Degradasi Fotokatalisis Zat Warna dalam Pelarut Air Menggunakan Fotokatalisis Oksida Logam

Percobaan IV

Degradasi Fotokatalisis Zat Warna dalam Pelarut Air
Menggunakan Fotokatalisis Oksida Logam

I.                    Tujuan Percobaan

1.      Memahami prinsip degradasi fotokatalisis menggunakan bahan semikonduktor

2.      Membandingkan efektivitas degradasi fotokatalisis zat warna menggunakan oksida logam

3.      Memahami kesadaran terhadap lingkungan dan alternatif pengolahan limbah yang bersifat ramah lingkungan dan tidak mahal

II.                  Pendahuluan

      Fotokatalisis didefinisikan sebagai kombinasi proses fotokimia dan katalisis, yaitu proses transformasi kimia yang menggunakan foton sebagai sumber energi dan katalis pemercepat laju transformasi. Proses tersebut didasarkan pada kemampuan ganda suatu material semikonduktor (misalnya TiO₂, ZnO, Fe₂O₃, CdS, ZnS) untuk menyerap foton dan melakukan reaksi transformasi pada antar muka material simultan.

      TiO₂ adalah material semikonduktor yang mempunyai energi celah pita (band-gap energy) 3,2 eV. Saat partikel koloid TiO₂ mengalami fotoeksitasi (λ<380 nm) dihasilkan elektron, e^- dan muatan positif yang disebut hole, h⁺ sesuai dengan persamaan reaksi berikut:

                                                           TiO₂ + hv                 e^- + h⁺

      Secara berurutan, elektron dan hole memungkinkan berlangsungnya reaksi yang bersifat reduktif dan oksidatif pada antar muka material semikonduktor. Dalam pelarut air, oksigen terlarut bertindak sebagai penangkap elektron, sementara air akan bereaksi dengaan hole menghasilkan radikal OH sebagaimana reaksi berikut:

                              H₂O + h⁺                  .OH + H⁺

      Radikal OH mempunyai potensial redoks yang cukup tinggi  ≈2,8 V sehingga bersifat sangat oksidatif. Hal ini memungkinkan radikal OH untuk segera bereaksi dengan senyawa organik atau anorganik yang berada dalam air (fotodegradasi). Degradasi total polutan organik ini akan menghasilkan CO₂, H₂O, dan asam mineral (mineralisasi sempurna).

Sumber : Buku Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik II, Lab. Kimia Anorganik, FMIPA UGM, Yogyakarta