A.D.Rosanti , et al.
PENGARUH VARIASI KONSENTRASI UREA TERHADAP FOTOAKTIVITAS MATERIAL FOTOKATALIS N/TiO 2 UNTUK PENJERNIHAN LIMBAH BATIK TENUN IKAT KEDIRI
Aulia Dewi Rosanti * , Anggita R.K Wardani, Eva Umi Latifah Program Studi Kimia, Universitas Islam Kadiri, Kediri
* email: aulia.dewi.r@uniska-kediri.ac.id
Received 11 February 2020 Accepted 14 May 2020

## Abstrak
Fotokatalis merupakan suatu proses transformasi senyawa kimia yang dibantu oleh adanya material katalis dan cahaya. Teknologi fotokatalis sering digunakan untuk mengolah air  polutan  maupun  limbah  pewarna  tekstil.  Pembuatan  kain  pada  industri  tenun  ikat  di Bandar Kidul-Kediri menggunakan pewarna sintetis yang  menghasilkan limbah sehingga dapat  mencemari  lingkungan.  Pada  penelitian  ini  telah  disintesis  N/TiO 2 menggunakan metode wet  impregnation (impregnasi  basah)  untuk  menjernihkan  limbah  batik  tenun Kediri. Sintesis dilakukan dengan mereaksikan TiO 2 yang dilarutkan ke dalam Aqua DM dan urea  dengan variasi konsentrasi 1;2;3;4;5 %(b/b)(N/Ti). Berdasarkan hasil karakterisasi diketahui bahwa semakin besar konsentrasi urea yang ditambahkan, material N/TiO 2 yang dihasilkan  memiliki  ukuran  kristal  dan band  gap (Eg)  yang  semakin  kecil.  Selain  itu, permukaan  yang  dihasilkan  pada  N/TiO 2 5%(b/b)    lebih  teratur  atau  homogen  apabila dibandingkan  dengan  TiO 2 undoped ..  Berdasarkan  hasil  uji  aktifitas  fotokatalis  N/TiO 2 terhadap limbah batik tenun diketahui  bahwa  material katalis  dengan  hasil limbah paling jernih adalah material dengan konsentrasi urea paling besar, yaitu N/TiO 2 5%(b/b). Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi yang ditambahkan maka fotoaktivitas yang dihasilkan akan semakin besar
Kata Kunci : Fotokatalis;TiO 2 ;N/TiO 2 ; Limbah batik tenun ikat.

## Abstract
Photocatalyst  is  a  process  transformation  of  chemical  compounds  under  UV irradiation  in  the  presence  of  catalyst  material.  Photocatalyst  technology  is  often  used  to treat pollutant water or textile waste. The fabric making in the Tenun ikat industry in Bandar Kidul-Kediri uses synthetic dyes which produce waste which can pollute the environment. The effect  of variations  of concentration of urea  on synthesis of  N/TiO 2 material  by  wet impregnation  in order to purify the batik weaving waste in Kediri had been studied. The synthesis of N/TiO 2 was done by mixing TiO 2 in aqua DM and urea with the variation of concentration  1,2,3,4  and  5%  (w/w)  (N/Ti).  Based  on  the  characterization  results,  it  is known that the more concentration of urea added, the N/TiO 2 material has a smaller crystal size and a smaller band gap (Eg). In addition, the surface produced at N/TiO 2 5%(w/w) is more even or homogeneous when compared to undoped TiO 2 . Based on the results of the N/TiO 2 photocatalyst  activity  test  on  woven  batik  waste,  it  is  known  that  the  catalyst material with the clearest waste results is the material with the highest urea concentration, which is  N/TiO 2 5%(w/w). This shows that the more concentration added the greater the photoactivity produced.
Key words : Photocatalyst;TiO 2 ; N/TiO 2 ; woven batik waste.
A.D.Rosanti , et al.

## Pendahuluan
Bandar  Kidul  Kediri  merupakan desa  yang  terkenal  dengan  sebutan kampung  wisata  tenun  ikat  dikarenakan desa  Bandar  Kidul  memiliki  banyak pengrajin  tenun  ikat.  Tenun  Ikat  ATBM merupakan  singkatan  dari  Alat  Tenun Bukan  Mesin.  (Condro  dan  Banindro 2014).  Pembuatan  Kain  Tenun  Ikat  tidak lepas  dengan  penggunaan  zat  pewarna. Zat  perwarna  yang  digunakan  dapat berupa zat warna alami maupun zat warna sintetis.  Zat  warna  yang  digunakan  pada kerajinan  tenun  ikat  di  Bandar  Kidul adalah zat warna sintetis.
Jenis  zat  pewarna  sintetis  yang digunakan terdiri dari cat indigo, cat soga, cat naphtol, cat rapid, cat indanthrene, cat basis,  cat  proison,  indigosol,  dan  prada (Sari,  2014).  Zat    warna    sintetis merupakan  zat  warna  yang  berasal  dari zat-zat    kimia  tertentu.    Zat  pewarna sintesis sangat berbahaya apabila dibuang ke lingkungan sekitar, disamping mengganggu ekosistem tanah  juga dapat mengganggu
kehidupan sosial
dikarenakan  baunya  yang  menyengat sehingga mengganggu kehidupan masyarakat  sekitar  (Sitanggang,  2017) (Prastiwi,  2017).  Selama  ini  limbah  hasil pewarnaan  tenun  ikat  hanya  dibuang  dan dikubur di tanah tanpa ada perlakuan lebih lanjut,  sehingga  sangat  mengganggu lingkungan dan masyarakat sekitar.
