PREPARASI DAN KARAKTERISASI SIFAT OPTIK NANOPARTIKEL CU2O DENGAN METODE KOPRESIPITAS.
PREPARASI DAN KARAKTERISASI SIFAT OPTIK NANOPARTIKEL
Cu 2 O DENGAN METODE KOPRESIPITASI
Oleh :
Sinta Marito Siagian
4102240007
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
i
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih
setia dan penyertaanNya yang selalu penulis rasakan dalam pengerjaan skripsi
yang berjudul “Preparasi dan karakterisasi sifat optik nanopartikel Cu 2O Dengan
metode kopresipitasi”, yang disusun untuk memperoleh gelar sarjana sains pada
jurusan FISIKA S-1 Universitas Negeri Medan.
Selama pengerjaan skripsi ini, penulis menyadari banyak mengalami
kesulitan dan hambatan, karena keterbatasan kemampuan dan pengalaman penulis
dalam menulis skripsi. Namun penulis bersyukur ada banyak bimbingan, saran,
motivasi, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak hingga akhirnya skripsi ini
dapat terselesaikan dengan baik.
Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada: Prof. Dr. Motlan, M.Sc , PhD selaku Dekan Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan, serta Prof.
Dr. Herbet Sipahutar, M.S, M.Sc selaku PD I, Dra. Eva Marlina Ginting, M.Si,
selaku dosen Pembimbing Akademik (PA) saya yang membimbing saya dalam
hal akademik perkuliahan, Drs. Pintor Simamora, M.Si, selaku Dosen
Pembimbing Skripsi yang telah memberi pengarahan, bimbingan dan bantuan
dalam menyelesaikan skripsi, Drs. Rahmatsyah, M.Si, Drs. Usler Simarmata,
M.Si, Dr. Ridwan Abdul Sani M.Si selaku dosen penguji saya, Seluruh Bapak dan
Ibu Dosen Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri
Medan , beserta Staf Administrasinya, Teristimewa buat Ayah tercinta J. Siagian,
S.pd dan Ibunda L.Panjaitan yang telah berjerih lelah dalam membantu penulis
demi keberhasilan dalam mencapai gelar Sarjana Sains, dukungan, nasehat dan
doa yang selalu mengiring hidupku. Serta Kakak-kakak saya Rina Fika Agustina
Siagian, Renty L. Siagain, Dewi Sartika Siagian, dan adik saya Jones P. Siagian
yang turut mendukung dalam doa dan semangat, Rekan-rekan seperjuangan
Nondik FISIKA 2010 dan teristimewa sahabat-sahabatku Vicky Panjaitan, Grace
Silitonga, Denria Sitindaon, Oripa Sitohang Juga kepada berton yang PS nya sama
dengan penulis, yang selalu ada disaat penulis sedang memerlukan dukungan,
v
semangat, nasehat dan arahan, Terimakasih buat “Jehova Nissi” small group
(K’Ika D yang membimbing kerohanianku, Oripa, kak Era yang selau berdoa
untuk saya). Terimakasih buat adik kelompok yang manis-manis “Faithful” small
group (Alvrina Novita Silaban, Rina Silaban, Selloh Padang) buat doa dan
perhatiannya, Teman pengurus UKMKP UNIMED Periode 2014 (B’Hutri , Sonti,
Dewi Melda, Tuti, K’Dosma, Evi, Oripa, Nova, Roni) dan terkhusus untuk temanteman LITBANG (Ricky, Vinve, Amoy, Helma, Eko) Terimakasih buat
penguatan yang diberikan, serta masa-masa sulit maupun canda tawa yang kita
lalui bersama dalam pengerjaan skripsi, Saudara serumah yang selalu memberi
dukungan dan semangat (Maya, judika), serta teman-teman saya yang tidak bisa
dituliskan nama nya satu persatu.
Semoga bantuan dan jasa baik yang telah diberikan kepada penulis
mendapat balasan dari Tuhan Yang Maha Esa. Penulis menyadari bahwa skripsi
ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik
dan saran yang bersifat membangun guna penyempurnaan skripsi ini dimasa
mendatang. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memperkaya wawasan bagi
para pembaca umumnya dan penulis pada khususnya.
Medan, Juli 2014
Sinta Marito Siagian
NIM. 4102240007
iii
PREPARASI DAN KARAKTERISASI SIFAT OPTIK NANOPARTIKEL
Cu2O DENGAN METODE KOPRESIPITASI
Sinta Marito Siagian (NIM 4102240007)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan nanopartikel
Cu2O dengan menggunakan metode kopresipitasi, untuk mengetahui pengaruh
suhu terhadap sifat optik yang dikarakterisasi dengan menggunakan UV-Vis, serta
untuk mengetahui ukuran material dengan menggunakan XRD melalui rumus
scharer
Metode penelitian ini dilakukan dengan cara memperoleh Nanopartikel
Cu2O dari bahan CuSO4.5H2O sebanyak 5gr, kemudian dicampurkan dengan
larutan isopropanol 33ml dengan menggunakan magnetik stirer selama 2 jam.
Selama pencampuran berlangsung kemudian ditetesi dengan NH4OH . setelah itu
di sentrifuse untuk memisahkan endapan nya lalu dicuci dengan aquabides.
Kemudian dilakukan pemanasan selama 3 jam, setelah dipanaskan sampel digerus
dengan menggunakan mortal dan alu, Kemudian dikarakterisasi dengan
menggunakan Spektorfotometer UV-VIS untuk mengetahui nilai absorbansi,
transmitansi, bandgap nya dan XRD untuk mengetahui struktur ukuran partikel
dengan rumus scharer dari sampel tersebut berdasarkan variasi suhu yang telah
dibuat pada saat proses sintesis.
