersebut, maka antarlapis
silikat lempung montmorilonit dapat disisipi (diinterkalasi) dengan suatu bahan yang
lain misalnya, senyawa organik atau oksida-oksida logam (besi oksida) untuk
memperoleh suatu bentuk komposit yang memiliki sifat fisik dan kimia yang berbeda
dibandingkan montmorilonit sebelum dimodifikasi.
Penelitian ini membuat besi oksida (Fe3O4) berukuran nanopartikel dengan
menggunakan metode kopresipitasi untuk digabungkan dengan montmorilonit
sehingga membentuk nanokomposit. Salah satu penerapan nanokomposit ini adalah
pada pemurnian air. Montmorilonit dalam nanokomposit tersebut akan berfungsi
sebagai penyerap kontaminan air, sedangkan besi oksida nanopartikel berfungsi
sebagai magnet yang dapat dikendalikan dari luar komposit. Hal ini menyebabkan
montmorilonit beserta kontaminan yang terserap dapat dipisahkan dari air dan dapat
diperoleh air yang bebas dari kontaminan.
Beberapa penelitian tentang adsorben magnetik nanokomposit, telah
dilakukan sebelumnya oleh Dian Hamsah, (2007) yaitu sampel besi oksida
nanopartikel yang dihasilkan berupa magnetit atau magemit yang memiliki sifat
magnet dan komposit montmorilonit yang disintesis pada suhu 70oC memiliki sifat
kemagnetan lebih besar dibandingkan dengan sampel yang disintesis pada suhu
ruang.
Penelitian sebelumnya juga dilakukan oleh Dewi, (2008) pada uji adsorpsi
montmorilonit dan montmorilonit terpilar oksida besi terhadap Ni(II) dalam media air
didapatkan kapasitas adsorpsi berturut-turut 1,84 x 10-2 mol/g dan 2,42 x 10-2 mol/g
serta energi adsorpsi 13,04 kJ/mol dan 16,33 kJ/mol. Pada uji variasi waktu kontak
terhadap adsorpsi Ni(II) dalam limbah cair electroplating didapatkan kondisi
keseimbangan yaitu pada menit ke-60 dengan persentase Ni(II) yang teradsorpsi pada
montmorilonit dan montmorilonit terpilar oksida besi adalah 52,8% dan 53,3%.
Penelitian juga dilakukan oleh Adel Fisli (2012) yaitu untuk membuat suatu
adsorben magnetik yang akan digunakan untuk menyerap thorium dalam air limbah.
Adsorben magnetik dibuat dari pencampuran karbon aktif dan larutan garam
Fe(III)/Fe(II) (rasio molar 2 : 1) dan ditambahkan larutan NaOH. Padatan dalam
larutan dipisahkan dan dipanaskan pada suhu 100 oC dalam oven selama 2 jam.
Padatan dikarakterisasi dengan X-Ray Diffractometer (XRD), Vibrating Sample
Magnetic (VSM) dan Brunauer Emmett Teller (BET). Hasil karakterisasi
menunjukkan bahwa oksida besi fasa Fe3O4 berkelakuan superparamagnetik telah
terbentuk di dalam komposit dan tertempel secara permanen pada permukaan karbon
aktif. Jika komposit ini dimasukkan ke dalam air maka dapat dengan mudah
dikumpulkan kembali menggunakan batangan magnet permanen sederhana. Uji
adsorpsi terhadap thorium dengan variasi pH larutan menunjukkan bahwa semakin
tinggi pH larutan maka efisiensi adsorpsi juga semakin tinggi. Pada pH > 7, kelarutan
thorium rendah sehingga dapat terserap secara maksimum. Hasil analisis adsorpsi
isotermal dan Langmuir menunjukkan bahwa adanya partikel Fe3O4 pada struktur
karbon aktif hampir tidak menurunkan kapasitas adsorpsi Thorium. Komposit karbon
aktif-Fe3O4 dapat digunakan sebagai adsorben alternatif untuk pegolahan limbah cair
mengandung thorium.
Penelitian juga telah dilakuan oleh Shelly (2014), penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui karakteristik komposit Fe3O4-montmorilonit pada berbagai
konsentrasi
[Fe3+/Fe2+]
dan
temperature.
