Pengaruh ukuran partikel TiO
2.3 Pengaruh ukuran partikel TiO
Suspensi TiO 2 (0,25 gram TiO 2
Pada studi ini, deposisi lapisan tipis dalam 1 L isopropanol dan 2 % air deion) TiO 2 pada kaca ITO dilakukan dengan
ditambahkan garam Mg(NO 3 ) 2 sehingga
metode slip casting. Pembuatan pasta TiO konsentrasi Mg(NO ) dalam larutan
(masing-masing dilakukan untuk TiO menjadi 2 x 10 M. Larutan kemudian
nano dan TiO
2 mikro) dilakukan dengan melarutkan sebanyak 3,5 gram TiO 2 ke
disonikasi selama 30 menit dan diaduk
kembali selama 30 menit. Deposisi lapisan dalam 15 ml etanol dan diaduk selama 15 tipis TiO 2 pada kaca ITO (Indium Thin menit. Penambahan TiO 2 dilakukan dalam Oxide) dilakukan dengan metode selang waktu 0-10 menit. Suspensi elektroforesis . Kaca ITO sebagai katoda disonikasi selama 10 menit dan diaduk dan kertas karbon sebagai anoda. kembali selama 10 menit. Untuk membuat Elektroforesis dilakukan pada tegangan 50 aktif area digunakan selotip (ketebalan 50 kembali selama 30 menit. Deposisi lapisan dalam 15 ml etanol dan diaduk selama 15 tipis TiO 2 pada kaca ITO (Indium Thin menit. Penambahan TiO 2 dilakukan dalam Oxide) dilakukan dengan metode selang waktu 0-10 menit. Suspensi elektroforesis . Kaca ITO sebagai katoda disonikasi selama 10 menit dan diaduk dan kertas karbon sebagai anoda. kembali selama 10 menit. Untuk membuat Elektroforesis dilakukan pada tegangan 50 aktif area digunakan selotip (ketebalan 50
keberadaan molekul air di dalam larutan, menggunakan pengaduk kaca. Setelah maka akan terjadi elektrolisis air (Li, lapisan tipis TiO 2 kering, selotip dilepas 2009). Gas H 2 yang terbentuk pada katoda dari kaca ITO tersebut. Lapisan tipis TiO 2 menghasilkan deposisi lapisan TiO 2 kemudian dipanaskan hingga 250 o C menjadi berongga, sehingga menurunkan selama 30 menit (kenaikan suhu diatur packing density. selama periode 25 menit). Pendinginan dilakukan perlahan.
Proses adsorpsi zat warna (dye) ke
dalam lapisan tipis TiO 2 dilakukan dengan
metode elektroforesis pada larutan zat warna eosin Y dengan konsentrasi 5 x 10 -4 M. Elektroforesis dilakukan selama 4 menit dengan tegangan 85 V.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3. Grafik perubahan nilai zeta potensial TiO 2 dengan
3.1 Analisa Perubahan Zeta Potensial
bertambahnya konsentrasi garam
Mg(NO 3 ) 2
3.1.1 Variasi konsentrasi garam Mg(NO 3 ) 2
Data hasil eksperimen ini Pada eksperimen ini, deposisi lapisan
menunjukkan kemiripan dengan hasil yang TiO 2 pada kaca ITO dilakukan dengan dilakukan oleh Yum et. al. (2005), dimana
teknik deposisi elektroforesis. nilai zeta potensial naik seiring dengan Elektroforesis dapat dilakukan pada bertambahnya konsentrasi garam hingga kondisi tertentu, dan kemudian dilakukan mencapai titik optimum tertentu kemudian pengaturan nilai zeta potensial partikel mengalami penurunan. Terlihat pada
TiO 2 . Disini, penambahan konsentrasi Gambar 3 bahwa kenaikkan zeta potensial garam Mg(NO
3 ) 2 divariasikan untuk TiO
2 terjadi pada saat konsentrasi garam
-7 -5 dinaikkan dari 10 M sampai 10 M. melihat perubahan zeta potensial yang
Kenaikan ini terjadi karena adanya dihasilkan, yaitu: 0 M; 1x10 M; 1x10 -6 M; kenaikan konsentrasi ion-ion negatif pada 1x10 -5 M; 2x10 -5 M; 5x10 -5 M; 1x10 -4 M; diffuse layer, yang menyebabkan semakin dan 1x10 -3 M. Dari pengukuran zeta
3 ) potensial yang dilakukan didapatkan hasil yang teradsorpsi seperti grafik pada Gambar 3.
banyaknya Mg(NO +
pada permukaan partikel TiO 2 . Ketika -5
Homogenisasi partikel TiO konsentrasi garam dinaikan lebih dari 10
2 dalam
larutan dengan cara sonikasi merupakan M, nilai zeta potensial turun. Hal ini faktor yang penting untuk menjaga proses
disebabkan karena ion-ion negatif elektroforesis berlangsung dengan baik.