Hasil penelitian menunjukan bahwa dengan metode kopresipitasi
dihasilkan nanopartikel berbentuk serbuk, Dari hasil pengujian XRD diperoleh
ukuran partikel nya berbeda-beda setiap variasi suhunya, suhu 300oC yaitu 53 nm,
325oC yaitu 36 nm, 350oC yaitu 46 nm, 375oC yaitu 58 nm, 400oC yaitu 41 nm,
sementara hasil Uv-Vis menunjukan nilai Absorbansi : suhu 300oC yaitu 1,4778,
325oC yaitu 1,5361, 350oC yaitu 1,3497, 375oC yaitu 1,2823, 400oC yaitu 1,2765,
diperoleh dengan adanya peningkatan suhu, absorbansi menurun. Transmitansi :
suhu 300oC yaitu 72.1%, 325oC yaitu 64,8, 350oC yaitu 49,1%, 375oC yaitu
38,1%, 400oC yaitu 57,7% diperoleg bahwa peningkatan suhu mengakibatkan
nilai transmitansi juga cenderung menurun . Dan Bandgap : suhu 300oC yaitu
5,669 , 325oC yaitu 5,443, 350oC yaitu 4,578, 375oC yaitu 4,055, 400oC yaitu
5,730. Berdasarkan hasil yang diperoleh bahwa ukuran kristalin dari Cu2O
tersebut sudah berukuran dibawah 100 nm
KATA KUNCI : kopresipitasi, Cu2O (Cuprous Oxide), nanopartikel, UV-VIS
vi
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Halaman
i
Abstrak
ii
Kata Pengantar
iii
Daftar Isi
vii
Daftar Gambar
x
Daftar Tabel
xi
Daftar Lampiran
xii
BAB I. PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang Masalah
1
1.2 Batasan Masalah
4
1.3 Rumusan Masalah
4
1.4 Tujuan Penelitian
4
1.5 Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1. Nanopartikel
6
2.1.1 sifat keunggulan material berukuran nano
7
2.2 Tembaga (Cu)
9
2.2.1Sifat tembaga (Cu)
9
2.3 Cupprus okside (Cu2O)
11
2.4 Semikonduktor
12
2.4.1 Semikonduktor Cu2O (Cuprous dioxide)
13
2.4.2 Semikonduktor Tipe P
13
2.5 Metode sintesis nanopartikel
15
2.5.1 Metode Kopresipitasi
16
2.5.2 Metoda Mikroemulsi
18
2.5.3 Sintesis Menggunakan Cetakan (Templated Synthesis)
18
2.5.4 Metoda Sol-Gel
19
vii
2.6 Nanopartikel Semikonduktor Organik
20
2.7 Spektofotometri
20
2.7.1 spektrofotometer UV-Vis
21
2.7.2 Spektrum UV, VIS, UV-VIS dan IR
22
2.7.3 Proses Absorbsi Cahaya pada Spektrofotometri
23
2.8 Sifat Optik Bahan
24
2.9 XRD (X-Ray Diffraction)
25
BAB III. METODE PENELITIAN
27
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
27
3.2. Alat dan Bahan
27
3.2.1.Alat Penelitian
27
3.2.2. Bahan Penelitian
28
3.3 Prosedur Penelitian
28
3.3.1. Sintesis Nanopartikel Cu2O
28
3.3.2. Karakterisasi Nanopartikel Cu2O menggunakan UV-Vis
30
3.3.3 Karakterisasi Nanopartikel Cu2O menggunakan XRD
31
3.5. Diagram Alir Penelitian
32
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
33
4.1. Hasil Penelitian
33
4.1.1. Sintesis Naopartikel Cu2O
33
4.1.2 Hasil Pengujian XRD (X-Ray Difraction).
36
4.1.3 Hasil Karakterisasi UV-Vis
42
4.1.3.1 Absorbansi
42
4.1.3.2 Transmitansi
45
4.1.3.3 Band Gap
47
4.2 Pembahasan
48
4.2.1 XRD (X-Ray Diffraction)
48
4.2.2 Pengaruh Suhu Pemanasan
50
4.2.2.1 Absorbansi
50
viii
4.2.2.2 Transmitansi
51
4.2.2.3 Bandgap
53
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
54
5.1. Kesimpulan
54
5.2. Saran
55
DAFTAR PUSTAKA
56
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Tembaga(I) Oksida
11
Gambar.2.2 Struktur kristal.
14
Gambar 2.3. Semikonduktor tipe P
15
Gambar.2.4.Spektrofotometer UV-Vis
22
Gambar.2.5. Spektrum UV
22
0
Gambar 4.1 Sampel dengan suhu 300 C
32
Gambar 4.2 Sampel dengan suhu 3250C
33
Gambar 4.3 Sampel dengan suhu 3500C
33
Gambar 4.4 Sampel dengan suhu 3750C
34
Gambar 4.5 Sampel dengan suhu 4000C
34
Gambar 4.6 Grafik XRD dengan suhu 3000C
0
36
Gambar 4.7 Grafik XRD dengan suhu 325 C
37
Gambar 4.8 Grafik XRD dengan suhu 3500C
38
Gambar 4.9 Grafik XRD dengan suhu 3750C
39
Gambar 4.10 Grafik XRD dengan suhu 4000C
40
Gambar 4.11 Grafik absorbansi 3000C
42
0
Gambar 4.12 Grafik absorbansi 325 C
43
Gambar 4.13 Grafik absorbansi 3500C
43
Gambar 4.14 Grafik absorbansi 3750C
44
Gambar 4.15 Grafik absorbansi 4000C
44
Gambar 4.16 Grafik transmitansi 3000C
45
Gambar 4.17 Grafik transmitansi 3250C
45
0
Gambar 4.18 Grafik transmitansi 350 C
46
Gambar 4.19 Grafik transmitansi 3750C
46
Gambar 4.20 Grafik transmitansi 4000C
47
Gambar 4.20 Diagram ukuran partikel terhadap suhu
49
Gambar 4.21 Diagram Absorbansi terhadap suhu
50
Gambar 4.22 Diagram Transmitansi terhadap suhu
52
Gambar 4.23 Diagram Bandgap terhadap suhu
53
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Karakteristik tembaga
10
Tabel 2.2. Senyawaan yang dibentuk oleh tembaga
10
Tabel 2.3.Karakteristik Cu2O
11
Tabel 3.1.Waktu penelitian
28
Tabel.3.2.Alat penelitian
29
Tabel.3.3.Bahan penelitian
29
Tabel 4.1 Analisis data puncak XRD untuk suhu 3000C
37
Tabel 4.2 Analisis data puncak XRD untuk suhu 3250C
38
Tabel 4.3 Analisis data puncak XRD untuk suhu 3500C
39
Tabel 4.4 Analisis data puncak XRD untuk suhu 3750C
40
Tabel 4.5 Analisis data puncak XRD untuk suhu 4000C
41
Tabel 4.6 Hasil perhitungan Bandgap
47
Tabel 4.7 Hasil data Uv-Vis
48
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Data Hasil Pengukuran XRD
58
Lampiran 2. Perhitungan Diameter Partikel
76
Lampiran 3. Data Hasil Karakterisasi UV-VIS
77
Lampiran 4. Perhitungan Nilai Absorbansi
87
Lampiran 5. Dokumentasi Penelitian
88
Lampiran 5. Surat Ijin Penelitian
94
Lampiran 6. Surat Balasan Penelitian
96
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah
Nanoteknologi adalah ilmu yang mempelajari, menciptakan dan
merekayasa material berskala nanometer dimana terjadi sifat baru. Kata
nanoteknologi berasal dari kata nanometer (nm) sama dengan seperseribu
micrometer, seper satu milyar meter atau seper seratus ribu dari diameter rambut
manusia. Dalam terminology ilmiah, ukuran partikel nano berarti 10-9. Pada
tingkat nano banyak terjadi perubahan sifat fisik dan sifat kimia dari atom
penyusunnya.
Perkembangan nanoteknologi terus dilakukan oleh para peneliti dari dunia
akademik maupun dari dunia industri. Para peneliti seolah berlomba untuk
mewujudkan karya baru dalam dunia nanoteknologi. Salah satu bidang yang
menarik
minat
banyak
peneliti
adalah
pengembangan
metode
sintesis
nanopartikel. 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.
Orang umumnya ingin memahami lebih mendalam mengapa nanopartikel dapat
memiliki sifat atau fungsi yang berbeda dari material sejenis dalam ukuran besar
(bulk) (Abdullah, 2008). Dimana Nanomaterials dibuat untuk membawa inovasi
yang signifikan dan kemajuan bagi masyarakat serta manfaat untuk kesehatan
manusia dan lingkungan (Amiruddin, M.A.,dkk, 2013).
sintesis nanopartikel dapat dilakukan dalam fasa padat, cair, maupun gas
serta terdapat 2 metode sintesis nanopartikel yaitu sintesis secara fisika dan kimia.
Proses sintesis secara fisika yaitu terjadi pemecahan material besar menjadi
material berukuran nanometer, atau penggabungan material berukuran sangat
kecil seperti kluster, menjadi partikel berukuran nanometer tanpa mengubah sifat
bahan. Sedangkan proses sintesis secara kimia melibatkan reaksi kimia dari
1
2
material awal yang menghasilkkan material lain yang berukuran nanometer.
(Panggabean, K.A, 2012)
Metode sintesis nanopartikel sangat mempengaruhi ukuran, bentuk beserta
distribusi ukuran partikel yang dihasilkan, ikatan kimia pada permukaan partikel
dan sifat lainnya. Oleh sebab itu peneliti memilih metode kopresipitasi untuk
mensintesis partikel nano Cu2O. Kelebihan metode kopresipitasi dibandingkan
dengan metode yang lain adalah metode kopresipitasi memiliki proses yang
sederhana dan dapat menghasilkan partikel yang berukuran butir sangat kecil
(Rahmawati, S.,2011). Dan Untuk lebih mendapatkan material yang secara
makroskopis unggul dan efisien dari segi sifat listrik maupun optisnya, maka
modifikasi dan analisis nano memegang peranan yang penting.
Salah satu material yang disintesa menjadi partikel berukuran nano adalah
Cuprous Oxide (Cu2O). Sebab Semikonduktor Cuprous Oxide (Cu2O) merupakan
salah satu semikonduktor paling ‘tua’ yang pernah dikenal. Semikonduktor ini
telah dipertimbangkan sebagai material yang menjanjikan untuk pembuatan
aplikasi sel surya dengan biaya rendah (Timuda, G.E.,2006). Cuprous oxide
memiliki band gap sekitar 2,0 eV yang merupakan rentang yang bisa diterima
untuk konversi energi surya. Kehadiran pelarut dalam sintesis partikel nano juga
sangat penting dalam mengontrol morfologi dan ukuran partikel, dan berperan
dalam proses nukleasi serta dapat menstabilkan pertumbuhan partikel yang
membatasi adanya aglomerassi, serta mudah dilakukan dalam proses sintesis.
Serta
Keberadaan
agen
pengendap
pada
metode
kopresipitasi
sangat
mempengaruhi ukuran partikel dari material yang akan disintesis oleh sebab itu
lah peneliti menggunakan agen pengendap NH4OH. (Nofianti, R.D.,dkk.,2007).
Karakterisasi optik merupakan salah satu metode karakterisasi yang
digunakan pada material, terutama material semikonduktor. Beberapa sifat optik
yang berguna bisa didapatkan dari karakterisasi optik ini, antara lain absorbansi,
transmitansi, koefisien peredaman, dan band gap. Penentuan nilai band gap
merupakan salah satu langkah penting karena menjadi salah satu parameter utama
dalam menentukan aplikasi yang sesuai untuk suatu material semikonduktor.
(Maddu, A.,2010).
3
Timuda, G.E.,(2006) karakterisasi optik lapisan semikonduktor Cu2O yang
dibuat dengan metode deposisi kimia, nilai transmitansi setelah annealing 1000C
berubah menjadi 116,681% nilai transmitansi sebelum annealing. Dan, nilai
transmitansi setelah annealing 2000C berubah menjadi 119,674% nilai
transmitansi sebelum annealing Pada daerah panjang gelombang 650 nm, nilai
reflektansi setelah dipanaskan pada 1000C menjadi 56,834% nilai reflektansi awal
sebelum dipanaskan). Sedangkan nilai reflektansi setelah dipanaskan pada 2000C
menjadi 49,423% nilai reflektansi awal Pada daerah panjang gelombang 650 nm,
setelah dilakukan annealing dengan suhu 1000C , nilai absorbansi berubah
menjadi 57,730% nilai awal Sampel setelah annealing 2000C menunjukkan nilai
absorbansi 47,230% nilai awal pada panjang gelombang ini.
Joan, M.R., (2011) telah mensintesis Cu2O dengan metode deposisi kimia
Deposisi dan sifat film tipis oksida tembaga disiapkan oleh perendaman berturut
substrat kaca dalam larutan NaOH pada suhu 70 ° C dan kompleks tembaga ( 25 °
C ) telah dipelajari dan dipanaskan dengan suhu 200 ,300, 400OC, diperoleh
Celah pita optik film , yang diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV VIS , terletak di 1,73-2,40.
Kuo, C.H., (2007) telah mensintesis Cu2O dengan lima perbedaan ukuran
yaitu 40 sampai 450 nm dimana
Karakterisasi optik menunjukkan bahwa
nanocubes lebih kecil dari 100 nm menyerap pada ~ 490 nm, sementara
nanocubes lebih besar dari 200 nm menampilkan pita serapan pada 515-525 nm.
Fitur tambahan penyerapan diamati di daerah merah dan dekat-inframerah untuk
lebih besar Cu2O nanocubes karena efek hamburan cahaya. Sintesis yang
sederhana dan cepat pada monodispersed nanocubes Cu2O harus diadakan
pemeriksaan lebih lanjut dari berbagai sifat sebagai fungsi dari ukuran nanokristal
tersebut.
Berdasarkan uraian diatas, maka penulis akan melanjutkan penelitian
mengenai sintesis nanopartikel Cu2O dengan larutan pengendap yang digunakan
adalah NH4OH pada suhu anneling atau pemanasan 3000C, 325oC, 350oC, 375oC
dan 4000C dengan mengetahui sifat optis . Dengan demikian judul penelitian ini
4
adalah “Preparasi dan Karakterisasi Sifat Optik Nanopartikel Cu2O dengan
Metode Kopresipitasi”
1.2.
Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup yang jelas berdasarkan uraian yang telah
dikemukakan pada latar belakang di atas, maka penulis membatasi permasalahan
sebagai berikut :
1. Karakterisasi yang dilakukan adalah sifat optik (band gap, transmitansi,
absorbansi )
2. Suhu pemanasan yang digunakan adalah 3000C, 325oC, 350oC, 375oC dan
4000C
3. Bahan dasar yang digunakan adalah (CuSO4.5H2O) dengan pelarut
isopropanol
1.3.
Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka rumusan masalah
dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah cara pembuatan nanopartikel Cu2O dengan metode
kopresipitasi?
2. Bagaimankah pengaruh suhu pemanasan terhadap sifat optik nanopartikel
Cu2O?
1.4.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui
cara
pembuatan
nanopartikel
Cu2O
dengan
metode
kopresipitasi
2. Mengetahui pengaruh suhu pemanasan terhadap sifat optik nanopartikel
Cu2O.
5
1.5.
Manfaat Penelitian
Berdasarkan sifat-sifat sampel yang diperoleh pada hasil penelitian ini
diharapkan dapat bermanfaat untuk membuat suatu material yang dapat digunakan
sebagai thin film, aplikasi semikonduktor, sel surya, serta bermanfaat juga sebagai
sumber informasi kepada masyarakat.
54
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan mengenai pengaruh suhu terhadap
sifat optis nanopartikel , maka dapat disimpulkan :
1. Hasil sintesis nanopartikel dengan metode kopresipitasi dengan beberapa
variasi suhu menghasilkan serbuk yang warna nya juga berbeda-beda setiap
variasinya
2. Dari hasil pengujian XRD diperoleh ukuran partikel nya berbeda-beda setiap
variasi suhunya, suhu 300oC yaitu 53 nm, 325oC yaitu 36 nm, 350oC yaitu 46
nm, 375oC yaitu 58 nm, 400oC yaitu 41 nm.
3. Dari hasil pengujian UV-Vis diperoleh nilai absorbansi, transmitansi dan
energi gap setiap variasi suhunya.
Absorbansi : suhu 300oC yaitu 1,4778, 325oC yaitu 1,5361, 350oC yaitu
1,3497, 375oC yaitu 1,2823, 400oC yaitu 1,2765.
Transmitansi : suhu 300oC yaitu 72.1%, 325oC yaitu 64,8, 350oC yaitu
49,1%, 375oC yaitu 38,1%, 400oC yaitu 57,7%.
Bandgap : suhu 300oC yaitu 5,669 , 325oC yaitu 5,443, 350oC yaitu
4,578, 375oC yaitu 4,055, 400oC yaitu 5,730
5.2 Saran
Untuk mengetahui lebih dalam tentang karakterisasi sifat optik Cu 2O dengan
metode kopresipitasi disarankan untuk :
1. Untuk
penelitian
selanjutnya,
dalam
sintesis
lapisan
Cu2O
dapat
menggunakan variasi lainnya, misalnya variasi waktu pada saat proses
pemanasan.
54
55
2. Memvariasikan waktu stirrer saat melakukan pencampuran bahan
3. Menggunakan metode yang sama maupun dengan metode yang berbeda
dengan modifikasi yang lain, karena makin banyak metode yang digunakan
makin banyak pula pilihan yang dapat diambil ketika akan membuat
semikonduktor. Selain itu dengan makin banyaknya metode yang dilakukan,
kemungkinan akan didapat sifat-sifat lain yang diperlukan untuk aplikasinya.
4. Memvariasikan pelarut yang digunakan
56
DATAR PUSTAKA
Abdullah, M., Virgius, Yudistira., Nirmin, Khairurrijal, (2008), Sintesis
Nanomaterial, Jurnal Nanosains & Nanoteknologi 1: 33-57
Amiruddin, M.A.,dan Taufikurrohmah, T.,(2013), Sintesis Dan Karakterisasi
Nanopartikel Emas Menggunakan Matriks Bentonit Sebagai Material
Peredam Radikal Bebas Dalam Kosmetik, Journal of Chemistry Vol. 2,
No. 1
Elektronika dasar, (2013), semikonduktor tipe P dan tipe n
http://elektronika
dasar.web.id/teori-elektronika/semiconductor-tipe-pdan-tipe-n/ (4 desember 2013)
Fernandez, B.R.(2011), Sintesis Nanopartikel, Pascasarjana Universitas Andalas.
Padang
Fitri, A.,(2012). Sintesis nanopartikel TIO2 Fasa Rutile dengan metode
kopresipitasi., skripsi, FMIPA, Unimed, MEDAN
Johan, M.R., Suan1, M.S.,Hawari, N.L., Ay Ching, H.,(2011) Annealing Effects
on the Properties
of Copper Oxide Thin Films Prepared by Chemical
Deposition, Journal Department of Mechanical Engineering 6 (2011)
6094 – 6104
Kuo,C.H., Chen,C.H., and Huang,M.H.,(2007) Seed-Mediated Synthesis of
Monodispersed Cu2O Nanocubes with Five Different Size Ranges from
40 to 420 nm. 17: 3773–3780
Lestari, V., (2009), struktur dan karakterisasi optic lapisan semikonduktor Cu2O
(Cuprous oxide) hasil deposisi elektrokimia., Skripsi, IPB, Bogor.
Montja, D.A., (2012), Sintesis dan Karakterisasi Struktur dan Optis Nanopartikel
ZnO Didop Mg Menggunakan Metode Kopresipitasi., Skripsi, UI,
Medan.
Maddu,
A.,(2010) Pengaruh Ketebalan terhadap Sifat Optik Lapisan
Semikonduktor Cu2O yang Dideposisikan dengan Metode Chemical
Bath Deposition (CBD), jurnal Fisika.IPB.Vol. 28
Nofianti, R.D.,dkk.,(2007) Sintesis Nanopartikel Ni1-XZnxFe2O4 Dengan Metode
Kopresipitasi, jurnal Fisika. ITS. Akreditasi LIPI Nomor : 536/D/2007
Nursahanah, I., Sutanto, H., Muhlisin, Z., Nurdianik, S., dan Nursanti, I.,(2012)
Sintesis Nanopartikel Cerium Oxide Menggunakan Metode Presipitasi
Dan Sifat Optiknya, Jurnal Fisika. 15: 1410-9662
56
57
Panggabean, K.A., (2012), Preparasi dan karakterisasi Nanopartikel ZnO dengan
Metode Sol-Gel Berdasarkan variasi pelarut., Skripsi, FMIPA, Unimed,
Medan
Rahmawati.,S, Prasetyoko.,D Ediati.,R (2011) Sintesis Partikel Nano Cao Dengan
Metode Kopresipitasi Dan Karakterisasinya, jurnal Kimia Institut
Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Riyadi, W.,(2009). Macam Spektrofotometri dan Perbedaannya Vis,UV, dan IR.
http://blogspot.com/2009/07/
Macam_
Spektrofotometri_
dan_
Perbedaannya _Vis,UV, dan IR.html
Saputra,D.(2006), Pengaruh Suhu Pemanasan Terhadap Sifat Optik Lapisan Tipis
MnS Yang Ditumbuhkan Dengan Metode Chemical Bath Deposition.,
Skripsi, FMIPA, IPB, Bogor
Sattler, D.A., (2011), hand book of nanophysic nanoparticles and quantum dot.,
International Standard Book Number-13: 978-1-4200-7545-8
Seran, E.,(2011). http://www. Pengertian Dasar Spektrofotometer Vis, UV, UVVis .htm (diakses 14 juli 2013)
Timuda, G.E. (2006), Karakterisasi Optik Lapisan Semikonduktor Cu2O Yang
Dibuat Dengan Metode Deposisi Kimia., Skripsi, FMIPA, IPB, Bogor.