Penggabungan
magnetik
dengan
montmorilonit akan menghasilkan suatu komposit yang memiliki dua sifat utama
yaitu; sifat adsorbsi yang berasal dari montmorilonit, digunakan untuk menyerap
berbagai kontaminan dalam air dan bersifat magnet yang berasal dari magnetit yang
terkomposit di dalam jaringan struktur montmorilonit. Sifat magnet ini digunakan
untuk mengumpulkan kembali partikel komposit yang terlarut dalam cairan limbah
dengan menggunakan prinsip magnetisasi sederhana. Parameter kondisi yang diteliti
pada sintesis Fe3O4-montmorilonit adalah pengaruh perbandingan konsentrasi
[Fe3+/Fe2+] dan pengaruh temperatur reaksi. Metode yang digunakan adalah metode
langsung satu tahap. Hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan Fourier Transform
Infrared (FTIR) dan X-Ray Diffraction (XRD). Hasil penelitian menunjukkan bahwa
komposit Fe3O4-montmorilonit dengan karakter terbaik diperoleh berat sebesar 4,11
gram pada temperature 700C dan perbandingan konsentrasi [Fe3+/Fe2+] = 1:1 dengan
kondisi pH 7 diperoleh melalui metode kopresipitasi dengan hasil difaktogram yang
baik.
Dari uraian di atas, maka peneliti ingin melakukan penelitian yang bertujuan
untuk membuat nanokomposit berbasis montmorilonit dan besi oksida nanopartikel
yang divariasikan berdasarkan variasi antara bobot nanopartikel besi oksida dengan
montmorilonit dan menguji sifat magnetiknya. Dengan demikian judul penelitian ini
adalah “Pengaruh Nisbah Bobot Montmorilonit Terhadap Sifat Magnetik
Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit’’.
1.2. Batasan masalah
Batasan
masalah
dalam
penelitian
ini
agar
tidak
meluas
dalam
pembahasannya adalah :
1. Sintesis nanopartikel Fe3O4 menggunakan metode kopresipitasi.
2. Variasi nisbah bobot Fe3O4 dan montmorilonit adalah 1:1, 1:2, dan 1:3.
3. Karakterisasi dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan sifat
magnetik menggunakan Vibrating Sample Magnetometer (VSM).
1.3. Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka rumusan
masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana sintesis nanokomposit Fe3O4-montmorilonit?
2. Bagaimana karakterisasi sifat magnetik nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
yang disintesis berdasarkan variasi bobot montmorilonit?
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat nanokomposit berbasis montmorilonit dan nanopartikel Fe3O4 .
2. Mengetahui karakterisasi sifat magnetik nanokomposit Fe3O4-montmorilonit
yang disintesis berdasarkan variasi bobot montmorilonit.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat :
a. Memberikan informasi karakteristik komposit Fe3O4-montmorilonit yang
disintesis dengan metode kopresipitasi.
b. Memberikan informasi tentang adsorben yang merupakan salah satu alternatif
pengolahan limbah yang terkontaminasi logam berat yang dapat mengganggu
ekosistem perairan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh kesimpulan bahwa :
1. Pasir besi Sungai Simarittop Tobasamosir memiliki kandungan
yang
cukup tinggi yaitu 41,5% dan hasil sintesis mempunyai kandungan Fe3O4
sebesar 70,9% dengan ukuran kristal 34,86 nm.
2. Hasil pengukuran Vibrating Sample Magnetometer (VSM) terlihat bahwa
nilai medan saturasi Ms untuk nanokomposit Fe3O4-montmorilonit dengan
perbandingan 1:1, 1:2, dan 1:3 adalah berturut-turut sebesar 52,5
emu/gram, 27,5 emu/gram dan 21,0 emu/gram sedangkan untuk medan
koersivitas (-Hc) masing-masing adalah sebesar 0,0194 tesla, 0,0173 tesla
dan 0,0159 tesla.
3. Nanokomposit Fe3O4-montmorilonit dengan perbandingan 1:1 memiliki
sifat
magnetik
yang
paling
kuat
dibandingkan
dengan
Fe3O4-
montmorilonit dengan perbandingan 1:2 dan Fe3O4-montmorilonit dengan
perbandingan 1:3.
5.2. Saran
Untuk melengkapi hasil penelitian ini pelu dilakukan :
1. Penambahan variasi perbandingan nisbah bobot antara Fe3O4 dan
montmorilonit untuk mengetahui pengaruh nisbah bobot terhadap sifat
magnetik yang paling efektif.
2. Perlu dilakukan pengujiaan SEM ( Scanning Electron Microscopy) untuk
mengetahui morfologi struktur partikel nanopartikel Fe3O4.
49
DAFTAR PUSTAKA
Agustiningrum, Shelly. (2014). Sintesis dan Karakterisasi nanokomposit Fe3O4montmorilonit yang Didapatkan dari Lempung Alam. Skripsi. Departemen
Kimia Universitas Islam Sunan Kalijaga Yogyakarta, Yogyakarta.
