7
BAB II KAJIAN PUSTAKA
A. Deskripsi Teori
1. Nanopartikel Titanium Dioksida
Titanium dioksida berwujud padatan, berwarna putih dengan titik lebur 1855
o
C, berat molekul 79,90, densitas 4,26 gcm
3
. Titanium dioksida tidak larut dalam air, HCl, HNO
3
, dan akuaregia tetapi larut dalam asam sulfat pekat membentuk titanium sulfat TiSO
4
Cotton et al., 1999. Titanium dioksida memiliki 3 fase kristal utama yaitu anatas tetragonal, rutil tetragonal, dan
brookit ortorombik. Struktur rutil dan anatas cukup stabil keberadaanya dibandingkan dengan struktur brookit Gates, 1991. Anatas merupakan fase
kristal TiO
2
yang memiliki aktivitas fotokatalitik paling besar. Kemampuan fotokatalitik semikonduktor TiO
2
dipengaruhi morfologi, luas permukaan, kristalinitas, dan ukuran partikelnya. Secara termodinamik, anatas kurang stabil
bila dibandingkan dengan rutil, akan tetapi secara kinetik pembentukannya lebih disukai pada suhu rendah 600
o
C. TiO
2
tipe anatas memiliki energi celah pita lebih besar 3,2 eV daripada rutil 3,2 eV. Besarnya energi celah pita menggambarkan kemampuan suatu
semikonduktor sebagai fotokatalis. Energi celah pita yang semakin besar menyebabkan aktivitas fotokatalitiknya meningkat dan ukuran partikelnya
menurun sehingga fotoaktivitas anatas lebih baik daripada rutil Hoffman et al., 1995. Energi celah pita terjadi karena transisi elektron dari pita valensi ke pita
konduksi. Pita konduksi TiO
2
berasal dari hasil hibridisasi kulit 3d titanium
8
sedangkan pita valensi berasal dari hasil hibridisasi kulit 2p oksigen. Bentuk struktur anatas dan rutil dapat dilihat pada Gambar 1 berikut Kunie Hrvjoe,
2012.
a b
Gambar 1. Struktur TiO
2
a Anatas b Rutil
Perbedaan struktur anatas dan rutil adalah pada distorsi dan pola penyusunan rantai oktahedron. Masing-masing Ti
4+
dikelilingi oleh enam ion O
2-
. Oktahedral pada struktur rutil mengalami sedikit distorsi ortorombik, sedangkan
anatas distorsi ortorombiknya cukup besar sehingga tidak simetri. Setiap oktahedron struktur rutil dikelilingi sepuluh oktahedron tetangga, sedangkan pada
struktur anatas hanya dikelilingi delapan oktahedron tetangga. Perbedaan struktur kisi pada anatas dan rutil menyebabkan perbedaan densitas massa, luas
permukaan, sisi aktif, dan struktur pita elektronik Linsebigler et al., 1995. Rutil dan anatas mempunyai struktur kristal yang berbeda Sugiyama Takeuchi,
1991; Khitrova et al., 1977; Carp et al., 2004; Cromer Herrington, 1955; Baur, 1961; Mo Ching, 1995 seperti terlihat pada Tabel 1.
9
Tabel 1. Struktur Kristal TiO
2
Fasa Rutil dan Anatas. Sifat
Anatas Rutil
Parameter Kisi Å a = 3,7800
a = 4,6344 c = 9,5100
c = 2,9919 Grup ruang
I4
1
amd P4
2
mnm Sistem Kristal
Tetragonal Tetragonal
Volume molekul A
3
135,883 64,259
Berat jenis gcm
3
3,79 4,13
Panjang ikatan Ti-O Å 1,937
1,949 1,965
1,980 Sudut ikatan O-Ti-O
77,7
o
81,2
o
92,6
o
90,0
o
Energi celah pita eV 3,26
3,05 Index Refraktif
n
g
= 2,5688 n
g
= 2,9467 n
p
= 2,6584 n
p
= 2,6506
2. Modifikasi TiO
Kategori