Wikipedia, (2013), Tembaga ( Cu), http://id.wikipedia.org/wiki/Tembaga (Cu)
(diakses 14 juli2013) http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/optimasinanopartikel-untuk-aplikasi-komersial/htm
Wikipedia,(2013) Copper (I) Oxide, http://en.wikipedia.org/wiki/Copper(I)_oxide
(diakses pada 04 desember 2013)
Yue-jun, W., Kang-gen, Z.,(2012), Effect of OH- on Morphology of Cu2O
Particles Prepared Through reduction of Cu(II) by Glucose,
Journal.Cent.South Univ. 19:2125-2129
57
Cu 2 O DENGAN METODE KOPRESIPITASI
Oleh :
Sinta Marito Siagian
4102240007
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
i
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih
setia dan penyertaanNya yang selalu penulis rasakan dalam pengerjaan skripsi
yang berjudul “Preparasi dan karakterisasi sifat optik nanopartikel Cu 2O Dengan
metode kopresipitasi”, yang disusun untuk memperoleh gelar sarjana sains pada
jurusan FISIKA S-1 Universitas Negeri Medan.
Selama pengerjaan skripsi ini, penulis menyadari banyak mengalami
kesulitan dan hambatan, karena keterbatasan kemampuan dan pengalaman penulis
dalam menulis skripsi. Namun penulis bersyukur ada banyak bimbingan, saran,
motivasi, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak hingga akhirnya skripsi ini
dapat terselesaikan dengan baik.
Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada: Prof. Dr. Motlan, M.Sc , PhD selaku Dekan Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan, serta Prof.
Dr. Herbet Sipahutar, M.S, M.Sc selaku PD I, Dra. Eva Marlina Ginting, M.Si,
selaku dosen Pembimbing Akademik (PA) saya yang membimbing saya dalam
hal akademik perkuliahan, Drs. Pintor Simamora, M.Si, selaku Dosen
Pembimbing Skripsi yang telah memberi pengarahan, bimbingan dan bantuan
dalam menyelesaikan skripsi, Drs. Rahmatsyah, M.Si, Drs. Usler Simarmata,
M.Si, Dr. Ridwan Abdul Sani M.Si selaku dosen penguji saya, Seluruh Bapak dan
Ibu Dosen Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri
Medan , beserta Staf Administrasinya, Teristimewa buat Ayah tercinta J. Siagian,
S.pd dan Ibunda L.Panjaitan yang telah berjerih lelah dalam membantu penulis
demi keberhasilan dalam mencapai gelar Sarjana Sains, dukungan, nasehat dan
doa yang selalu mengiring hidupku. Serta Kakak-kakak saya Rina Fika Agustina
Siagian, Renty L. Siagain, Dewi Sartika Siagian, dan adik saya Jones P. Siagian
yang turut mendukung dalam doa dan semangat, Rekan-rekan seperjuangan
Nondik FISIKA 2010 dan teristimewa sahabat-sahabatku Vicky Panjaitan, Grace
Silitonga, Denria Sitindaon, Oripa Sitohang Juga kepada berton yang PS nya sama
dengan penulis, yang selalu ada disaat penulis sedang memerlukan dukungan,
v
semangat, nasehat dan arahan, Terimakasih buat “Jehova Nissi” small group
(K’Ika D yang membimbing kerohanianku, Oripa, kak Era yang selau berdoa
untuk saya). Terimakasih buat adik kelompok yang manis-manis “Faithful” small
group (Alvrina Novita Silaban, Rina Silaban, Selloh Padang) buat doa dan
perhatiannya, Teman pengurus UKMKP UNIMED Periode 2014 (B’Hutri , Sonti,
Dewi Melda, Tuti, K’Dosma, Evi, Oripa, Nova, Roni) dan terkhusus untuk temanteman LITBANG (Ricky, Vinve, Amoy, Helma, Eko) Terimakasih buat
penguatan yang diberikan, serta masa-masa sulit maupun canda tawa yang kita
lalui bersama dalam pengerjaan skripsi, Saudara serumah yang selalu memberi
dukungan dan semangat (Maya, judika), serta teman-teman saya yang tidak bisa
dituliskan nama nya satu persatu.
Semoga bantuan dan jasa baik yang telah diberikan kepada penulis
mendapat balasan dari Tuhan Yang Maha Esa. Penulis menyadari bahwa skripsi
ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik
dan saran yang bersifat membangun guna penyempurnaan skripsi ini dimasa
mendatang. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memperkaya wawasan bagi
para pembaca umumnya dan penulis pada khususnya.
Medan, Juli 2014
Sinta Marito Siagian
NIM. 4102240007
iii
PREPARASI DAN KARAKTERISASI SIFAT OPTIK NANOPARTIKEL
Cu2O DENGAN METODE KOPRESIPITASI
Sinta Marito Siagian (NIM 4102240007)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan nanopartikel
Cu2O dengan menggunakan metode kopresipitasi, untuk mengetahui pengaruh
suhu terhadap sifat optik yang dikarakterisasi dengan menggunakan UV-Vis, serta
untuk mengetahui ukuran material dengan menggunakan XRD melalui rumus
scharer
Metode penelitian ini dilakukan dengan cara memperoleh Nanopartikel
Cu2O dari bahan CuSO4.5H2O sebanyak 5gr, kemudian dicampurkan dengan
larutan isopropanol 33ml dengan menggunakan magnetik stirer selama 2 jam.
Selama pencampuran berlangsung kemudian ditetesi dengan NH4OH . setelah itu
di sentrifuse untuk memisahkan endapan nya lalu dicuci dengan aquabides.
Kemudian dilakukan pemanasan selama 3 jam, setelah dipanaskan sampel digerus
dengan menggunakan mortal dan alu, Kemudian dikarakterisasi dengan
menggunakan Spektorfotometer UV-VIS untuk mengetahui nilai absorbansi,
transmitansi, bandgap nya dan XRD untuk mengetahui struktur ukuran partikel
dengan rumus scharer dari sampel tersebut berdasarkan variasi suhu yang telah
dibuat pada saat proses sintesis.