Salah  satu  metode  penjernihan limbah tekstil adalah dengan menggunakan  fotokatalis  (Tussa’adah, 2015).  Fotokatalis  merupakan  proses reaksi  kimia  yang  dibantu  oleh  radiasi sinar  UV  dan  katalis  semikonduktor (Agustina et  al ,  2016;  So et  al ,  2002).
Fotokatalis dapat digunakan untuk mengolah  air  polutan  maupun  limbah tekstil(Agustina et al ,  2016).
Katalis  yang  sering  digunakan sebagai  semikonduktor  untuk  fotokatalis adalah TiO 2 , dikarenakan TiO 2 merupakan bahan  kimia  yang  ramah  lingkungan, murah dan mudah didapat(Hoffman et al .
2013;  Rosanti  2014).  TiO 2 mempunyai energy  celah  pita  sebesar  3,2  eV  dimana energy celah pita ini berhubungan dengan maksimal  serapan  panjang  gelombang  di daerah  UV  yang  bekisar  mulai  350-400 nm  sehingga  dalam  aplikasinya  efisiensi pemanfaatan sinar matahari kurang maksimal karena hanya 4-5% spectra dari sinar  matahari  berada  pada  daerah  UV, sedangkan  45%  spectra  berada  di  daerah sinar tampak(Garcia et al ,  2003; Hu et al . 2007;  Rosanti,    2014).  Oleh  karena  itu perlu dilakukan modifikasi  material  TiO 2 untuk  mempersempit  celah  pita  sehingga dapat meningkatkan respon terhadap sinar tampak(Rosanti,  2014).    Modifikasi material  TiO 2 dapat  dilakukan  dengan menambahkan atau mengembankan unsur lain  ke  dalam  TiO 2 yang  biasa  disebut doping (Rosanti, 2014).
Modifikasi  semikonduktor  TiO 2 dapat  dilakukan  dengan  menambahkan unsur  lain  baik  logam  maupun  non logam(Rosanti,  2014).  Doping  unsur logam  dapat  berupa  unsur-unsur  dari golongan  unsur  logam  transisi  yaitu  besi (Fe),  tembaga  (Cu),  nikel  (Ni),  kromium (Cr),  kobalt  (Co),  seng  (Zn),  vanadium (V),  dan  mangan  (Mn)(Abazović et  al . 2009;  Rosanti  2014)  maupun  unsur  non logam  seperti  nitrogen  (N),  belerang  (S), karbon  (C),  fosfor  (P),  boron  (B),  fluor (F),  iodin  (I),  klor  (Cl)  dan  bromin (Br)(Rosanti, 2014; Zaleska, 2008).
Beberapa penelitian yang membuktikan bahwa doping dapat meningkatkan  efektivitas  dari  fotokatalis yaitu penelitian Poluakan et al ,  2015 telah berhasil mendegradasi zat warna remazol yellow menggunakan TiO 2 doping Karbon Aktif.  Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan  menunjukkan  bahwa  TiO 2 doping karbon aktif mampu mendegradasi remazol  yelow dalam  jumlah  yang  lebih banyak  dibandingkan  TiO 2 -Zeolit  pada beberapa  konsentrasi remazol  yellow . Prosentase remazol  yellow terdegradasi oleh  TiO 2 -zeolit  yang  tertinggi  sebesar 83%  pada  konsentrasi  awal  20  ppm  dan
A.D.Rosanti , et al.
untuk
TiO 2 -karbon aktif mampu mendegradasi sampai 95% pada
konsentrasi awal 30 ppm.
Penelitian yang telah dilakukan oleh
Wardhani et  al (Wardhani,  Bahari,  and
Khunur 2016) tentang aktifitas fotokatalitik  beads  TiO 2 -N/Zeolit-kitosan pada fotodegradasi metilen biru, menunjukkan bahwa pendopingan N pada TiO 2 dapat  menurunkan  energi band  gap TiO 2 dan  dengan  adanya  dopan  N  dapat meningkatkan degradasi metilen biru serta dengan ditambahkannya pengemban zeolit  lebih  meningkatkan  degradasi metilen biru.
Pada penelitian ini dilakukan sintesis fotokatalis  N/TiO 2 untuk  aplikasi ke limbah batik tenun ikat Kediri dengan menggunakan  Urea  sebagai  sumber  dari N.  Pemilihan  Urea  sebagai  sumber N(nitrogen)  pada  penelitian  ini  sebagai unsur doping dikarenakan  urea  mampu didapatkan  secara  mudah  di  pasaran  dan lebih murah sehingga
dapat mempermudah
pengrajin
untuk mendapatkan  bahan  tersebut.  Sedangkan pemilihan  unsur  N  dikarenakan  N merupakan  unsur  non  logam  yang  paling efektif karena ukurannya  yang tidak jauh berbeda  dengan  oksigen  dan  energi ionisasinya  yang  kecil  (Kusumawardani, 2009).
