Sintesis semikonduktor lapis tipis grafit/TIO2 dan modifikasinya secara surface sensitization dengan senyawa kompleks Mn(bpy)2Cl2

Oleh :
Pamularsih Ari Windu - M0300037 - Fak. MIPA

ABSTRAK Telah disintesis semikonduktor grafit/TiO2 yang dimodifikasi dengan senyawa kompleks Mn(bpy)2Cl2. Sintesis dilakukan melalui proses deposisi secara kimia (Chemical Bath Deposition) dari hidrolisis TiCl4 yang dibantu dengan HCl dan menggunakan surfaktan Cetyltrimethylammonium Bromide (CTABr) sebagai agen penghubung grafit-TiO2 dan sebagai pencetak pori. Modifikasi dilakukan dengan mendopingkan senyawa kompleks Mn(bpy)2Cl2 secara surface sensitization. Pengamatan dengan mikroskop optik menunjukkan bahwa secara fisik morfologi TiO2 yang menempel pada permukaan grafit berubah dengan bertambahnya [CTABr] yang digunakan saat sintesis. Penggunaan 4 mM CTABr menghasilkan pori yang masih teratur dengan bentuk misel yang masih sferis, dan pori makin tidak teratur pada [CTABr] 8, 12 dan 16 mM, yang dimungkinkan karena misel yang terjadi juga telah berubah dengan bertambahnya [CTABr]. Berdasarkan data isoterm adsorpsi N2 pada Surface Area Analyzer (SAA), dihasilkan karakteristik material mesopori dengan diameter pori rata-rata 40,04 – 54,06 Å. Analisis dengan difraksi sinar-X menunjukkan kristalinitas TiO2 yang cukup bagus dengan ukuran kristal rutil berkisar antara 9,667 - 11,878 nm dan anatase pada range 10,153 - 53,438 nm. Analisis kuantitatif XRD menunjukkan kemurnian TiO2 tertinggi diperoleh pada sintesis selama 4 hari dengan penggunaan 16 mM CTABr, yaitu 63,52% TiO2 rutil dan 36,11% anatase, dengan CTABr hanya tersisa 0,37%. Hasil analisis UV-Vis mendapatkan energi gap rata – rata TiO2 sebesar 3,744 + 0,096 eV. Analisis sifat fotoelektrokimia semikonduktor grafit/TiO2 menghasilkan efisiensi konversi foton ke arus listrik (%IPCE) maksimum dimiliki oleh sampel yang disintesis selama 4 hari dengan [CTABr] 16 mM, dengan % IPCE maksimum hingga +3%. Stabilitas fotoelektrokimia semikonduktor cukup bagus pada aplikasi penyinaran dengan panjang gelombang 300 nm. Modifikasi dengan senyawa kompleks Mn-bpy telah dapat sedikit merubah sifat dasar grafit/TiO2 yang disintesis. Penambahan dye (Mn(bpy-pts)2Cl2) terhadap semikonduktor telah dapat mengekspansikan kisaran respon panjang gelombang ke daerah visibel, yang tampak pada peningkatan %IPCE pada semikonduktor yang disintesis 4 hari dengan [CTABr] 16 mM. Setelah disensitisasi, %IPCE maksimum dapat mencapai + 9%. Energi gap grafit/TiO2/Mn-bpy rata – rata diperoleh sebesar 3,663 + 0,086 eV, dan stabilitas fotoelektrokimia relatif lebih bagus pada aplikasi penyinaran dengan panjang gelombang 415 nm.