Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Pengendap Terhadap Sifat Optik Nanopartikel Cu2o Yang Disintesis Dengan Metode Kopresipitasi

1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan sains dan teknologi pada bidang material dewasa ini sedang
mengarah pada revolusi nanopartikel dimana dalam periode ini tejadi percepatan
luar biasa dalam penerapan nanosains dan nanoteknologi di dunia industri. Hal ini
ditunjukkan dengan semakin meningkatnya pengembangan dan penggunaan
nanoteknologi yang dapat ditemukan di berbagai produk yang digunakan di
seluruh dunia. Nanoteknologi sendiri berasal dari kata Nanos (bahasa Yunani)
merupakan kajian ilmu dan rekayasa material dalam skala nanometer nano atau
satu per miliar meter (10-9). Material yang dibuat hingga berukuran 1 – 100 nm
memiliki sejumlah sifat kimia dan fisika yang lebih unggul dari material
berukuran besar (bulk). Sejumlah sifat tersebut dapat diubah-ubah melalui
pengontrolan ukuran material, modifikasi permukaan, pengaturan komposisi
kimiawi, dan pengontrolan interaksi antar partikel (Astuti, 2007).
Beberapa terobosan penting telah muncul di bidang nanoteknologi dan
penemuan baru dalam bidang ini muncul hampir dalam tiap minggu dan aplikasiaplikasi baru mulai tampak dalam berbagai bidang, seperti bidang elektronik
(pengembangan piranti (device) ukuran nanometer), energi (pembuatan sel surya

yang lebih efisien), kimia (pengembangan katalis yang lebih efisien, baterai yang
kualitasnya lebih baik), kedokteran (pengembangan peralatan baru pendeksi selsel kanker berdasarkan pada interaksi antarsel kanker dengan partikel berukuran

2

nanometer), kesehatan (pengembangan obat-obat dengan ukuran bulir (grain)
beberapa nanometer sehingga dapat melarut dalam cepat dalam tubuh dan
bereaksi lebih cepat, serta pengembangan obat pintar (smart) yang bisa mencari
sel-sel tumor dalam tubuh dan langsung mematikan sel tersebut tanpa
mengganggu sel-sel normal), lingkungan (penggunaan partikel skala nanometer
untuk menghancurkan polutan organik di air dan udara), dan sebagainya.
Perkembangan teknologi nano tidak terlepas dari riset mengenai material
nano. Pengembangan metoda sintesis nanopartikel merupakan salah satu bidang
yang menarik minat peneliti dari dunia akademik maupun dari dunia industri.
Nanopartikel dapat terjadi secara alamiah ataupun melalui proses sintesis oleh
manusia. Sintesis nanopartikel bermakna pembuatan partikel dengan ukuran yang
kurang dari 100 nm dan sekaligus mengubah sifat atau fungsinya. Peneliti
umumnya ingin memahami lebih mendalam mengapa nanopartikel dapat memiliki
sifat atau fungsi yang berbeda dari material sejenis dalam ukuran besar (bulk).
(Abdullah, 2008). Selain itu, yang menjadi perhatian dalam ruang lingkup sintesis

nanopartikel adalah bagaimana mensintesis nanopartikel seragam dengan
mengatur ukurannya (Aiguo et al, 2008).
Sintesis nanopartikel dapat dilakukan dalam fase padat, cair, maupun gas.
Dan proses sintesis dapat berlangsung secara fisika atau kimia. Secara fisika tidak
melibatkan reaksi kimia, yang terjadi hanya pemecahan material besar menjadi
material berukuran nanometer, atau penggabungan material berukuran sangat
kecil seperti kluster, menjadi partikel berukuran nanometer tanpa mengubah sifat
bahan (Abdullah, M. 2008). Sedangkan proses sintesis secara kimia melibatkan

3

reaksi kimia dari sejumlah material awal (precursor) sehingga dihasilkan material
lain yang berukuran nanometer. Beberapa metode proses sintesis kimia, adalah
kopresipitasi, reverse micelle method, sintesis microwave plasma, metode sol-gel,
freeze drying, ultrasound irradiation, metode hidrotermal, teknik pirolisis laser
(Aigo et al., 2008;

H. Yan et al., 2009). Dalam teknik sintesis kimia,

pertumbuhan nanopartikel dikendalikan dengan mengoptimalkan parameter reaksi

(misalnya, suhu, memvariasikan cuhemistry reaksi, konsentrasi reagen, dll). (Xie
SY et al., 2004).
Cuprous Oxide (Cu2O) merupakan salah satu material yang dapat disintesa
dalam ukuran nano. Semikonduktor tipe-p ini telah menjadi subyek dalam
beberapa penelitian saat ini karena material ini patut dipertimbangkan sebagai
material yang menjanjikan untuk pembuatan aplikasi sel surya dengan
karakteristik band gap 2,137 eV. (He Ping et al., 2004 ; Sekhar, H. et al., 2012 ;
Timuda, G.E., 2006). Selain itu, Cu2O dapat juga digunakan sebagai fotokatalis,
sintetis organik, sensor gas, material elektroda dan oksidasi CO (Lin X.F., et al.,
2010 ; Kuo, CH et a.l , 2007).

