Pengaruh Pelarut dan Ukuran Template Terhadap Struktur TiO 2 (Effect of solvent and template size on the structure TIO 2 )
Hermawan. D. C., Haryati. T.,  Supriyanto. E. Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember (UNEJ) Jln. Kalimantan 37, Jember 68121
E-mail : tanti_chems@yahoo.com

## Abstrak
Sintesis titanium oksida (TiO 2 ) telah dilakukan pada penelitian ini menggunakan metode sol gel. Titanium isopropoksida (TTIP) digunakan sebagai prekursor. Pelarut yang digunakan antara lain metanol, etanol, dan 2-propanol. Sintesis TiO 2 juga memakai polietilen glikol (PEG) sebagai molekul template . Variasi yang digunakan adalah variasi pelarut dan berat molekul template. Hasil analisa XRD untuk variasi pelarut menunjukkan bahwa pelarut metanol menghasilkan ukuran kristal yang lebih kecil dibandingkan dengan etanol dan 2-propanol yaitu sebesar 137,50 nm.
Kata Kunci: Pelarut, Polietilen glikol, S ol Gel, TiO 2 .

## Abstract
Synthesis of titanium oxide (TiO2) has been done in this study using a sol-gel method. Titanium isopropoxide (TTIP) is used as a precursor. Solvents used include methanol, ethanol and 2-propanol. In the synthesis used Polyethylene glycol as template molecule. Variations used is a variation of the solvent and the molecular weight of the template. Variations used is solvent and template molecular weight (PEG). The results of XRD analysis to show that the variation of solvent methanol produces crystal and particle size smaller than ethanol and 2-propanol in the amount of 137.50 nm.
Keywords: Solvents, Polyethylene glycol, Sol Gel, TiO 2 .

## PENDAHULUAN
Titanium oksida (TiO 2 ) adalah material fotoanoda yang sering   digunakan   dalam   DSSC  [1].   Hal   ini   dikarenakan Energi bandgap yang dimiliki TiO 2 sangat besar, yaitu 3,2 eV   untuk  fase   anatase   dan   3,0  eV   untuk  fase   rutile   [2]. Kinerja DSSC sangat dipengaruhi oleh morfologi dari TiO 2 yang   digunakan   sebagai   material   fotoanoda.   Luas permukaan yang tinggi merupakan salah satu karakteristik dari material nanopartikel [3]. Sintesis TiO 2 menggunakan template telah dilakukan oleh Sasti (2011), dengan metode hidrotermal.   Pada   penelitian   tersebut   etanol   digunakan sebagai pelarut dan polietilen glikol 1000 dipakai sebagai template .   Hasil   karakterisasi   yang   diperoleh   merupakan TiO 2 anatase   dengan   ukuran   50-90   nm.   Ridwan et   al (2015),   juga   telah   melakukan   sintesis   TiO 2 -SiO 2 dengan menggunakan   sol-gel   sebagai   metode   sintesis.   Variasi pelarut   yang   digunakan   pada   penelitian   tersebut   adalah metanol,   1-   propanol,   dan   2-propanol   dihasilkan   ukuran partikel sebesar 25,64 nm untuk 1- propanol dan 27,15 nm untuk   2-propanol.   Pada   penelitian   ini   dilakukan   sintesis lapis   tipis   TiO 2 dengan   menggunakan   polietilen   glikol sebagai template memakai metode sol-gel. Parameter yang digunakan   dalam   penelitian   ini   ialah   variasi   penggunaan pelarut   dan   variasi   berat   molekul template polietilen glikol(PEG). Karakterisasi yang digunakan pada penelitian ini   adalah   XRD   ( X-ray   Difraction )   untuk   mengetahui struktur   kristal,   kristalinitas   dari   sampel   TiO 2 &   SEM ( Scanning   Electrons   Microscopy )   untuk   mengetahui morfologi dari sampel TiO 2 serta FTIR ( Fourier Transform Infrared )   untuk   mengetahui   keberadaan   gugus   fungsi
polietilen glikol dari sampel sebelum dan sesudah proses annealing pada TiO 2 .