Hasil penelitian menunjukan bahwa dengan metode kopresipitasi
dihasilkan nanopartikel berbentuk serbuk, Dari hasil pengujian XRD diperoleh
ukuran partikel nya berbeda-beda setiap variasi suhunya, suhu 300oC yaitu 53 nm,
325oC yaitu 36 nm, 350oC yaitu 46 nm, 375oC yaitu 58 nm, 400oC yaitu 41 nm,
sementara hasil Uv-Vis menunjukan nilai Absorbansi : suhu 300oC yaitu 1,4778,
325oC yaitu 1,5361, 350oC yaitu 1,3497, 375oC yaitu 1,2823, 400oC yaitu 1,2765,
diperoleh dengan adanya peningkatan suhu, absorbansi menurun. Transmitansi :
suhu 300oC yaitu 72.1%, 325oC yaitu 64,8, 350oC yaitu 49,1%, 375oC yaitu
38,1%, 400oC yaitu 57,7% diperoleg bahwa peningkatan suhu mengakibatkan
nilai transmitansi juga cenderung menurun . Dan Bandgap : suhu 300oC yaitu
5,669 , 325oC yaitu 5,443, 350oC yaitu 4,578, 375oC yaitu 4,055, 400oC yaitu
5,730. Berdasarkan hasil yang diperoleh bahwa ukuran kristalin dari Cu2O
tersebut sudah berukuran dibawah 100 nm
KATA KUNCI : kopresipitasi, Cu2O (Cuprous Oxide), nanopartikel, UV-VIS
vi
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Halaman
i
Abstrak
ii
Kata Pengantar
iii
Daftar Isi
vii
Daftar Gambar
x
Daftar Tabel
xi
Daftar Lampiran
xii
BAB I. PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang Masalah
1
1.2 Batasan Masalah
4
1.3 Rumusan Masalah
4
1.4 Tujuan Penelitian
4
1.5 Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1. Nanopartikel
6
2.1.1 sifat keunggulan material berukuran nano
7
2.2 Tembaga (Cu)
9
2.2.1Sifat tembaga (Cu)
9
2.3 Cupprus okside (Cu2O)
11
2.4 Semikonduktor
12
2.4.1 Semikonduktor Cu2O (Cuprous dioxide)
13
2.4.2 Semikonduktor Tipe P
13
2.5 Metode sintesis nanopartikel
15
2.5.1 Metode Kopresipitasi
16
2.5.2 Metoda Mikroemulsi
18
2.5.3 Sintesis Menggunakan Cetakan (Templated Synthesis)
18
2.5.4 Metoda Sol-Gel
19
vii
2.6 Nanopartikel Semikonduktor Organik
20
2.7 Spektofotometri
20
2.7.1 spektrofotometer UV-Vis
21
2.7.2 Spektrum UV, VIS, UV-VIS dan IR
22
2.7.3 Proses Absorbsi Cahaya pada Spektrofotometri
23
2.8 Sifat Optik Bahan
24
2.9 XRD (X-Ray Diffraction)
25
BAB III. METODE PENELITIAN
27
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
27
3.2. Alat dan Bahan
27
3.2.1.Alat Penelitian
27
3.2.2. Bahan Penelitian
28
3.3 Prosedur Penelitian
28
3.3.1. Sintesis Nanopartikel Cu2O
28
3.3.2. Karakterisasi Nanopartikel Cu2O menggunakan UV-Vis
30
3.3.3 Karakterisasi Nanopartikel Cu2O menggunakan XRD
31
3.5. Diagram Alir Penelitian
32
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
33
4.1. Hasil Penelitian
33
4.1.1. Sintesis Naopartikel Cu2O
33
4.1.2 Hasil Pengujian XRD (X-Ray Difraction).
36
4.1.3 Hasil Karakterisasi UV-Vis
42
4.1.3.1 Absorbansi
42
4.1.3.2 Transmitansi
45
4.1.3.3 Band Gap
47
4.2 Pembahasan
48
4.2.1 XRD (X-Ray Diffraction)
48
4.2.2 Pengaruh Suhu Pemanasan
50
4.2.2.1 Absorbansi
50
viii
4.2.2.2 Transmitansi
51
4.2.2.3 Bandgap
53
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
54
5.1. Kesimpulan
54
5.2. Saran
55
DAFTAR PUSTAKA
56
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Tembaga(I) Oksida
11
Gambar.2.2 Struktur kristal.
14
Gambar 2.3. Semikonduktor tipe P
15
Gambar.2.4.Spektrofotometer UV-Vis
22
Gambar.2.5. Spektrum UV
22
0
Gambar 4.1 Sampel dengan suhu 300 C
32
Gambar 4.2 Sampel dengan suhu 3250C
33
Gambar 4.3 Sampel dengan suhu 3500C
33
Gambar 4.4 Sampel dengan suhu 3750C
34
Gambar 4.5 Sampel dengan suhu 4000C
34
Gambar 4.6 Grafik XRD dengan suhu 3000C
0
36
Gambar 4.7 Grafik XRD dengan suhu 325 C
37
Gambar 4.8 Grafik XRD dengan suhu 3500C
38
Gambar 4.9 Grafik XRD dengan suhu 3750C
39
Gambar 4.10 Grafik XRD dengan suhu 4000C
40
Gambar 4.11 Grafik absorbansi 3000C
42
0
Gambar 4.12 Grafik absorbansi 325 C
43
Gambar 4.13 Grafik absorbansi 3500C
43
Gambar 4.14 Grafik absorbansi 3750C
44
Gambar 4.15 Grafik absorbansi 4000C
44
Gambar 4.16 Grafik transmitansi 3000C
45
Gambar 4.17 Grafik transmitansi 3250C
45
0
Gambar 4.18 Grafik transmitansi 350 C
46
Gambar 4.19 Grafik transmitansi 3750C
46
Gambar 4.20 Grafik transmitansi 4000C
47
Gambar 4.20 Diagram ukuran partikel terhadap suhu
49
Gambar 4.21 Diagram Absorbansi terhadap suhu
50
Gambar 4.22 Diagram Transmitansi terhadap suhu
52
Gambar 4.23 Diagram Bandgap terhadap suhu
53
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Karakteristik tembaga
10
Tabel 2.2. Senyawaan yang dibentuk oleh tembaga
10
Tabel 2.3.Karakteristik Cu2O
11
Tabel 3.1.Waktu penelitian
28
Tabel.3.2.Alat penelitian
29
Tabel.3.3.Bahan penelitian
29
Tabel 4.1 Analisis data puncak XRD untuk suhu 3000C
37
Tabel 4.2 Analisis data puncak XRD untuk suhu 3250C
38
Tabel 4.3 Analisis data puncak XRD untuk suhu 3500C
39
Tabel 4.4 Analisis data puncak XRD untuk suhu 3750C
40
Tabel 4.5 Analisis data puncak XRD untuk suhu 4000C
41
Tabel 4.6 Hasil perhitungan Bandgap
47
Tabel 4.7 Hasil data Uv-Vis
48
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Data Hasil Pengukuran XRD
58
Lampiran 2. Perhitungan Diameter Partikel
76
Lampiran 3. Data Hasil Karakterisasi UV-VIS
77
Lampiran 4. Perhitungan Nilai Absorbansi
87
Lampiran 5. Dokumentasi Penelitian
88
Lampiran 5. Surat Ijin Penelitian
94
Lampiran 6. Surat Balasan Penelitian
96
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah
Nanoteknologi adalah ilmu yang mempelajari, menciptakan dan
merekayasa material berskala nanometer dimana terjadi sifat baru. Kata
nanoteknologi berasal dari kata nanometer (nm) sama dengan seperseribu
micrometer, seper satu milyar meter atau seper seratus ribu dari diameter rambut
manusia. Dalam terminology ilmiah, ukuran partikel nano berarti 10-9. Pada
tingkat nano banyak terjadi perubahan sifat fisik dan sifat kimia dari atom
penyusunnya.
Perkembangan nanoteknologi terus dilakukan oleh para peneliti dari dunia
akademik maupun dari dunia industri. Para peneliti seolah berlomba untuk
mewujudkan karya baru dalam dunia nanoteknologi. Salah satu bidang yang
menarik
minat
banyak
peneliti
adalah
pengembangan
metode
sintesis
nanopartikel. 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.
Orang umumnya ingin memahami lebih mendalam mengapa nanopartikel dapat
memiliki sifat atau fungsi yang berbeda dari material sejenis dalam ukuran besar
(bulk) (Abdullah, 2008). Dimana Nanomaterials dibuat untuk membawa inovasi
yang signifikan dan kemajuan bagi masyarakat serta manfaat untuk kesehatan
manusia dan lingkungan (Amiruddin, M.A.,dkk, 2013).
sintesis nanopartikel dapat dilakukan dalam fasa padat, cair, maupun gas
serta terdapat 2 metode sintesis nanopartikel yaitu sintesis secara fisika dan kimia.