bertambah banyak (saat konsentrasi Hasil elektroforesis partikel-partikel yang
Mg(NO 3 ) 2 bertambah), tetapi di sisi lain memiliki ukuran besar akan menghasilkan
situs (tempat) untuk mengadsorpsi pada hasil deposisi yang tidak merata partikel TiO 2 terbatas sehingga terjadi dibandingkan dengan partikel - partikel
penurunan deybe length. Penurunan deybe dengan ukuran yang kecil (Besra, 2007).
length ini akan disertai juga dengan Penambahan 2 % volum air deion penurunan nilai zeta potensial partikel TiO 2
dilakukan untuk melarutkan garam (Butt dan Kappl, 2010).
3.1.2 Kestabilan partikel TiO 2
Nilai zeta potensial partikel TiO 2
dalam larutan berpengaruh terhadap cepat lambatnya proses deposisi terjadi. Semakin besar nilai zeta potensial maka proses deposisi partikel akan semakin cepat,
sebaliknya semakin kecil nilai zeta Gambar 5. Gaya tolak menolak antar partikel potensial maka proses deposisi akan
tanpa adanya double layer ion semakin lambat (Ishihara, dkk., 2000).
Selain mempengaruhi cepat lambatnya Kestabilan partikel dalam larutan proses deposisi, zeta potensial dipengaruhi oleh gaya tolak-menolak antar mempengaruhi kestabilan partikel di dalam
partikel (repulsive) dan gaya van der waals. larutan.
Gambar 6 menunjukan hasil simulasi total energi terhadap jarak antar partikel TiO 2 .
Gambar 4. Gaya tolak menolak antar partikel yang diselubungi oleh double layer ion
perhitungan nilai Ion-ion yang menempel pada
Gambar 6. Simulasi
kestabilan TiO 2 dalam permukaan partikel akan menciptakan
isopropanol dengan variasi double layer ion (Gambar 4). Seperti yang
konsentrasi garam telah dijelaskan sebelumnya, double layer Berdasarkan simulasi pada Gambar 6
ion akan mempengaruhi nilai zeta potensial didapatkan bahwa penambahan garam partikel tersebut dalam larutan. Dengan dengan konsentrasi antara 10 -6 M sampai adanya double layer ion pada partikel maka
10 -4 M akan menjadikan koloid TiO 2 akan tercipta gaya elektrostatik (tolak-
stabil, sedangkan konsentrasi garam di menolak). Hal ini menyebabkan partikel- bawah dan di atas harga tersebut partikel dalam larutan cenderung untuk menjadikan larutan TiO 2 saling tolak-menolak dan tidak
tidak stabil (teragglomerasi dan mudah mengendap).
teragglomerasi (stabil). Simulasi variasi konsentrasi garam Semakin kecil jari-jari atau tidak terhadap kestabilan partikel dalam larutan
adanya double layer ion pada partikel TiO 2
dilakukan juga oleh Biest, dkk. (1999) dan menyebabkan partikel lebih cenderung menghasilkan kecenderungan pola grafik untuk menyatu (lihat Gambar 5). Hal ini
yang sama.
dikarenakan gaya van der waals (tarik- Hal ini juga terlihat pada percobaan, menarik) dari partikel lebih besar ketika larutan dengan perbedaan dibandingkan dengan gaya elektrostatik konsentrasi garam Mg(NO (tolak-menolak). Keadaan demikian
3 ) 2 didiamkan selama 1 minggu (Gambar 7). Dari hasil
menyebabkan koloidal partikel dalam simulasi pada Gambar 6 diketahui bahwa larutan menjadi tidak stabil dan larutan yang mempunyai kestabilan yang mengendap. paling tinggi adalah larutan dengan menyebabkan koloidal partikel dalam simulasi pada Gambar 6 diketahui bahwa larutan menjadi tidak stabil dan larutan yang mempunyai kestabilan yang mengendap. paling tinggi adalah larutan dengan
konsentrasi garam Mg(NO 3 ) 2 10 M.
larutan TiO 2 dibuat dengan melarutkan elektroforesis (Besra dan Liu, 2007), maka
partikel TiO 2 ke dalam air murni hasil simulasi merekomendasikan (deionized water).
penggunaan konsentrasi garam 10 -6 – 10 -4
M.
Gambar 7. TiO 2 dalam isopropanol setelah didiamkan selama 1 minggu
(konsentrasi garam dari kanan ke
Gambar 8. Grafik
hubungan waktu kiri : 10 -7 M; 10 -6 M; 10 -5 M; 10 -4 elektroforesis dengan ketebalan
M; dan 10 -3 M).
TiO 2