## METODE PENELITIAN
Prekursor yang digunakan adalah TTIP. TTIP sebanyak 910 µL dimasukkan ke dalam etanol 19 mL. Selanjutnya dilakukan proses pengadukan menggunakan stirer magnetik selama 20 menit dengan menambahkan tetes demi tetes HCl pH 1 sebanyak 720 µL. Setelah itu dilakukan penambahan PEG 400 sebanyak 60 µL ke dalam larutan sol Ti(OH) 4 . Pengadukan dilakukan kembali selama 30 menit memakai stirer   magnetik.   Sintesis   selanjutnya   dilakukan   dengan prosedur yang sama namun menggunakan pelarut berbeda (2-propanol dan metanol) dan polietilon glikol dengan berat molekul berbeda (PEG 600 sebanyak 90 µL).
Kaca preparat disiapkan dengan cara dipotong dengan ukuran (2 x 2) cm. Kemudian dicuci menggunakan aseton, etanol, dan aqua bidestilat masing- masing selama 5 menit, lalu dikeringkan. Kaca preparat  selanjutnya diberi double tape   dan   ditempelkan   pada   alat   spin-coater   lalu   ditetesi dengan sol titanol (TiOH) 4 pada permukaannya sebanyak 10   tetes.   Kemudian   didiamkan   selama   ±   40   detik, selanjutnya diputar selama ± 20 detik dan proses terakhir dilakukan pendiaman selama ± 5 menit. Prosedur pelapisan di lakukan kembali sebanyak 10 kali. kemudian dilakukan proses   aging   (pematangan)   selama   24   jam.   Setelah   itu, sebagian dari sampel di annealing pada suhu 600 o C selama 3   jam   menggunakan   furnace.   Sebagian   lagi   diuji menggunakan FTIR. Lapisan tipis yang dihasilkan setelah proses   annealing   dikarakterisasi   menggunakan   XRD   dan FTIR.

## HASIL PENELITIAN
Sintesis   nanopartikel   TiO 2 telah   berhasil   dilakukan menggunakan   metode sol-gel. Sintesis   ini   menggunakan prekursor   titanium   isopropoksida   dan   metode   pelapisan menggunakan metode spin coating. Templating agent juga ditambahkan   dalam   sintesis   ini   dengan   tujuan   untuk mengontrol struktur TiO 2 . Polietilen glikol merupakan salah satu   templating   agent   yang   sebagian   besar   digunakan. Gambar 1 menunjukkan reaksi yang terjadi antara polietilen glikol dengan Ti(OH) 4 :
Gambar 1. Reaksi Ti(OH) 4 dengan polietilen glikol
FTIR ( Fourier Transform Infra Red) merupakan salah satu instrumen  yang  digunakan   untuk menentukan  gugus fungsi   dari   suatu   senyawa.  Polietilen  glikol  adalah   suatu polimer dengan etilen glikol sebagai monomernya. Rumus molekul polietilen glikol dituliskan sebagai berikut :
H-(OCH 2 -O-CH 2 -) n -OH Polietilen glikol memiliki gugus fungsi eter dan alkohol. Oleh   karena   itu   dilakukan   uji   FTIR   untuk   menentukan keberadaannya   pada   sampel   sebelum   dan   sesudah   proses annealing . Hasil analisis FTIR dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Spektra FTIR sampel TiO 2
Gambar   2   menjelaskan   bahwa   sebelum   proses annealing ,   polietilen   glikol   yang   digunakan   sebagai template masih terdapat pada sampel. Hal ini terlihat dari hasil FTIR yang memiliki kemiripan dengan standart ISU MatE453/MSE 553. Adanya serapan C-O-C pada rentang (1050-1150)   cm -1 yang   merupakan   karakteristik   untuk gugus   eter.   serapan   O-H   pada   rentang   (3200-3600)   cm -1 karakteristik   untuk   gugus   hidroksil.   C-H   untuk   gugus alkana   pada   serapan   (2850-2960)   cm -1 dan   serapan   C-O alkohol pada rentang (1000-1260) cm -1 .