Proses sintesis secara fisika yaitu terjadi pemecahan material besar menjadi
material berukuran nanometer, atau penggabungan material berukuran sangat
kecil seperti kluster, menjadi partikel berukuran nanometer tanpa mengubah sifat
bahan. Sedangkan proses sintesis secara kimia melibatkan reaksi kimia dari
1
2
material awal yang menghasilkkan material lain yang berukuran nanometer.
(Panggabean, K.A, 2012)
Metode sintesis nanopartikel sangat mempengaruhi ukuran, bentuk beserta
distribusi ukuran partikel yang dihasilkan, ikatan kimia pada permukaan partikel
dan sifat lainnya. Oleh sebab itu peneliti memilih metode kopresipitasi untuk
mensintesis partikel nano Cu2O. Kelebihan metode kopresipitasi dibandingkan
dengan metode yang lain adalah metode kopresipitasi memiliki proses yang
sederhana dan dapat menghasilkan partikel yang berukuran butir sangat kecil
(Rahmawati, S.,2011). Dan Untuk lebih mendapatkan material yang secara
makroskopis unggul dan efisien dari segi sifat listrik maupun optisnya, maka
modifikasi dan analisis nano memegang peranan yang penting.
Salah satu material yang disintesa menjadi partikel berukuran nano adalah
Cuprous Oxide (Cu2O). Sebab Semikonduktor Cuprous Oxide (Cu2O) merupakan
salah satu semikonduktor paling ‘tua’ yang pernah dikenal. Semikonduktor ini
telah dipertimbangkan sebagai material yang menjanjikan untuk pembuatan
aplikasi sel surya dengan biaya rendah (Timuda, G.E.,2006). Cuprous oxide
memiliki band gap sekitar 2,0 eV yang merupakan rentang yang bisa diterima
untuk konversi energi surya. Kehadiran pelarut dalam sintesis partikel nano juga
sangat penting dalam mengontrol morfologi dan ukuran partikel, dan berperan
dalam proses nukleasi serta dapat menstabilkan pertumbuhan partikel yang
membatasi adanya aglomerassi, serta mudah dilakukan dalam proses sintesis.
Serta
Keberadaan
agen
pengendap
pada
metode
kopresipitasi
sangat
mempengaruhi ukuran partikel dari material yang akan disintesis oleh sebab itu
lah peneliti menggunakan agen pengendap NH4OH. (Nofianti, R.D.,dkk.,2007).
Karakterisasi optik merupakan salah satu metode karakterisasi yang
digunakan pada material, terutama material semikonduktor. Beberapa sifat optik
yang berguna bisa didapatkan dari karakterisasi optik ini, antara lain absorbansi,
transmitansi, koefisien peredaman, dan band gap. Penentuan nilai band gap
merupakan salah satu langkah penting karena menjadi salah satu parameter utama
dalam menentukan aplikasi yang sesuai untuk suatu material semikonduktor.
(Maddu, A.,2010).
3
Timuda, G.E.,(2006) karakterisasi optik lapisan semikonduktor Cu2O yang
dibuat dengan metode deposisi kimia, nilai transmitansi setelah annealing 1000C
berubah menjadi 116,681% nilai transmitansi sebelum annealing. Dan, nilai
transmitansi setelah annealing 2000C berubah menjadi 119,674% nilai
transmitansi sebelum annealing Pada daerah panjang gelombang 650 nm, nilai
reflektansi setelah dipanaskan pada 1000C menjadi 56,834% nilai reflektansi awal
sebelum dipanaskan). Sedangkan nilai reflektansi setelah dipanaskan pada 2000C
menjadi 49,423% nilai reflektansi awal Pada daerah panjang gelombang 650 nm,
setelah dilakukan annealing dengan suhu 1000C , nilai absorbansi berubah
menjadi 57,730% nilai awal Sampel setelah annealing 2000C menunjukkan nilai
absorbansi 47,230% nilai awal pada panjang gelombang ini.
Joan, M.R., (2011) telah mensintesis Cu2O dengan metode deposisi kimia
Deposisi dan sifat film tipis oksida tembaga disiapkan oleh perendaman berturut
substrat kaca dalam larutan NaOH pada suhu 70 ° C dan kompleks tembaga ( 25 °
C ) telah dipelajari dan dipanaskan dengan suhu 200 ,300, 400OC, diperoleh
Celah pita optik film , yang diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV VIS , terletak di 1,73-2,40.
Kuo, C.H., (2007) telah mensintesis Cu2O dengan lima perbedaan ukuran
yaitu 40 sampai 450 nm dimana
Karakterisasi optik menunjukkan bahwa
nanocubes lebih kecil dari 100 nm menyerap pada ~ 490 nm, sementara
nanocubes lebih besar dari 200 nm menampilkan pita serapan pada 515-525 nm.
Fitur tambahan penyerapan diamati di daerah merah dan dekat-inframerah untuk
lebih besar Cu2O nanocubes karena efek hamburan cahaya. Sintesis yang
sederhana dan cepat pada monodispersed nanocubes Cu2O harus diadakan
pemeriksaan lebih lanjut dari berbagai sifat sebagai fungsi dari ukuran nanokristal
tersebut.
Berdasarkan uraian diatas, maka penulis akan melanjutkan penelitian
mengenai sintesis nanopartikel Cu2O dengan larutan pengendap yang digunakan
adalah NH4OH pada suhu anneling atau pemanasan 3000C, 325oC, 350oC, 375oC
dan 4000C dengan mengetahui sifat optis . Dengan demikian judul penelitian ini
4
adalah “Preparasi dan Karakterisasi Sifat Optik Nanopartikel Cu2O dengan
Metode Kopresipitasi”
1.2.
Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup yang jelas berdasarkan uraian yang telah
dikemukakan pada latar belakang di atas, maka penulis membatasi permasalahan
sebagai berikut :
1. Karakterisasi yang dilakukan adalah sifat optik (band gap, transmitansi,
absorbansi )
2. Suhu pemanasan yang digunakan adalah 3000C, 325oC, 350oC, 375oC dan
4000C
3. Bahan dasar yang digunakan adalah (CuSO4.5H2O) dengan pelarut
isopropanol
1.3.
Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka rumusan masalah
dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah cara pembuatan nanopartikel Cu2O dengan metode
kopresipitasi?
2. Bagaimankah pengaruh suhu pemanasan terhadap sifat optik nanopartikel
Cu2O?
1.4.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui
cara
pembuatan
nanopartikel
Cu2O
dengan
metode
kopresipitasi
2. Mengetahui pengaruh suhu pemanasan terhadap sifat optik nanopartikel
Cu2O.
5
1.5.
Manfaat Penelitian
Berdasarkan sifat-sifat sampel yang diperoleh pada hasil penelitian ini
diharapkan dapat bermanfaat untuk membuat suatu material yang dapat digunakan
sebagai thin film, aplikasi semikonduktor, sel surya, serta bermanfaat juga sebagai
sumber informasi kepada masyarakat.