Penelitian  ini  dilakukan  untuk mengetahui  pengaruh  konsentrasi  urea pada  sintesis  N/TiO 2 menggunakan metode wet  impregnation (impregnasi basah)  dalam  penjernihan  limbah  batik tenun Kediri . Diharapkan dengan penelitian  ini  dapat  diketahui  konsentrasi optimum  urea  yang  diperlukan  untuk penjernihan limbah sehingga dapat membantu industri tenun ikat Kediri untuk mengolah limbah tersebut sebelum dibuang ke lingkungan.

## Metodologi
Pada  penelitian  ini  terdiri  dari  3 (tiga)  tahap  yaitu  tahap  sintesis  TiO 2 undoped dan  N/TiO 2 dengan  variasi
konsentrasi  urea  (b/b)  serta  karakterisasi material.
Karakterisasi  material  dilakukan dengan  menggunakan  XRD  ( X-Ray Diffractometer) ,  DRS  UV-Vis( Diffuse Reflectance  Spectrophotometer UV-Vis) dan  SEM  EDX  ( Spectroscopy  Scanning
Elektron Microscopy with Energy
Dispersive  X  Ray) ,  tahap  terakhir  adalah uji  aktivitas  fotoaktivitas  material  hasil sintesis  terhadap  penjernihan  limbah pewarna tenun ikat.
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah aqua DM
(Bratachem).  Bahan  bahan  kimia  lain yang  digunakan  diantaranya  memiliki kualitas  pro  analysis  dari  Merck  yaitu TiO 2 dan Urea 99%.
Alat  yang  digunakan  pada  penelitian ini adalah seperangkat alat gelas laboratorium, pengaduk magnet ( magnetic stirrer ),  aluminium  foil,  kertas  saring Whattman  No.  42,  timbangan  analitik (Ohaus),  sentrifuge,  Oven  (Memmert D06836), Furnace  (Thermoscientific), XRD ( X-Ray  Diffractometer )  (X’Pert
PRO), Spetrofotometer UV-VIS (Shimadzu  2450,  dengan  sistem double beam dengan tambahan  aksesoris Diffuse Reflectance  Spectroscopic ),  SEM  EDX
( Spectroscopy Scanning Elektron
Microscopy  with  Energy  Dispersive  X Ray ) (JEOL JED-2300).

## Prosedur
Sintesis TiO 2 undoped Pada sintesis TiO 2 undoped dilakukan dengan melarutkan sebanyak 5 gram  TiO 2 kedalam  50  mL  aqua  DM. Larutan  diaduk  menggunakan  pengaduk magnet  selama  2  jam  dan  didiamkan selama  24  jam.  Kemudian  larutan dipisahkan dengan menggunakan sentrifuge dengan menggunakan kecepatan  2000  rpm  selama  1  jam. Padatan yang telah terpisahkan didiamkan selama  24  jam.  Kemudian  padatan  yang diperoleh dioven pada suhu 80 ﹾ C selama
A.D.Rosanti , et al.
8 jam dimana pada saat dioven dilakukan penggerusan  setiap  1  jam.  Serbuk  yang diperoleh  kemudian  dikalsinasi  pada temperatur 500 ﹾ C selama 4 jam.
Sintesis N/TiO 2 dengan variasi konsentrasi
Pada  sintesis  N/TiO 2 dilakukan dengan melarutkan sebanyak 5 gram TiO 2 kedalam  50  mL  aqua  DM  kemudian ditambahkan urea dengan variasi konsentrasi 1;2;3;4;5 %(b/b)(N/Ti). Larutan  campuran  diaduk  menggunakan pengaduk  magnet  selama  2  jam  dan didiamkan  selama  24  jam.  Kemudian larutan  campuran  dipisahkan  dengan menggunakan sentrifuge
dengan
menggunakan kecepatan 2000 rpm selama
1  jam.  Padatan  yang  telah  terpisahkan didiamkan  selama  24  jam.  Kemudian padatan yang diperoleh dioven pada suhu 80 ﹾ C  selama  8  jam  dimana  pada  saat dioven  dilakukan  penggerusan  setiap  1 jam.  Serbuk  yang  diperoleh  kemudian dikalsinasi pada temperatur 500 ﹾ C selama 4 jam.
Karakterisasi  TiO 2 undoped  dan  N/TiO 2 dengan variasi konsentrasi  hasil sintesis
Material
hasil sintesis dikarakterisasi  menggunakan  XRD  ( X- Ray  Diffraction ),  DRS-UV  ( Diffuse
Reflectance  Spectrophotometer  UV-Vis ) dan SEM EDX( Scanning Electron Microscope  with  Energy  Dispersive  X- Ray ).  Karakterisasi  menggunakan  XRD digunakan  untuk  mengetahui  struktur kristal dan ukuran kristal. Struktur kristal dapat  diketahui  dengan  membandingkan antara  data  JCPDS  dari  TiO 2 dengan difraktogram  dari  sampel  hasil  sintesis. Ukuran kristal dapat dihitung menggunakan persamaan Scherer
(Rosanti, 2014) :
𝐷 = 0,9𝜆 𝛽𝑐𝑜𝑠𝜃
dimana  D  merupakan  rata-rata  ukuran kristal, λ adalah panjang gelombang sinar X, 𝜃 adalah  sudut  Bragg,  serta  β  adalah FWHM  ( Full  Width  at  Half  Maximum )
yang  merupakan  puncak  utama  dari  fase anatase atau fase rutile. Setelah dilakukan karakterisasi menggunakan XRD,
material  hasil  sintesis  dikarakterisasi menggunakan DR-UV.
Karakterisasi  menggunakan  DR-UV digunakan  untuk  mengetahui  pergeseran serapan  juga  untuk  mengetahui  besarnya Eg  (Energi  celah  pita).  Energi  celah  pita dapat  dihitung  menggunakan  persamaan Kubelka-Munk (Rosanti, 2014) :
(𝐾ℎ𝑣) 1/𝑛 = 𝐴(ℎ𝑣 − 𝐸𝑔)
dimana h merupakan koefisien planck= 6.34𝑥 10 −34 Js, v merupakan frekuensi  vibrasi,  Eg  adalah  energi  celah pita, A adalah konstanta proporsional serta nilai n menggambarkan jenis semikonduktor, apabila n=1/2 maka direct semikonduktor, n=2 maka indirect semikonduktor.  Karakterisasi  material selanjutnya  menggunakan  SEM  EDX, SEM  EDX  digunakan  selain  untuk mengetahui  struktur  permukaan  dari material  hasil  sintesis,  juga  untuk mengetahui jumlah unsur N yang berhasil masuk pada TiO 2 (Rosanti, 2014).
Analisa  Kejernihan  Air  Limbah  dibawah paparan sinar matahari
Material  hasil  sintesis  diaplikasikan untuk  penjernihan  limbah  pewarna  tenun ikat.  Material  hasil  sintesis  diambil sebanyak 1 gram dan dicampurkan dengan 50 mL limbah pewarna tenun ikat. Larutan campuran  kemudian  disinari  dibawah paparan  cahaya  matahari  selama  5  jam, kemudian  larutan  campuran  disaring menggunakan  kertas  Whattman  No.42. Setelah  disaring,  dilakukan  pengamatan perubahan  warna  yang  terjadi.  Pada analisa  ini  tidak  dilakukan  secara kuantitatif  dikarenakan  limbah  pewarna yang diambil merupakan limbah pewarna
A.D.Rosanti , et al.
campuran
sehingga sulit untuk menentukan standar dan panjang gelombang yang digunakan.
Hasil dan Pembahasan Karakterisasi material N/TiO 2 menggunakan XRD (X-Ray Diffraction)
Karakterisasi  menggunakan  XRD bertujuan  untuk  mengetahui  jenis  kristal, dan ukuran kristal. Analisis data menggunakan  XRD  dilakukan  dengan membandingkan difraktogram dari
N/TiO 2 dengan  TiO 2 sehingga  dapat diperoleh  informasi  mengenai  perubahan struktur sampel akibat penambahan unsur N.
Gambar  1. Difraktogram  XRD  dari  TiO 2 (a)  dan  N/TiO 2 dengan  variasi  konsentrasi :1%(b/b)(b);2%(b/b) (c);3%(b/b) (d);4%(b/b) (e); 5%(b/b) (f)
Hasil  Difraktogram  pada  Gambar 1 dapat dilihat bahwa dengan penambahan konsentrasi urea yang ditambahkan terjadi perbedaan intensitas  serapan pada daerah dengan  puncak  intensitas  yang  relative tinggi  yaitu  2ɵ=25°  puncak  ini  muncul baik  pada  N-TiO 2 maupun  TiO 2 dengan bidang difraksi d 101 (3,5Å). Pada Gambar 1 terlihat intensitas serapan terlihat menurun pada  penambahan  konsentrasi  1%(b/b) hingga  2%(b/b)  sedangkan  pada  3%(b/b) kembali  naik  dan  pada  4%(b/b)  hingga 5%(b/b)  terlihat  menurun  sangat  tajam. Penurunan intensitas ini juga dapat dilihat pada  Tabel  1.    Terjadinya  penurunan  ini dikarenakan metode impregnasi memiliki beberapa  kelemahan  yaitu  sulit  untuk mendapatkan  homogenitas  yang  tinggi, sehingga  menyebabkan  partikel  pada kristal  mudah  mengalami  aglomerasi
(Pinna 1998). Terjadinya aglomerasi dapat mempengaruhi  intensitas  dan  ukuran kristal  yang  dihasilkan,  semakin  banyak partikel yang mengalami aglomerasi maka ukuran  kristal  akan  semakin  besar  pula. Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa semakin besar penambahan konsentrasi urea maka ukuran kristal juga akan semakin menurun,  kecuali  pada  penambahan konsentrasi urea sebesar 3%(b/b). Hal ini disebabkan karena kemungkinan terjadinya  aglomerasi  sehingga  ukuran kristal menjadi besar. Hasil ukuran kristal ini  sejalan  dengan  besarnya  intensitas yang terlihat pada difraktogram, sehingga dapat  diasumsikan  bahwa  terjadinya aglomerisasi dapat mempengaruhi intensitas dan ukuran kristal suatu material (Araoyinbo et al , 2018)
A.D.Rosanti , et al.
Tabel 1 . Ukuran Kristal dari TiO 2 dan N/TiO 2 dengan variasi konsentrasi
Material d (Å) Height(cts) FWHM Ukuran Kristal (nm) Rata-rata ukuran Kristal (nm) TiO 2 3,53997 2,38489 1,89838 1414,61 292,15 441,94 0,1338 0,1673 0,1673 10,619 8,758 9,069 9.482 N/TiO 2 1%(b/b) 3,51900 2,38105 1,89464 1271,04 331,20 447,21 0,1673 0,0836 0,1171 8,493 17,530 12,962 12.995 N/TiO 2 2%(b/b) 3,51742 2,38431 1,89427 1244,35 258,25 422,18 0,2175 0,1338 0,0836 6,533 10,952 18,156 11.880 N/TiO 2 3%(b/b) 3,50693 2,37653 1,89211 1341,75 380,56 541,97 0,1673 0,1004 0,1171 8,496 14,600 12,966 12.020 N/TiO 2 4%(b/b) 3,52361 2,38158 1,89360 1748,79 370,76 541,09 0,1171 0,1338 0,1224 12,136 10,949 12,400 11.829 N/TiO 2 5 %(b/b) 3,52654 2,38299 1,89600 1076,83 253,55 309,40 0,2007 0,1004 0,1506 7,079 14,592 10,075 10.582 Fotoaktivitas  dari  semikonduktor fotokatalis sangat dipengaruhi oleh luasan permukaan  aktifnya,  dimana  semakin besar ukuran kristal maka luas permukaan aktifnya  akan  semakin  kecil,  sehingga menyebabkan fotoaktivitas yang dihasilkan    juga  akan  semakin  kecil  dan sebaliknya. Berdasarkan hasil perhitungan (Tabel  1)    dapat  diketahui  bahwa  ukuran kristal  paling  kecil  yaitu  pada  material N/TiO 2 5%(b/b)  yaitu sebesar 10,582 nm sehingga dapat diketahui bahwa fotoaktivitas  yang  paling  besar  adalah semikonduktor fotokatalis N/TiO 2 5%(b/b). Pengaruh  Variasi  Konsentrasi  pada
Responsitivitas  N/TiO 2 terhadap  sinar tampak Responsivitas material semikonduktor  terhadap  sinar  tampak diamati menggunakan spektrometer Diffuse  Refectance  Spectrophotometer UV-Visible (DRS-UV)  yang  dilakukan pada  panjang  gelombang  200-800  nm. Berdasarkan  hasil  spektra  absorbansi (DRS-UV) dari TiO 2 undoped dan N/TiO 2 dengan  variasi  konsentrasi  (Gambar  2) dapat diketahui bahwa semakin besar urea yang ditambahkan maka spektra DRS-UV semakin  bergeser  ke  daerah  dengan panjang  gelombang  yang  lebih  besar, meskipun  pergeseran  ini  belum  berada pada  daerah  sinar  tampak.  Pergeseran serapan  ke  daerah  panjang  gelombang yang lebih besar pada N/TiO 2 menunjukkan  bahwa  hasil  sintesis  dari N/TiO 2 memiliki  responsivitas  lebih tinggi dibandingkan dengan TiO 2 .
Gambar  2. Spectra  DR-UV  TiO 2 (a)  dan  N/TiO 2 dengan  variasi  konsentrasi :1%(b/b)(b);2%(b/b) (c);3%(b/b) (d);4%(b/b) (e); 5%(b/b) (f)
Pergeseran  yang  terjadi  disebabkan oleh  adanya  nitrogen  terdoping  pada matriks TiO 2 dapat mengubah struktur pita elektronik titania dengan menggabungkan orbital 2p nitrogen dan orbital 2p oksigen sehingga  efektif  memperpendek  energi celah  pita  material  secara  signifikan dimana  mekanisme  yang  terjadi  menurut (Irie et  al ,  2003) yaitu  dengan  adanya nitrogen  menghasilkan  orbital  dengan kedudukan  baru  yang  berasal  dari  orbital 2p  N  yang  berada  diantara  pita  valensi (orbital 2p O) dengan pita konduksi yang terdiri  dari  orbital  3d  Ti)Orbital  2p  dari Nitrogen berperan sebagai loncatan untuk electron  di  dalam  orbital  2p  Oksigen sehingga electron ini hanya akan membutuhkan lompatan yang kecil untuk bisa  dipromosikan  ke  pita  konduksi. Ketika  proses  ini  ini  tejadi  electron  dari pita valensi asal dapat bermigrasi  ke level energy  tengah  dan  meninggalkan  hole  di pita valensi(Kusumawardani 2009).
Energi  celah  pita  (Eg)  dihitung menggunakan  persamaan Kubelka-Munk dimana  persamaan  ini  menggunakan persamaan Tauc yang kemudian disubstitusi  dengan  koefisien  Kubelka- Munk(Rosanti  2014).  Berdasarkan  hasil XRD  bahwa  fasa  yang  terbentuk  pada
sintesis  TiO 2 dan  N/TiO 2 adalah  fasa anatase , sehingga nilai n yang digunakan untuk menentukan energi celah pita adalah 2(dua).  Hal  ini  dikarenakan  TiO 2 dengan fasa anatase merupakan indirect semikonduktor. Hasil perhitungan nilai Eg dari TiO 2 dan N/TiO 2 hasil sintesis dengan menggunakan  persamaan  Kubelka-Munk dapat dilihat pada Tabel 2.
Semakin  besar  konsentrasi  urea maka akan semakin banyak N  yang akan masuk ke dalam kisi kristal TiO 2 , sehingga dengan bertambahnya konsentrasi N maka nilai  Eg  akan  semakin  menurun.  Apabila dibandingkan  dengan  TiO 2 ,  N/TiO 2 dengan  konsentrasi  5  %(b/b)  mempunyai nilai Eg yang lebih sempit yaitu 3,210 eV, maka dapat diasumsikan bahwa N berhasil masuk ke dalam kisi kristal TiO 2 .  Adanya pergeseran serapan dan nilai Eg yang lebih sempit pada N/TiO 2 menunjukkan bahwa proses penyisipan N pada kisi kristal TiO 2 dapat  meningkatkan  responsivitas  pada sinar tampak.
Berdasarkan  nilai Eg yang didapatkan,  maka  dapat  dihitung  pula nilai  λ  tepi  dimana  serapan  tepi berbanding  terbalik  dengan  nilai Eg .
Semakin sempit nilai Eg maka λtepi akan semakin besar. Pada Tabel 2.
A.D.Rosanti , et al.
menunjukkan bahwa pada TiO 2 memiliki serapan  tepi  sebesar  377,41  nm  dan semakin  besar  konsentrasi  urea  yang ditambahkan  pada  material  N/TiO 2 maka serapan  tepi    yang  dihasilkan  akan semakin bergeser kearah panjang
gelombang  yang  lebih  besar.  Dari  hasil
analisa  yang  telah  dilakukan  dapat diasumsikan  bahwa  material  N/TiO 2 5%(b/b) memiliki responsitifitas terhadap sinar  tampak  paling  tinggi  karena  dapat menggeser serapan tepi hingga 387,03 nm dengan nilai Eg sebesar 3,21 eV.
Tabel 2. Energi Celah Pita ( Eg) TiO 2 dan N/TiO 2 dengan variasi konsentrasi
Pengaruh  Variasi  Konsentrasi  terhadap struktur permukaan material hasil sintesis.
Berdasarkan  hasil  karakterisasi material  sebelumnya  diketahui  bahwa material yang mempunyai karakter paling optimum yaitu ukuran kristal paling kecil dan Eg yang sempit adalah pada material N/TiO 2 5%(b/b),  sehingga  pada  analisa SEM EDX hanya dilakukan pada material TiO 2 undoped  dan  N/TiO 2 5%(b/b).  Hal ini  dilakukan  untuk  membandingkan karakter  material  TiO 2 undoped dan N/TiO 2 5%(b/b)  menggunakan  SEM EDX.
Analisis  material  TiO 2 undoped dan N/TiO 2 5% (b/b) menggunakan SEM EDX dilakukan untuk mengetahui morfologi,  homogenitas  padatan  yang telah disintesis dan berapa banyak unsur N
yang  berada  pada  permukaan  maupun yang  berada  di  dalam  kisi  Kristal.  Selain itu, dengan menggunakan SEM juga dapat mengetahui  pori-  pori  dari  material  yang telah  disintesis  karena  salah  satu  syarat material  semikonduktor  fotokatalis  yang baik  adalah  memiliki  luas  permukaan padatan  yang  luas  sehingga  penyerapan foton  akan  lebih  maksimal  pada  saat diaplikasikan  sebagai  fotokatalis.  Ukuran pori pada material fotokatalis tidak boleh terlalu besar ataupun terlalu kecil. Apabila pori material fotokatalis terlalu kecil maka penambahan luas permukaan semikonduktor  akan  kecil  pula,  begitu pula  apabila  pori  terlalu  besar  maka semikonduktor  akan  bersifat  rapuh  dan tidak  stabil  terhadap  perlakuan  selama aplikasi.
Gambar  3.  Morfologi  Permukaan  material  fotokatalis  (a)  TiO 2 Undoped (b)  N/TiO 2 5% (b/b)
Material Eg (eV) λtepi (nm) TiO 2 3,292 377,41 N/TiO 2 1% (b/b) 3,257 381,48 N/TiO 2 2% (b/b) 3,248 382,49 N/TiO 2 3% (b/b) 3,228 384,78 N/TiO 2 4% (b/b) 3,220 385,79 N/TiO 2 5% (b/b) 3,210 387,03
A.D.Rosanti , et al.
Berdasarkan Gambar 3. dapat dilihat bahwa  morfologi  dari  TiO 2 undoped dan N/TiO 2 5%(b/b)  cukup  homogen  dan seragam. Disamping itu, dapat dilihat juga bahwa morfologi permukaan pada N/TiO 2
5%  (b/b)lebih  teratur  dan  halus  daripada TiO 2 undoped .  Sedangkan  untuk  unsur yang ada pada TiO 2 undoped dan N/TiO 2 5% (b/b) dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Jumlah (%) unsur  yang berada pada permukaan TiO 2 dan N/TiO 2 5% (b/b) Material Element Mass(%) Atom(%) TiO 2 O   K 38,95 65,62 Ti   K 61,05 34,38 N/TiO 2 5%(b/b)  O   K 46,29 51,78 Ti   K 28,41 10,62 C  K 24,92 37,12 N  K 0,38 0,49
Berdasarkan  Tabel  3    dapat  dilihat bahwa unsur Ti  mempunyai  jumlah  yang besar dalam kisi kristal TiO 2 yaitu sebesar 61,05%.  Jumlah  unsur  kedua  yang mempunyai  jumlah  yang  besar  adalah unsur  O  sebesar  38,95%.  Hal  ini mengindikasikan bahwa pada kristal TiO 2 hanya  memiliki  komponen  Ti  dan  O sedangkan pada N/TiO 2 5%(b/b), unsur Ti mengalami  penurunan  menjadi  28,41%. Hal  ini  mengindikasikan  bahwa  kristal TiO 2 telah dirusak oleh keberadaan Urea. Hal ini dibuktikan dengan adanya unsur N dan  C  yang  terdeteksi,  sehingga  dapat disimpulkan    bahwa  N  telah  masuk  ke dalam    kisi  kristal  TiO 2 .  Dari  data-data
tersebut  dapat  diketahui  bahwa  sintesis telah berhasil dilakukan.
