Fotokatalis Semikonduktor Doping Logam

Keberadaan  industri  dan  produk  tekstil  di  suatu  negara  telah  banyak memberikan suatu keuntungan bagi negara itu sendiri,  antara lain berkurangnya angka pengangguran yang ada di masyarakat, meningkatnya pendapatan, dan hasil output dari industri itu sendiri. di Indonesia, baik industri tekstil maupun produk tekstil telah menjadi  industri  yang penting dan terbukti  mampu meningkatkan nilai perekonomian Indonesia

Dengan berkembangnya industri tekstil yang ada di Indonesia, produksi limbah zat warna tekstil pun semakin meningkat. Limbah ini memiliki peran yang besar  dalam  masalah  pencemaran  air  jika  limbah  tidak  diolah  terlebih  dahulu sebelum  dibuang  (Riswiyanto,2010).  Limbah  tekstil  tersebut  berasal  dari  proses pencelupan industri tekstil. Pada saat proses tersebut berlangsung, setidaknya zat warna menghasilkan sekitar 10-15% limbah. Pengolahan limbah industri tekstil sebelum  sampai  ke  saluran  pembuangan  akhir  sangat  penting  karena  akan berpengaruh dari segi estetika maupun perlindungan lingkungan.

Saat ini berbagai teknik atau metode penanggulangan limbah tekstil telah dikembangkan, diantaranya adalah metode adsorpsi. Namun metode ini ternyata kurang begiti efektif karena zar warna tekstil yang diadsopsi tersebut masih terakumulasi di dalam adsorben yang pada suatu saat nanti akan menimbulkan persoalan baru. Sebagai alternatif dikembangkan metode fotodegradasi dengan menggunakan bahan fotokatalis dan radiasi sinar ultraviolet. Dengan metode fotodegradasi ini, zat warna akan diurai menjadi komponen-komponen yang lebih sederhana yang lebih aman untuk lingkungan (Alinsafi ddk., 2007).

Fotokatalisis dimulai dengan terbentuknya pasangan elektron-hole (e dan h+) akibat adanya eksitasi dari pita valensi menuju pita konduksi. Eksitasi ini terjadi akibat adanya energi foton dari cahaya matahari. Eksitasi akan terjadi ketika panjang gelombang dari cahaya matahari tersebut sama atau melebihi dari energi celah pita yang dimiliki oleh material katalis tersebut. Penyinaran permukaan material yang bersifat semikonduktor, dalam hal ini TiO2 dan ZnO, akan menghasilkan pasangan elektron dan hole positif pada permukaannya (Dennie Widya, 2012)

Hal ini seperti yang terlihat pada Gambar.1 di bawah ini, yaitu skema sederhana terjadinya eksitasi elekron pada material semikonduktor ZnO doping  logam.

Baca juga:
Capture.PNG

Gambar 1. Skema sederhana eksitasi yang terjadi pada bahan semikonduktor

Jika suatu semikonduktor dikenai cahaya dengan energi (hv) yang sesuai, maka electron (e) pada pita valensi akan berpindah menuju pita konduksi, dan meninggalkan lubang positif (hole/h+) pada pita valensi. Sebagian besar pasangan elektron-hole (edan h+) akan rekombinasi kembali, baik dipermukaan ataupun di dalam bulk partikel. Namun, sebagian lain dari pasangan edan h+ dapat bertahan sampai permukaan semikonduktor dan pada akhirnya h+ dapat menginisiasi reksi oksidasi dan dilain pihak e akan menginisiasi reaksi reduksi zat kimia yang ada disekitar permukaan semikonduktor.  Reaksi oksidasi pada permukaan semikonduktor dapat berlangsung melalui donor elektron dari substrat ke h+. Reaksi oksidasi yang terjadi akan mengakibatkan terbentuknya gugus hidroksil radikal. Hidroksil radikal tersebut memiliki sifat oksidator kuat.

Doping merupakan salah satu teknik yang digunakan untuk mengontrol sifatsemikonduktor,dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor (dopan) ke dalam struktur semikonduktor, yaitu pada permukaan semikonduktor. Dopan dapat mempengaruhi sifat optik, magnetik, dan elektronik dari semikonduktor (Norris D., Efros, 2008). Beberapa logam dari jenis logam transisi mulai dikembangkan untuk modifikasi fotokatalis. Selain lebih menguntungkan secara ekonomis, logam dari jenis ini ternyata menunjukkan hasil yang sebanding dengan logam mulia. A. Bonanni (2007) menyatakan bahwa penggunaan logam transisi sebagai dopan dalam semikonduktor dapat meningkatkan sifat kemagnetan semikonduktor karena unsur-unsur tersebut memiliki elektron tidak berpasangan. Sehingga elektron dan hole yang dihasilkan akan semakin banyak. Seperti dopan Cu yang dapat berlaku sebagai sumber elektron sehingga meningkatkan produksi elektron sehingga dapat meningkatkan aktivital fotokatalis.

DAFTAR PUSTAKA

  • Alinsafi, A., F. Evenou, E.M. Abdulkarim, M.N. Pons, O. Zahraa, A. Benhammou, A.Nejmeddine. 2007. Treatment of textille of Industry Waste Water by Supported Photocatalysis. Dyes and pigments-Dye Pigment. 74(2): 439-445.
  • Bonanni A. 2007. Ferromagnetic nitride-based semiconductors doped with transition metals and rare earths. Semiconductor Science and Technology. 22: 41–56.
  • Norris D J., Efros A L., & Erwin S C. 2008. Doped Nanocrystals . Science , 319.
  • Riswiyanto, S., R. Bakri, and A. Titis. 2010. Degradasi fotokatalitik zat warna direct yellow dan direct violet dengan katalis tio2/agi -sinar UV. Valensi 2 (1) : 319 –324
Warung Sains Teknologi
Latest posts by Warstek Media (see all)

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *