Abstrak—Pada penelitian ini dilakukan sintesis padatan MgF 2 dan Mg 1-x Cu x F 2 (x= 0,025; 0,05; 0,1 dan 0,15) dengan metode sol- gel dan  dikarakterisasi  struktur  padatan  dengan  difraksi  sinar- X. Difraktogram MgF 2 hasil sintesis menunjukkan bahwa katalis Mg 1-x Cu x F 2 memiliki struktur  kristal seperti MgF 2 ,  yaitu tetragonal.  Difraktogram  padatan  Mg 1-x Cu x F 2 menunjukkan adanya pengaruh doping logam terhadap  pergesaran puncak 2  dan  adanya  kapasitas  doping pada  MgF 2 yang  ditandai  dengan munculnya puncak CuO pada doping 0,05; 0,10 dan 0,15 mol Cu.
Kata Kunci—MgF 2 , Doping, Difraksi sinar-X

## I. PENDAHULUAN
eberadaan tembaga (Cu) di  alam  sangat  melimpah  dan sudah  banyak  dimanfaatkan  dalam  dunia  industri  dan sains. Cu memiliki sifat keasaman yang relatif tinggi dan dapat  digunakan  sebagai  katalis  asam  heterogen.  Beberapa katalis  dari  logam Cu  sudah  mulai dikembangkan. Mgf 2 juga merupakan  katalis  asam  heterogen  yang  memiliki  stabilitas termal  yang  tinggi  [1].  Teknik  karakterisasi  yang  dilakukan terhadap  katalis  adalah  difraksi  sinar  X  (XRD).  Dari  XRD dapat diketahui sifat-sifat fasa kristal dan ukuran kristal [2].
Sol gel adalah salah satu metode sintesis katalis yang baik untuk  mengkontrol  bentuk,  ukuran  dan  komposisi  logam dalam  bentuk  nano  [3]. Doping adalah  preparasi  katalis dengan  cara  penambahan  secara  berurutan  antara  logam  dan prekursor yang digunakan dalam sintesis katalis. Dengan cara ini diharapkan dapat meningkatkan sisi aktif dari katalis. Oleh karena  itu  dilakukan doping logam  Cu  kedalam  MgF 2 dan dilakukan variasi jumlah logam Cu  untuk mengetahui jumlah optimum doping logam sebagai padatan katalis.

## II. METODOLOGI PENELITIAN
A. Sintesis Padatan MgF 2 dan Mg 1-x Cu x F 2 Sintesis  padatan MgF 2 dibuat  sesuai  dengan  metode yang dilakukan  oleh Murwani dkk. [4],  yaitu  dengan  cara melarutkan Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O dalam etilen glikol dan HF sesuai perhitungan  stoikiometri  hingga  terbentuk  gel.  Gel  yang diperoleh  kemudian  diperam  pada  temperatur  kamar  hingga stabil, selanjutnya didekantasi. Gel yang diperoleh selanjutnya dicuci  dengan  aquades.  Gel  tersebut  kemudian  dikeringkan dan dikalsinasi pada suhu 400°C.
Sintesis  Mg 1-x Cu x F 2 dilakukan  dengan  cara  yang  sama seperti diatas, akan tetapi dimasukkan sejumlah mol prekursor
Cu  sebagai  logam  dopant  saat  pelarutan  Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O dalam  etilen  glikol.  Jumlah  mol  Cu yang  digunakan  untuk sintesis  katalis  Mg 1-x Cu x F 2 yaitu  0,025;  0,05;  0,1  dan  0,15 mol.

## B. Karakterisasi Struktur dengan X-Ray Diffraction
Padatan  yang  diperoleh  yaitu  MgF 2 dan  Mg 1-x Cu x F 2 dikarakterisasi  strukturnya  menggunakan  difraktometer  sinar- X.  Karakterisasi  dengan  XRD  dilakukan  dengan  cara  sampel katalis  sebanyak  1  gram  digerus  sampai  halus,  lalu diletakkan  pada sample  holder ,  dipadatkan  dan  diratakan permukaannya. Selanjutnya
dikarakterisasi
dengan Difraktometer,  Sinar-X  dengan  sumber  radiasi  Cu  K  (  = 1,54 Å) dengan sudut 2  antara 20-80  dan inkremen sebesar 0,05  .  Difraktogram  yang  diperoleh  dicocokkan  dengan standar program  PCPDFWIN dari database  JCPDS- International Centre of diffraction tahun 2001.

## III. HASIL DAN DISKUSI

## A. Padatan MgF 2
Pada  sintesis  katalis  ini  digunakan  metode  sol-gel. Menurut  Perego dan  Villa  (1997),  metode  sol-gel  memiliki banyak  kelebihan  yaitu  mendapatkan  padatan  hasil  sintesis yang memiliki homogenitas yang tinggi, volume pori dan luas permukaan  yang  besar  serta  distribusi  ukuran  pori  yang merata.
Sintesis  katalis  ini  mengacu  pada  penelitian  yang telah  dilakukan  oleh  Murwani  dkk.,  (2004)  dalam  sintesis MgF 2 .  Pelarut  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  berbeda dengan  pelarut  yang  digunakan  oleh  Murwani  dkk.,  (2004). Dalam  penelitian  ini  digunakan  etilen  glikol,  sedangkan Murwani  dkk  menggunakan  etanol.  Penggantian  pelarut  dari etanol  menjadi  etilen  glikol  bertujuan  agar  ukuran  pori menjadi  seragam  seperti  penelitian  yang  dilaporkan  oleh A’yuni  (2015).  Proses  pelarutan  Mg(NO 3 ) 2 · 6H 2 O  dalam gelating  agent terjadi  reaksi  alkoholisis  membentuk  senyawa alkoksida logam [5] [6].
Selanjutnya  dilakukan  penambahan  HF  sambil diaduk. Penambahan HF menyebabkan larutan menjadi keruh yang merupakan indikasi bahwa tahap ini mulai terbentuk sol. Dalam  tahap  ini  terjadi  reaksi  fluorolisis  yaitu  reaksi  antara alkoksida logam dengan HF.
Proses  selanjutnya  adalah  pemeraman  terbentuk  gel stabil. Hasil menunjukkan bahwa terdapat  dua fasa yaitu fasa atas  pelarut  dan  fasa  bawah  gel.  Kemudian  dilakukan  proses pemisahan  gel  dengan  pelarutnya.  Setelah  dipisahkan  dari

## Sintesis dan Difraktogram Mg

## 1-x Cu x F 2
Lisa Aini Isyakdia Khotiba dan Irmina K. Murwani Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail : irmina@chem.its.ac.id
K
pelarut,  gel  dicuci  dengan  aquades.  Selanjutnya  dikeringkan dan dikalsinasi pada suhu 400  C. Hasil yang diperoleh berupa serbuk  padatan  dengan  warna  putih.  Proses  kalsinasi dilakukan  agar  terjadi  dekomposisi  jaringan  pada xerogel sehingga dapat membentuk padatan target.
Berikut  merupakan  reaksi  keseluruhan  yang  terjadi pada pembentukan katalis MgF 2 Mg(NO 3 ) 2 (etilen glikol) + 2HF (aq) → MgF 2(s) + 2HNO 3(aq) + etilen glikol + Produk lain

## Gambar 1 Difraktogram MgF 2
Padatan  hasil  kalsinasi  kemudian  dikarakterisasi  struktur kristalnya  dengan X-ray  Diffraction (XRD).  Hasil karakterisasi  berupa  difraktogram  dapat  dilihat  pada  Gambar 4.2. Difraktogram data XRD yang diperoleh dicocokan dengan standar  dari database  JCPDS-Internasional  Centre  of diffraction tahun  2001  dengan  program  PCPDFWIN. Difraktogram padatan dicocokan dengan database MgF 2 (PDF 70-2269)  sebagai  acuan  terbentuknya  MgF 2 .  Pada difraktogram  padatan  terlihat  puncak  khas  pada  2  27,22  ; 40,43  dan 53,48  yang  juga  terlihat  pada  database  standar. Hal ini menunjukkan bahwa padatan merupakan katalis MgF 2 dengan struktur tetragonal. Selain itu difraktogram MgF 2 juga dicocokan  dengan  database  prekursor  yaitu  Mg(NO 3 ) 3 ·6H 2 O (PDF  77-217)  dan  MgO  yang  mungkin  terbentuk  selama proses sintesis. Hasil difraktogram tidak menunjukkan adanya fasa  lain  karena  tidak  muncul  puncak  dari  Mg(NO 3 ) 3 ·6H 2 O maupun  MgO  sehingga  hasil  sintesis  MgF 2 merupakan  fasa tunggal.
B. Padatan Mg 1-x Cu x F 2 Pada  penelitian  ini  dilakukan  sintesis  katalis  doping Mg 1-x Cu x F 2 .  Menurut  Li  (2005)  doping  dapat  mempengaruhi keasaman  dari  katalis [7].  Sintesis  yang  dilakukan  sama seperti  sintesis  MgF 2 hanya  saja  ditambahkan  Cu  sebagai logam doping. Semakin  banyak logam Cu  yang ditambahkan warna  biru  semakin  pekat.  Pada  tahap  ini  pembentukan senyawa  alkoksida  logam  seperti  yang  terjadi  pada  MgF 2 hanya  saja  sebagian  molekul  Mg  digantikan  oleh  Cu. Kemudian  dilakukan  penambahan  HF  menyebabkan  larutan menjadi  berwarna  biru  keruh  yang  merupakan  indikasi terbentuknya  sol.  Reaksi  fluorolisis  yang terjadi  sama  halnya uang terjadi pada sintesis MgF 2 .
Perlakuan  selanjutnya  seperti  pada  sintesis  MgF 2 . Berikut  merupakan  reaksi  keseluruhan  yang  terjadi  pada pembentukan katalis Mg 1-x Cu x F 2
(1-x) Mg 2+ + x Cu 2+ + 2 F - → Mg 1-x Cu x F 2 dengan nilai x= 0,025; 0,05; 0,100 dan 0,150 mol.
Pengamatan  secara  visual  sebelum  dan  sesudah dilakukan  kalsinasi  dapat  dilihat  pada  Gambar  2 yang menunjukkan  adanya  perbedaan  warna  dari  berwarna  putih (sebelum  kalsinasi)  dan  berwarna  coklat  kehitaman  (sesudah kalsinasi).  Semakin  besar  variasi  doping  logam  yang dimasukkan,  maka  intensitas  warna  kehitaman  pada  padatan semakin kuat.
Gambar 2 Padatan katalis sebelum dan sesudah kalsinasi pada variasi doping logam:  (a)  0,025 mol  Cu,  (b)  0,05 mol Cu, (c) 0,100 mol Cu dan (d) 0,150 mol Cu
Padatan  hasil  kalsinasi  kemudian  dikarakterisasi strukturnya  dengan X-ray  Diffraction (XRD).  Difraktogram Mg 1-x Cu x F 2 (x  =  0,025  ;  0,050  ;  0,100  ;  0,150)  dicocokkan dengan  database  MgF 2 (PDF  70-2269).  Seluruh  hasil difraktogram padatan dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar  3 Difraktogram  katalis  :  (a)  MgF 2 ,  (b) Mg 0,975 Cu 0,025 F 2 , (c) Mg 0,950 Cu 0,050 F 2 , (d) Mg 0,900 Cu 0,100 F 2 , (e) Mg 0,850 Cu 0,150 F 2 , (f) CuO
Pada Gambar 4.3, masing-masing difraktogram dari Mg 1-x Cu x F 2 (x =  0,025  ; 0,050  ; 0,100  ; 0,150)  menunjukkan puncak sama dengan MgF 2 yaitu pada 2  27,22  ; 40,43  dan 53,48  .  Hal  tersebut  dapat  disimpulkan  bahwa  hasil  sintesis katalis  Mg 1-x Cu x F 2 (x  =  0,025  ;  0,050  ;  0,100  ;  0,150) mempunyai  struktur  kristal  utama  yaitu  MgF 2 dengan  bentuk tetragonal.
Selain  itu,  seluruh  difraktogram  juga  dicocokkan dengan puncak MgO dari prekursor Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O dan CuO dari  logam  dopant  yang  bertujuan  untuk  mengetahui  adanya puncak lain selain puncak MgF 2 . Puncak MgO sesuai dengan standar  PDF  77-217  tidak  ditemukan  dalam  masing-masing difraktogram  Mg 1-x Cu x F 2 .  Puncak  CuO  dicocokkan  dengan standar  PDF  80-1916  tidak  ditemukan  dalam  masing-masing difraktogram  Mg 1-x Cu x F 2 .  Pada  difraktogram  Mg 0,85 Cu 0,15 F 2 tidak terlihat perbedaan intensitas antara MgF 2 dengan puncak CuO tertinggi karena posisinya berhimpitan. Hal ini diperkuat dengan tidak adanya puncak khas CuO lain yang terlihat pada difraktogram Mg 0,85 Cu 0,15 F 2 . Dapat disimpulkan katalis Mg 1-x Cu x F 2 hanya memiliki fasa MgF 2 .
Hasil  pencocokkan  katalis  Mg 1-x Cu x F 2 (x  =  0,025  ; 0,050  ;  0,100  ;  0,150)  dengan  MgF 2 menunjukkan  adanya pergeseran nilai 2  [8] yang ditampilkan pada Tabel 4.1. Hal tersebut  merupakan  indikasi  bahwa  doping  logam  Cu  telah dilakukan pada katalis MgF 2 .
Tabel 1 Nilai pergeseran 2  Katalis Mg 1-x Cu x F 2 pada XRD Nilai x pada katalis Mg 1-x Cu x F 2
2  (  )
0 27,22 40,43 53,48 68,08 0,025 27,19 40,48 53,52 68,04 0,050 27,34 40,40 53,42 68,20 0,100 27,20 40,48 53,53 68,13 0,150 27,24 40,41 53,56 68,24

## IV. KESIMPULAN
Katalis Mg 1-x Cu x F 2 (x= 0; 0.025;  0.05;  0.1  dan  0.15)  telah berhasil  disintesis  dengan  metode  sol-gel.  Data  difraktogram menunjukkan  bahwa  padatan  katalis hasil  sintesis  sesuai dengan No. 70-2269 dengan struktur tetragonal. Difraktogram padatan Mg 1-x Cu x F 2 (x= 0.025; 0.05; 0.075; 0.1 dan 0.15) telah memunculkan  puncak  untuk  MgF 2 dan  menunjukkan  adanya pengaruh doping logam Cu terhadap pergeseran 2  puncak.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  yang  sebesar-besarnya  disampaikan  kepada tim  penelitian  katalis,  Laboratorium  Kimia  Material  dan Energi  dan  Jurusan  Kimia  FMIPA  ITS,  serta  semua  pihak yang turut membantu.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A’yuni  Q.  “Sintesis  Katalis  MgF 2 Metode  Sol-Gel  dengan Gelating Agent Etanol dan Etilen Glikol serta Kinerjanya pada Reaksi Asetilasi Gliserol”. Kimia. ITS. 2015.
[2] Leofanti G., Tozzola G., Padovan M., Petrini G., Bordiga S. dan Zecchina  A.  “Catalyst  Characterization:  Applications”. Catalysis Today . 34, 329–352.1997.
[3] C.  Perego  and  P.  Villa,  “Catalyst  preparation  methods,” Catalysis Today , vol. 34, no. 3–4, pp. 281–305, Feb. 1997.
[4] I. K. Murwani, E. Kemnitz, T. Skapin, M. Nickkho-Amiry, and J.  M.  Winfield,  “Mechanistic  investigation  of  the hydrodechlorination  of  1,1,1,2-tetrafluorodichloroethane  on metal  fluoride-supported Pt  and Pd,” Catalysis Today ,  vol.  88, no. 3–4, pp. 153–168, Feb. 2004.
[5] Rüdiger,  S.,  Groß,  U.,  Kemnitz,  E., "Non-Aqueous  Sol–Gel Synthesis  of  Nano-Structured  Metal  Fluorides", Journal  of Fluorine Chemistry , Vol. 128, hal. 353–368. 2007.
[6] C. H. Su, C. R. Lin, C. H. Hung, C. Y. Chang, and L. Stobinski, “Novel process  to  synthesize  the  well-size-controlled  carbon nanotubes using Fe/TiO as catalyst by sol–gel method,” Surface and Coatings Technology, vol. 200, no. 10, pp. 3211–3214, Feb. 2006.
[7]    Li,  Z.  “Novel  Solid  Base  Catalysts  for  Michael  Additions ; Synthesis,  Characterization  and  Application”,  Disertasi, Mathematisch-Naturwissenschaftlichen  Fakultät  I.  Humboldt- Universität zu Berlin. Berlin. 2005.
[8] Zhi  G.,  Song  J.,  Mei  B.  and  Zhou  W.,  “Synthesis  and characterization of  Er 3+ doped  CaF  nanoparticles”, Journal  of Alloys and Compounds . 509. 9133–9137. 2011.