Uji Aktivitas Fotokatalis TiO 2 undoped dan N/TiO 2 dengan variasi konsentrasi
Aplikasi dilakukan dengan mencampurkan material TiO 2 dan N/TiO 2 dengan  variasi  konsentrasi  ke  dalam limbah  pewarna  tenun  ikat  dan  dijemur dibawah  sinar  matahari  selama  5  jam. Limbah  pewarna  tenun  ikat  berasal  dari industri sentra tenun ikat yang berlokasi di Bandar  Kidul,  Jawa  Timur,  Indonesia. Limbah  pewarna  ini  umumnya  hanya dibuang  ke  selokan  sehingga  mencemari lingkungan daerah sekitar.
Gambar 4. Aplikasi TiO 2 dan N/TiO 2 dengan variasi konsentrasi pada limbah tenun ikat  (dari  kiri  ke  kanan  :  Larutan  Limbah  tenun  ikat,  Larutan  Limbah  tenun  ikat +TiO 2 undoped , Larutan limbah tenun ikat +N/TiO 2 1%(b/b), Larutan Limbah tenun
A.D.Rosanti , et al.
ikat  +N/TiO 2 2%(b/b),  Larutan  Limbah  Tenun  Ikat+N/TiO 2 3%(b/b),  Larutan Limbah Tenun Ikat+N/TiO 2 4%(b/b), Larutan Limbah Tenun Ikat+N/TiO 2 5%(b/b))
Material  fotokatalis  semikonduktor memiliki  daya  oksidasi  yang  sangat  kuat apabila diaktifkan dengan cahaya matahari.  Hal  ini  dikarenakan  untuk mengaktifkan  katalis  TiO 2 dibutuhkan energi  foton  dengan  panjang  gelombang yang kecil. Aktivitas fotokatalis ini dapat menyebabkan terjadinya fotooksidasi dan fotoreduksi  sehingga  terjadi  eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Pita  konduksi  menyebabkan  adanya kekosongan  atau  hole  yag  selanjutnya bereaksi  dengan  H 2 O  dalam  larutan  dan membentuk  radikal  hidroksil  yang  dapat mendegradasi  senyawa  organik  menjadi CO 2 dan  H 2 O  (Tussa’adah,  2015). Berdasarkan  hasil  aplikasi  (Gambar  4) dapat  disimpulkan  bahwa  penambahan urea  hingga  5%(b/b)  terhadap  sintesis N/TiO 2 dapat menjernihkan  limbah pewarna tenun ikat, meskipun  kejernihan limbah kurang maksimal tetapi berdasarkan hasil tersebut dapat diketahui bahwa  semakin  besar  konsentrasi  urea yang ditambahkan maka dapat menjernihkan  limbah  tenun  ikat  semakin jernih,  hal  ini  sejalan  dengan  hasil karakterisasi  dari  material  hasil  sintesis yaitu material dengan fotoaktivitas paling optimum  yaitu  pada  material  N/TiO 2 5%(b/b).

## Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  yang  telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1. Semakin  besar  konsentrasi  urea  yang ditambahkan  maka  ukuran  kristal  yang dihasilkan  juga  semakin  kecil,  kecuali pada konsentrasi 3% (b/b) dan 4%(b/b). 2. Semakin besar urea yang ditambahkan maka  band  gap  yang  dihasilkan  akan semakin kecil. Berdasarkan hasil DR-UV dapat  diketahui  bahwa  band  gap  paling kecil  adalah  pada  material  N/TiO 2 5%(b/b).
3. Hasil SEM EDX  menunjukkan bahwa permukaan  yang  dihasilkan  pada  N/TiO 2 5%(b/b)    lebih  teratur  atau  homogen apabila dibandingkan dengan TiO 2 undoped . Selain itu, diketahui pula bahwa pada  sampel  N/TiO 2 5%(b/b)    unsur  N telah berhasil masuk pada kisi kristal TiO 2 sebesar 0,49%.
4. Hasil  karakterisasi  diketahui  bahwa material  paling  optimal  yang  dihasilkan adalah N/TiO 2 5%(b/b),  hal  ini didukung oleh  hasil  aplikasi  yang  membuktikan bahwa material N/TiO 2 5%(b/b) menghasilkan larutan limbah yang paling jernih  apabila  dibandingkan  dengan material lainnya.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  UNISKA-Kediri  melalui  LPPM UNISKA Kediri atas bantuan dana hibah internal tahun 2019 yang telah diberikan.

## Daftar Pustaka
Abazović, Nadica D., Luciana Mirenghi, Ivana  A.  Janković,  Nataša  Bibić, Daniela  V.  Šojić,  Biljana  F.