54
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan mengenai pengaruh suhu terhadap
sifat optis nanopartikel , maka dapat disimpulkan :
1. Hasil sintesis nanopartikel dengan metode kopresipitasi dengan beberapa
variasi suhu menghasilkan serbuk yang warna nya juga berbeda-beda setiap
variasinya
2. Dari hasil pengujian XRD diperoleh ukuran partikel nya berbeda-beda setiap
variasi suhunya, suhu 300oC yaitu 53 nm, 325oC yaitu 36 nm, 350oC yaitu 46
nm, 375oC yaitu 58 nm, 400oC yaitu 41 nm.
3. Dari hasil pengujian UV-Vis diperoleh nilai absorbansi, transmitansi dan
energi gap setiap variasi suhunya.
Absorbansi : suhu 300oC yaitu 1,4778, 325oC yaitu 1,5361, 350oC yaitu
1,3497, 375oC yaitu 1,2823, 400oC yaitu 1,2765.
Transmitansi : suhu 300oC yaitu 72.1%, 325oC yaitu 64,8, 350oC yaitu
49,1%, 375oC yaitu 38,1%, 400oC yaitu 57,7%.
Bandgap : suhu 300oC yaitu 5,669 , 325oC yaitu 5,443, 350oC yaitu
4,578, 375oC yaitu 4,055, 400oC yaitu 5,730
5.2 Saran
Untuk mengetahui lebih dalam tentang karakterisasi sifat optik Cu 2O dengan
metode kopresipitasi disarankan untuk :
1. Untuk
penelitian
selanjutnya,
dalam
sintesis
lapisan
Cu2O
dapat
menggunakan variasi lainnya, misalnya variasi waktu pada saat proses
pemanasan.
54
55
2. Memvariasikan waktu stirrer saat melakukan pencampuran bahan
3. Menggunakan metode yang sama maupun dengan metode yang berbeda
dengan modifikasi yang lain, karena makin banyak metode yang digunakan
makin banyak pula pilihan yang dapat diambil ketika akan membuat
semikonduktor. Selain itu dengan makin banyaknya metode yang dilakukan,
kemungkinan akan didapat sifat-sifat lain yang diperlukan untuk aplikasinya.
4. Memvariasikan pelarut yang digunakan
56
DATAR PUSTAKA
Abdullah, M., Virgius, Yudistira., Nirmin, Khairurrijal, (2008), Sintesis
Nanomaterial, Jurnal Nanosains & Nanoteknologi 1: 33-57
Amiruddin, M.A.,dan Taufikurrohmah, T.,(2013), Sintesis Dan Karakterisasi
Nanopartikel Emas Menggunakan Matriks Bentonit Sebagai Material
Peredam Radikal Bebas Dalam Kosmetik, Journal of Chemistry Vol. 2,
No. 1
Elektronika dasar, (2013), semikonduktor tipe P dan tipe n
http://elektronika
dasar.web.id/teori-elektronika/semiconductor-tipe-pdan-tipe-n/ (4 desember 2013)
Fernandez, B.R.(2011), Sintesis Nanopartikel, Pascasarjana Universitas Andalas.
Padang
Fitri, A.,(2012). Sintesis nanopartikel TIO2 Fasa Rutile dengan metode
kopresipitasi., skripsi, FMIPA, Unimed, MEDAN
Johan, M.R., Suan1, M.S.,Hawari, N.L., Ay Ching, H.,(2011) Annealing Effects
on the Properties
of Copper Oxide Thin Films Prepared by Chemical
Deposition, Journal Department of Mechanical Engineering 6 (2011)
6094 – 6104
Kuo,C.H., Chen,C.H., and Huang,M.H.,(2007) Seed-Mediated Synthesis of
Monodispersed Cu2O Nanocubes with Five Different Size Ranges from
40 to 420 nm. 17: 3773–3780
Lestari, V., (2009), struktur dan karakterisasi optic lapisan semikonduktor Cu2O
(Cuprous oxide) hasil deposisi elektrokimia., Skripsi, IPB, Bogor.
Montja, D.A., (2012), Sintesis dan Karakterisasi Struktur dan Optis Nanopartikel
ZnO Didop Mg Menggunakan Metode Kopresipitasi., Skripsi, UI,
Medan.
Maddu,
A.,(2010) Pengaruh Ketebalan terhadap Sifat Optik Lapisan
Semikonduktor Cu2O yang Dideposisikan dengan Metode Chemical
Bath Deposition (CBD), jurnal Fisika.IPB.Vol. 28
Nofianti, R.D.,dkk.,(2007) Sintesis Nanopartikel Ni1-XZnxFe2O4 Dengan Metode
Kopresipitasi, jurnal Fisika. ITS. Akreditasi LIPI Nomor : 536/D/2007
Nursahanah, I., Sutanto, H., Muhlisin, Z., Nurdianik, S., dan Nursanti, I.,(2012)
Sintesis Nanopartikel Cerium Oxide Menggunakan Metode Presipitasi
Dan Sifat Optiknya, Jurnal Fisika. 15: 1410-9662
56
57
Panggabean, K.A., (2012), Preparasi dan karakterisasi Nanopartikel ZnO dengan
Metode Sol-Gel Berdasarkan variasi pelarut., Skripsi, FMIPA, Unimed,
Medan
Rahmawati.,S, Prasetyoko.,D Ediati.,R (2011) Sintesis Partikel Nano Cao Dengan
Metode Kopresipitasi Dan Karakterisasinya, jurnal Kimia Institut
Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Riyadi, W.,(2009). Macam Spektrofotometri dan Perbedaannya Vis,UV, dan IR.
http://blogspot.com/2009/07/
Macam_
Spektrofotometri_
dan_
Perbedaannya _Vis,UV, dan IR.html
Saputra,D.(2006), Pengaruh Suhu Pemanasan Terhadap Sifat Optik Lapisan Tipis
MnS Yang Ditumbuhkan Dengan Metode Chemical Bath Deposition.,
Skripsi, FMIPA, IPB, Bogor
Sattler, D.A., (2011), hand book of nanophysic nanoparticles and quantum dot.,
International Standard Book Number-13: 978-1-4200-7545-8
Seran, E.,(2011). http://www. Pengertian Dasar Spektrofotometer Vis, UV, UVVis .htm (diakses 14 juli 2013)
Timuda, G.E. (2006), Karakterisasi Optik Lapisan Semikonduktor Cu2O Yang
Dibuat Dengan Metode Deposisi Kimia., Skripsi, FMIPA, IPB, Bogor.
Wikipedia, (2013), Tembaga ( Cu), http://id.wikipedia.org/wiki/Tembaga (Cu)
(diakses 14 juli2013) http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/optimasinanopartikel-untuk-aplikasi-komersial/htm
Wikipedia,(2013) Copper (I) Oxide, http://en.wikipedia.org/wiki/Copper(I)_oxide
(diakses pada 04 desember 2013)
Yue-jun, W., Kang-gen, Z.,(2012), Effect of OH- on Morphology of Cu2O
Particles Prepared Through reduction of Cu(II) by Glucose,
Journal.Cent.South Univ. 19:2125-2129
57