Dalam penelitian ini, modifikasi nanostruktur titanium dioksida (TiO2) dengan menggunakan mineral ilmenit (FeTiO3) sebagai prekursor alam melalui proses ekstraksi hidrometalurgi, hidrolisis, hidrotermal dan pasca-hidrotermal dikaji. Studi ini mencakup perbandingan modifikasi nanostruktur titanium dioksida dari sintesis (residu ilmenit), komersial (P-25 Degussa) dan hasil ekstraksi ilmenit (titanium oxosulfat) dengan proses perlakuan yang sama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil pengolahan mineral ilmenit berupa residu dan filtrat (titanium oxosulfat) dapat digunakan sebagai prekusor alternatif untuk memodifikasi nanostruktur titanium dioksida. Analisis struktur mikro berupa morfologi menunjukkan bahwa precursor dari residu ilmenit hanya dapat membentuk nanostruktur berupa nanosheet TiO2 sedangkan prekursor dari titanium oxosulfat dapat membentuk nanotube TiO2 dengan struktur tube dapat terjaga sama seperti struktur tube yang dibentuk dari prekursor komersial. Hasil analisis struktur kristal bahwa ketika residu dan titanium oxosulfat tersebut dilakukan melalui proses hidrotermal dan pasca-hidrotermal maka fase yang diperoleh anatase TiO2, natrium titanat dan fase Fe2O3. Hasil tersebut menunjukkan bahwa masih adanya pengotor (Fe) dalam nanostruktur TiO2. Lebih lanjut, peningkatan temperatur proses hidrotermal hingga 150°C mendorong peningkatan kristalinitas TiO2 dari 19,19 menjadi 25,75 nm, seiring dengan peningkatan kristalinitas TiO2 menyebabkan energi celah pita menurun dari 3,11 menjadi 3,02 eV mendekati energi ruah TiO2. Hasil perubahan mulai dari morfologi nanopartikel menjadi nanotube TiO2 dengan struktur tube yang terjaga, kristalinitas yang tinggi dan sifat optik yaitu energi celah pita yang rendah mampu meningkatkan efisiensi degradasi sekitar 96,50%, sedangkan uji fotokatalitik dengan menggunakan cahaya tampak pada nanostruktur TiO2 yang terbaik pada sampel nanotube TiO2 prekursor alam dan nanosheet TiO2 dengan efisiensi degradasi sebesar 97,96 dan 98,34%. Hal ini menunjukkan bahwa hasil pengolahan mineral ilmenit mampu membentuk nanostruktur TiO2 yang memiliki karakteristik morfologi, sifat struktur kristal dan sifat optik serta perfoma fotokatalitik yang mendekati karakteristik nanostuktur TiO2 komersial.
In this study, nanostructure modification of titanium dioxide (TiO2) by using mineral ilmenite (FeTiO3) as a natural precursor through hydrometallurgical extraction, hydrolysis, hydrothermal, and post-hydrothermal extraction processes were studied. This study includes a comparison of the modified titanium dioxide nanostructure from synthetic (ilmenite residue), commercial (P-25 Degussa), and extracted ilmenite (titanium oxosulphate) with the same treatment process. The results showed that the ilmenite mineral processing results in residue and filtrate (titanium oxosulphate) could be used as alternative precursors to modify titanium dioxide nanostructures. Microstructure analysis in the form of morphology showed that the precursor of ilmenite residu could only form nanostructures in the form of TiO2 nanosheets. In contrast, precursors of titanium oxosulphate can form TiO2 nanotubes, with the tube structure being maintained the same as the tube structure formed from commercial precursors. The results of the crystal structure analysis showed that when the residue and titanium oxosulphate were carried out by hydrothermal and post-hydrothermal processes, the phases obtained were TiO2 anatase, sodium titanate, and Fe2O3 phases. These results indicate that there are still impurities (Fe) in the TiO2 nanostructure. Furthermore, an increase in the hydrothermal process temperature up to 150°C led to an increase in the crystallinity of TiO2 from 19.19 to 25.75 nm, along with an increase in the crystallinity of TiO2 causing the bandgap energi to decrease from 3.11 to 3.02 eV approaching the bulk energi of TiO2. The results of changes ranging from nanoparticle morphology to TiO2 nanotubes with a well-maintained tube structure, high crystallinity, and optical properties, namely low bandgap energi, can increase the degradation efficiency by about 96.50%. while the photocatalytic test using visible light on TiO2 nanostructures was the best on samples of natural precursor TiO2 nanotubes and TiO2 nanosheets with degradation efficiency of 97.96 and 98.34%. This shows that the processing of ilmenite minerals can form TiO2 nanostructures with morphological characteristics, crystal structure properties, optical properties, and photocatalytic performance that are close to the characteristics of commercial TiO2 nanostructures. |
D-Ahmad Fauzi.pdf :: Unduh