Abramović,  and  Mirjana  I.  Čomor. 2009. “Synthesis and
Characterization  of  Rutile  TiO2 Nanopowders  Doped  with  Iron Ions.” Nanoscale  Research  Letters
4(6):518–25. Agustina, Tuty Emilia, Ahmad Bustomi, and Jantan Manalaoon. 2016. “Pengaruh  Konsentrasi  TiO2  Dan
Konsentrasi  Limbah  Pada  Proses Pengolahan Limbah Pewarna Sintetik Procion Red Dengan Metode  UV/Fenton/TiO2.” Jurnal Teknik Kimia 22(1):65–72.
Araoyinbo, Alaba Oladeji, Moch Mustafa
A.D.Rosanti , et al.
Al  Bakri  Abdullah,  Mohd  Arif Anuar  Mohd  Salleh,  Nurul  Nadia Abdul  Aziz,  and  Azwan  Iskandar Azmi.  2018.  “Phase  Study  of
Titanium Dioxide Nanoparticle
Prepared  via  Sol-Gel  Process.”  in IOP Conference Series . Condro,  Novita,  Bing  Bedjo  T,  and Baskoro Banindro. 2014.
“Perancangan  Buku  Tenun  Ikat
Bandar Kidul  Kediri.” Jurnal  DKV Adiwarna 6.
Garcia, Christian G., André S. Polo, and Neyde  Y.  Murakami  Iha.  2003. “Photoelectrochemical  Solar  Cell Using Extract of Eugenia Jambolana Lam as a Natural Sensitizer.” Anais Da Academia Brasileira de Ciencias 75(2):163–65.
Hoffman,  Michael  R.,  Scot  T.  Martin,
Wonyong Choi, and W. Bahnemann.  2013.  “Environmental
Applications  of  Photocatalysis.”
Chemical Reviews 71:35–66.
Hu,  Lanying,  Hongwei  Song,  Guohui Pan, Bin Yan, Ruifei Qin, Qilin Dai, Libo  Fan,  Suwen  Li,  and  Xue  Bai.
2007. “Photoluminescence Properties of Samarium-Doped TiO2 Semiconductor Nanocrystalline  Powders.” Journal of Luminescence 127(2):371–76. Irie,  Hiroshi,  Yuka  Watanabe,  and Kazuhito Hashimoto. 2003. “Nitrogen-Concentration Dependence on Photocatalytic Activity of TiO 2 - x N x Powders.” J.Phys.Chem 5483–86. Kusumawardani, Cahyorini. 2009. “Titanium  Dioksida  Terdoping
Nitrogen : Kajian Tentang Sintesis , Karakteristik Dan Aplikasinya.” Pp.
124–33  in Prosiding  Seminar
Nasional  Penelitian,  Pendidikan dan  Penerapan  MIPA,  Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta . Pinna,  Francesco.  1998.  “Supported Metal
Catalysts Preparation.”
Catalysis Today 41(1–3):129–37. Poluakan,  Michelle,  Audy  Wuntu,  and Meiske  S.  Sangi.  2015.  “Aktivitas Fotokatalitik  TiO2  –  Karbon  Aktif Dan TiO2 – Zeolit Pada Fotodegradasi  Zat  Warna  Remazol Yellow.” Jurnal MIPA 4(2):137.
Prastiwi,  Berlina  Rosa.  2017.  “Analisis
Dampak Material Batik Cap Terhadap Lingkungan (Studi Kasus :  Batik  Supriyarso  Kampung Batik Laweyan).” Universitas Muhammadiyah Surakarta. Rosanti,  Aulia  Dewi.  2014.  “Pengaruh Variasi Konsentrasi Garam FeCl3.6H2O,Suhu  Kalsinasi,  Dan PH  Terhadap  Karakter  Fe-TiO2 Yang Disintesis Menggunakan Metode Sol-Gel.” Universitas Gadjah Mada. Sari,  Nur  Meita.  2014.  “Tenun  Ikat ATBM Di Home Industry
Kurniawan  Bandar  Kidul  Kediri Jawa  Timur.”  Universitas  Negeri
Yogyakarta. Sitanggang, Petra Yohana. 2017.
“Pengolahan  Limbah  Tekstil  Dan Batik Di  Indonesia.” Jurnal  Teknik Lingkungan 1(12):1–10.
So, C. M., M. Y. Cheng, J. C. Yu, and P.
K.  Wong.  2002.  “Degradation  of Azo  Dye  Procion  Red  MX-5B  by Photocatalytic Oxidation.”
Chemosphere 46(6):905–12. Tussa’adah,  R.  dan  Astuti.  2015. “Sintesis Material Fotokatalis TiO2 Untuk Penjernihan Limbah Tekstil.” Jurnal Fisika Unand 4(1):91–96. Wardhani,  Sri,  Akhmad  Bahari,  and  M. Misbah  Khunur.  2016.  “Aktivitas Fotokatalitik  Beads  TiO2-N/Zeolit- Kitosan Pada Fotodegradasi Metilen Biru (Kajian Pengembanan, Sumber Sinar  Dan  Lama  Penyinaran).” Journal
of Enviromental Engineering and Sustainable Technology 3(2):78–84. Zaleska, Adriana. 2008. “Doped-TiO2: A Review.” Recent Patents on
A.D.Rosanti , et al.
Engineering 2(3):157–64.