Spektra   IR   yang   ditunjukkan   gambar   2     juga menjelaskan   bahwa   polietilen   glikol   setelah   proses annealing telah menghilang. Hal ini dapat dilihat dari tidak adanya serapan C-O-C pada rentang (1050-1150) cm -1 , C-O pada (1000-1260) cm -1 , dan C-H pada (2850-2960) cm -1 . Munculnya   serapan   pada   panjang   gelombang   665   cm -1 dimungkinkan   merupakan   spektrum   inframerah   untuk titanium dioksida anatase.
Sintesis   menggunakan   metode   sol   gel   memiliki beberapa faktor yang dapat memrpengaruhi hasil sintesis, diantaranya   ialah   pemilihan   pelarut   dan template. Oleh
karena itu, sintesis dengan menggunakan variasi pelarut dan template dilakukan.   Pelarut   yang   digunakan   adalah metanol,   etanol   dan   2-propanol.   Sedangkan   untuk template yang   digunakan   ialah   PEG   400   dan   600.   Hasil analisis   XRD   untuk   variasi   pelarut   dapat   dilihat   pada gambar 3 dan 4.
Gambar 3. Difraktogram variasi pelarut dengan PEG 600
Gambar 4. Difraktogram variasi pelarut dengan PEG 400 Gambar 3 dan 4 menunjukkan bahwa sintesis TiO 2 telah berhasil   dilakukan.   Hal   tersebut   dapat   dilihat   dari difraktogram   yang   didapatkan   dari   analisis  menggunakan XRD   setelah   dicocokkan   dengan   standard   TiO 2 anatase pada   JCPDS   211272.   Bidang   (101)   pada   standard   TiO 2 anatase   muncul   pada   sudut   2θ   =   25,   281.   Difraktogram sampel pada gambar 3 dan 4 juga muncul puncak khusus untuk TiO 2 anatase yaitu pada sudut 2θ sekitar 25. Ukuran kristal yang diperoleh dari variasi pelarut dapat dilihat pada tabel 1 dan 2.
Tabel 1. Data difraktogram dan ukuran TiO 2 variasi pelarut dengan PEG 400 Sampel 2θ Bidang difraksi Intensita s FWHM d(nm) metanol 25.76 101 222 0.14 119.33 etanol 25.96 101 216 0.1 172 2-propanol 25.7 101 272 0.06 276.04 Tabel 2. Data difraktogram dan ukuran TiO 2 variasi pelarut dengan PEG 600 Sampel 2θ Bidang difraksi Intensitas FWHM d(nm) metanol 25.7 101 196 0.12 137.5 etanol 25.3 101 310 0.1 159.5 2-propanol 25.12 101 346 0.06 198.57 BERKALA SAINSTEK 2017, V (2): 91-93 ISSN : 2339-0069
Berdasarkan  tabel  1 dan 2, dapat  menjelaskan  bahwa pelarut   yang   dipakai   berpengaruh   terhadap   ukuran   TiO 2 yang   disintesis.   Pelarut   metanol   menghasilkan   ukuran kristal yang lebih kecil dibandingkan dengan pelarut etanol maupun pelarut 2- propanol. Hal ini sesuai dengan literatur dimana   perbedaan   jenis   pelarut   berdampak   pada   proses hidrolisis.   Semakin   polar   pelarut   yang   digunakan menyebabkan   proses   hidrolisis   semakin   mudah   karena ikatan   hidrogen   antara   prekursor   dengan   pelarut   lebih mudah terjadi [5]. Selain itu, Selain itu pelarut yang polar akan   lebih   menstabilkan   gugus   titanol,   dengan   semakin banyak   inti   yang   stabil   maka   reaksi   kondensasi   akan tersebar   ke   seluruh   inti   sehingga   ukuran   kristal   yang terbentuk semakin kecil [6].
Metanol   memiliki   rantai   C   yang   lebih   pendek dibandingkan   dengan   etanol   dan   2-propanol   sehingga metanol   memiliki   tingkat   kepolaran   yang   lebih   besar dibandingkan   dengan   kedua   pelarut   lainnya.   Sebaliknya untuk 2-propanol memiliki tingkat kepolaran yang paling rendah. Hal ini selain karena memiliki jumlah rantai C yang lebih besar, 2-propanol merupakan alkohol sekunder yang memiliki   halangan   sterik   yang   lebih   besar   dibandingkan alkohol   primer.   Oleh   karena   itu   2-   propanol   lebih   sulit untuk berikatan hidrogen.
Template atau cetakan dalam sintesis material anorganik juga   merupakan   faktor   yang   dapat   berpengaruh.   Hal   ini dikarenakan   dapat   mengontrol   ukuran   dari   produk   yang dihasilkan. Template yang digunakan dalam penelitian ini adalah Polietilen glikol (PEG) 400 dan 600. Hasil analisis XRD Variasi PEG ditunjukkan oleh gambar 5.
Gambar 4. Difraktogram variasi PEG
Gambar 5 menjelaskan bahwa hasil analisis XRD dari kedua macam TiO 2 dengan Pelarut etanol + peg 400 dan   pelarut   etanol   +   peg   600   memiliki   kemiripan   yang hampir sama. Namun, hasil yang memiliki ukuran partikel lebih kecil tidak dapat ditentukan menggunakan XRD. Hal ini   dikarenakan   yang   ditentukan   dalam   XRD   merupakan ukuran   kristal   material   berdasarkan   pelebaran   puncak difraksi yang muncul, bukan ukuran partikel [7].

## KESIMPULAN
Pelarut   yang   digunakan   dalam   sintesis   dapat mempengaruhi terhadap produk yang dihasilkan. Semakin polar pelarut yang digunakan maka semakin kecil ukuran yang   diperoleh.   Hasil   XRD   menunjukkan   bahwa   pelarut metanol   menghasilkani   ukuran   kristal   paling   kecil dibandingkan   etanol   dan   2-propanol   yaitu   sebesar   137,5 nm.   Berat   molekul template berpengaruh   terhadap morfologi   TiO 2 yang   dihasilkan.   Semakin   besar   berat molekul yang digunakan akan menghasilkan produk dengan
ukuran   yang   lebih   besar   juga.   Perlu   dilakukan   sintesis dengan   parameter   lain   dalam   metode   sol   gel   agar didapatkan material dengan ukuran dibawah 100 nm.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Phani,   Tulloch,   Vittorio,   &   Skyrabin.   2001.   Titania solar cells: new photovoltaic technology. Renewable Energy . Vol. 22 (1): 303-309
[2] Arora, Doty, Yuan, Boyle, Petras, Rabatic, Paunesku &   Woloschak.   2010.   Titanium   Dioxide Nanocomposites. Nanomaterials for the Life Sciences. Vol. 8 (1): 1- 52
[3] Abdullah, M. 2008. Pengantar Nanosains . Bandung: ITB
[4] Sasti, H. T. 2011. “Studi Preparasi dan Karakterisasi Titanium   Dioksida   Mesopori” . Tidak   Diterbitkan. Skripsi. Depok: Universitas Indonesia
[5] Ridwan, A., & Wahyuni, S. 2015. Pengaruh Pelarut Terhadap   Karakteristik   Nano   TiO2  –   SiO2   Sebagai Penambah   Self-Cleaning   Cat   Akrilik. Indonesian journal of Chemical Science. Vol. 4 (2): 1-6
[6] Schubert,   U.,   &   Husing,   N.   2005. Synthesis   of Inorganic   Material. Second,   Revised   and   Updated Edition . Weinheim: Wiley-VCH Chaharmahali.   2012.   “The   Effect   of   TiO2 Nanoparticles on the Surface Chemistry, Structure and Fouling   Performance   of   Polymeric   Membranes”. Tidak Diterbitkan. Thesis. Sydney: University of New South Wales.
[7] Abdullah, M. 2008. Pengantar Nanosains . Bandung:
ITB.