Ahmad, Taufiq. (2008). Sintesis Partikel Nano Fe Mn O Berbasis Pasir Besi
3-x
x
4
dan Karakterisasi Struktur serta Kemagnetannya. Jurnal Nanosains &
Nanoteknologi.
Angelia, Febie. (2011). Sintesis Nanopartikel Fe3O4 dengan Template PEG-1000
dan Karakterisasi Sifat Magnetnya. Jurnal Material dan Energi
Indonesia.
Awaludin, Rohadi. Pembuatan Nanopartikel Emas Radioaktif dengan Aktivasi
Neutron. Jurnal. Makara, Teknologi. 13(1): 42-46.
Bimanda,
Rizky.
(2013).
Sintesis
Lapisan
Tipis
Nanokomposit
TiO2
Menggunakan Metode Sol-gel dan Aplikasinya untuk Fotodegradasi Zat
Warna Azo Orange 3 R. Youngster Physic Journal. 2(1) : 41-48.
Delmifiana, Betti. (2013). Pengaruh Sonikasi terhadap Struktur dan Morfologi
Nano Partikel Magnetik yang Disintesis dengan Metode Kopresipitasi.
Jurnal Fisika Unand.
Fisli, Adel. (2012). Adsorben Magnetik Nanokomposit Fe3O4-Karbon Aktif untuk
Menyerap Thorium. Jurnal Sains Materi Indonesia Indonesian Journal of
Materials Science. 13(3):192-197.
Futikhaningtyas,Ririn.
(2013).
Analisis
MikrostrukturNanopartikel
CeO2
Didoping Znyang Disintesis Menggunakan Metode Presipitasi. Youngster
Phisyc Journal. Semarang.
Hadiyawarman, Rijal. (2008). Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat,
Ringan dan Transparansi Menggunakan Metode Simple Mixing. Jurnal
Nanosains & Nanoteknologi.
50
Hamsah, Dian. (2007). Pembuatan, Pencirian, dan Uji Aplikasi Nanokomposit
Berbasis Montmorilonit dan Besi Oksida. Skripsi. Departemen Kimia
IPB, Bogor.
Kurnia, Lia. (2010). Sintesis dan Karakteristik Partikel Nano Fe3O4 yang Berasal
dari Pasir Besi dan Fe3o4 Bahan Komersial (Aldrich).Jurnal. Institut
Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.
Mufit, Fatni. (2006). Kajian Tentang SIfat Magnetik Pasir Besi dari Pantai Sunur,
Pariaman, Sumatera Barat. Jurnal Geofisika. Universitas Negeri Padang.
Mujamilah. (2007). Vibrating Sample Magnometer (VSM) tipe Oxford VSM 1.2H.
Jurnal. Puslitbang Iptek Bahan (P3IB) -BAT AN.
Pauzan, Muh. (2013). Pengaruh Ukuran Butir dan Struktur Kristal terhadap Sifat
Kemagnetan pada Nanopartikel Magnetit (Fe3O4). Jurnal. Universitas
Gajah Mada, Yogyakarta.
Rahmawati, M. (2011). Sintesis Partikel Magnetik Fe3O4 dengan Metoda
Presipitasi. Jurnal Sains Materi Indonesia Indonesian Journal of Materials
Science. 10(2): 193-198.
Sudaryanto. (2011). Pembuatan Nanopartikel Magnetik berlapis polimer
Biodegradable dengan Metode Sonokimia. Jurnal Sains Materi Indonesia
Indonesian Journal ofMaterials Science.
Sunaryono. (2013). Kontribusi Filler Magnetik Fe3O4 pada Efek Histerisis
Magneto-Elastisitas Komposit Ferogel. Jurnal Fisika Dan Aplikasinya.
9(1):37-41.
Wijaya, Karna., dkk. (2007). Sintesis Komposit Oksida-Besi Montmorillonit dan
Uji Stabilitas Strukturnya Terhadap Asam Sulfat. Indonesian Journal of
Chemistry. 4(1): 33-42.
Widihati, I.A.G.(2002). Sintesis Lempung Montmorilonit Terpilar Fe2O3 dan
Kajian Sifat- Sifat Kimia Fisiknya, Tesis S2 Pascasarjana, UGM,
Yogyakarta.
Yulianto, B. (2001). Mempelajari Sintesis Lempung Terpilar dan Uji Stabilitas
pilar Terhadap Efek Panas, Skripsi. FMIPA.UGM, Yogyakarta.
51