Penelitian terakhir yang menarik perhatian

mengacu pada variasi ukuran Cu2O dan nano struktur seperti bentuk nanocubes
(Yanyan Xu , et al. , 2008 ; Kuo CH, et al., 2007), octahedra (Wang Z, et al.,
2009), nanocages (Bai, Yakui., et al., 2012), hollow spheres (Yanyan Xu , et al. ,
2008), nanowires (M. Kaur, et al., 2006). Metode yang sederhana dan efisien
dalam sintesis Nanopartikel Cu2O adalah metode kopresipitasi. Metode
kopresipitasi merupakan proses kimia yang membawa suatu zat terlarut kebawah
sehingga terbentuk endapan yang dikehendaki. Kelebihan metode ini adalah

4

prosesnya menggunakan suhu rendah dan mudah untuk mengontrol ukuran
partikel sehingga waktu yang dibutuhkan relatif singkat (Teja et al, 200;
Pokropivny,V. et al. 2007). Beberapa zat yang paling umum digunakan sebagai
agen precipitator dalam metode kopresipitasi adalah hidroksida, karbonat, sulfat
dan oksalat. (Abdullah, M. 2008).
H.Sekhar, et al., (2012) melakukan penelitian dengan mensintesis
CuSO4.5H2O

dengan

metode

kopresipitasi.

Analisis

FTIR

menunjukan

konsentrasi NaOH yang berbeda pada daerah tertinggi dengan gugus O-H diserap
pada permukaan Cu2O. Analisis XRD menunjukkan bahwa ukuran rata-rata
nanopartikel 20 nm. Hamburan Raman (XRF) menunjukan puncak pada fase
Cu2O, sedangkan pada puncak merupakan fase CuO. Analisis EPR menunjukan
bahwa serbuk nanopartikel yang disintesis terdiri dari multiphase seperti CuO dan
Cu2O. Analisis UV-Vis menunjukan nilai pita energi yaitu 2,6, 2,3, dan 2,1 eV.
Analisis TEM menunjukan tidak adanya jejak unsur lain dari tembaga dan oksigen
serta rasio unsur pembentuk nanopartikel Cu2O. Analisis optik nonlinier
menunjukan intensitas SA dan RSA nanopartikel ukuran 532 nm.
Pada penelitian lainya, Chun-Hong Kuo, et al., (2007) mensintesis
CuSO4.5H2O dan sodium dodesil sulfat (SDS). Analsis XRD menunjukkan bahwa
Ukuran rata2 nanopartikel Cu2O masing-masing 40, 65, 100,230 dan 420 nm.
Karakterisasi optik menunjukan nanocube yang lebih kecil 100 nm dan menyerap
pada ukuran sekitar 490 nm, sementara nanocube lebih besar dari 200 nm
menampilkan pita absorpsi pada 515-525 nm. Hasil pita yang diperoleh dari
variasi ukuran nanopartikel Cu2O yaitu antara 2,36-2,5 eV.

5

Berdasarkan uraian diatas maka penulis tertarik untuk melanjutkan
penelitian mengenai sintesis dan karakterisasi sifat optik nanopartikel Cu2O
dengan judul penelitian “ Pengaruh Variasi Konsentrasi Pengendap Terhadap
Sifat Optik Nanopartikel

Cu2O Yang Disintesis Dengan Metode

Kopresipitasi ”

1.2. Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah
dalam penelitian ini adalah
1. Bagaimana

cara

pembuatan

nanopartikel

Cu2O

dengan

metode

kopresipitasi.
2. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi pengendap terhadap sifat optik
(absorbansi, transmitansi, dan band gap) nanopartikel Cu2O.
3. Bagaimanakah hasil karakterisasi nanopartikel Cu2O menggunakan FTIR,
XRD (X-Ray Diffractometer), SEM (Scanning Electron Microscopy),
Konduktivitas Listrik , dan UV-Vis Spektrofotometer,

1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini batasan masalah yang dibahas meliputi :
1. Bahan yang digunakan dalam sintesis nanopartikel Cu2O

adalah

Cu2SO4.5H2O
2. Pelarut yang digunakan isopropanol dan PVA (Polyvinil Alkohol)
3. Metode pembuatan sampel yang digunakan adalah metode kopresipitasi.

6

4. Bahan pengendap yang digunakan adalah NH4OH (Amonium Hidroksida)
dengan variasi konsentrasi pengendap 0,2 M, 0,6 M dan 1 M
5. Sampel dikarakterisasi dengan FTIR, XRD, SEM, Konduktivitas Listrik
dan UV-Vis.

1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah :
1. Mengetahui proses pembuatan nanopartikel Cu2O dengan metode
kopresipitasi berdasarkan variasi konsentrasi pengendap.
2. Mengetahi pengaruh variasi konsentrasi pengendap terhadap sifat optik
(absorbansi, transmitansi, dan band gap) nanopartikel Cu2O.
3. Mengetahui karakterisasi nanopartikel Cu2O dengan menggunakan FTIR,
XRD, SEM, Konduktivitas Listrik dan UV-Vis.

1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Mengaplikasikan teknik pembuatan nanopartikel Cu2O yang lebih murah
dan efisien. Metoda kopresipitasi digunakan karena waktu yang
dibutuhkan lebih sedikit dan proses yang cepat.
2. Memberikan peluang dalam aplikasi teknologi seperti fotokatalis, thin
film, aplikasi semikonduktor dan sel surya (photovoltaic).