Sintesis Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 Sebagai Fotokatalis yang Dapat Diambil Kembali Dalam Fotoreduksi Limbah Ion Perak(I)
Adya Rizky Pradipta, Riri Enriyani, Lintannisa Rahmatia, Andita Utami
Program Studi Analisis Kimia, Politeknik AKA Bogor Jl. Pangeran Sogiri No.283, Tanah Baru, Bogor Utara, Kota Bogor, Jawa Barat 16154
*) Email : adya.rizky.p@kemenperin.go.id (Received : 2 Juli 2021; Accepted: 7 Juli 2021; Published: 2 Agustus 2021)
Abstrak
Sintesis  nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 sebagai  fotokatalis  yang  dapat  diambil  kembali  dalam  fotoreduksi  limbah  ion Ag(I)  telah  dilakukan.  Sintesis  diawali  dengan  sintesis  magnetit  (Fe 3 O 4 )  melalui  kopresipitasi  dan  sonikasi. Pelapisan  TiO 2 dilakukan  dengan  proses  sol-gel  dengan  penambahan  benih  atau  seed  TiO 2 degusa,  dan  diikuti perlakuan termal pada suhu 500 °C. Hasil sintesis dikarakterisasi dengan  fourier transform infrared spectroscopy (FTIR),  X-ray  diffraction  (XRD),  transmission  electron  microscope  (TEM),  scanning  electron  microscope-energy dispersive  X-ray  (SEM-EDX),  vibrating  sample  magnetometer  (VSM)  dan  diffuse  reflectance-UV  (DR-UV).  Uji aktivitas fotokatalis nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 dilakukan terhadap fotoreduksi ion Ag(I) dengan sistem batch dalam reaktor tertutup yang dilengkapi dengan lampu UV. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 memiliki kemampuan fotokatalitik yang baik. Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 memiliki kemampuan fotoreduksi lebih baik dibanding  TiO 2 tanpa  modifikasi.  Fotoreduksi  ion  Ag(I)  12,5  ppm  berlangsung  optimum  pada  pH  6  dan  waktu reaksi 90 menit dengan hasil sebesar 98,6 %.
Kata kunci: TiO 2 ; ion Ag(I); fotokatalis; nanokomposit
Abstract
Synthesis of Fe 3 O 4 /TiO 2 nanocomposites as a recoverable photocatalyst for photoreduction of Ag(I) ion waste has been  carried  out.  The  synthesis  of  Fe 3 O 4 /TiO 2 nanocomposites  was  firstly  initiated  by  the  synthesis  of  magnetite Fe 3 O 4 through coprecipitation and sonication system. The TiO 2 coating using a sol-gel process with the addition of TiO 2 degussa  seed,  followed  by  thermal  treatment  at  500  °C.  The  products  were  characterized  using  an  fourier transform  infrared  spectroscopy  (FTIR),  X-ray  diffraction  (XRD),  transmission  electron  microscope  (TEM), scanning  electron  microscope-energy  dispersive  X-ray  (SEM-EDX),  vibrating  sample  magnetometer  (VSM)  dan diffuse  reflectance-UV  (DR-UV).  The  photocatalytic  activity  test  of  nanocomposite  Fe 3 O 4 /TiO 2 was  conducted  for the photoreduction of Ag (I) ion waste in a batch system using a closed reactor equipped with UV light. The results indicated  that  the  Fe 3 O 4 /TiO 2 nanocomposites  have  good  photocatalytic  activity.  The  Fe 3 O 4 /TiO 2 nanocomposites have better photoreduction capabilities than those of TiO 2 unmodified. Photoreduction of 12.5 ppm Ag(I) ion was optimum at pH 6 in the reaction time of 90 minutes with the result was 98.6%.
Keywords: TiO 2 ; Ag(I) io; photocatalyst; nanocomposite

## PENDAHULUAN
Limbah  anorganik  memiliki  sifat  toksik  yang tinggi  karena  ion  logam non-degradable dan mempunyai lifetime yang  tidak  terbatas  sehingga dapat  terakumulasi  di  lingkungan.  Ion  Ag(I) merupakan  salah  satu  kandungan  limbah  anorganik. Limbah  yang  mengandung  ion  Ag(I)  jika  dibuang langsung  ke  lingkungan  dapat  membahayakan kesehatan  dan  lingkungan.  Masalah  kesehatan  yang ditimbulkan  oleh  limbah  yang  mengandung  logam perak adalah Argyria . Bahaya yang ditimbulkan oleh logam perak ini, mendorong diperlukannya penanganan terhadap limbah tersebut, sehingga dapat
mengurangi atau bahkan menghilangkan bahaya yang ditimbulkan.
Berbagai  metode  telah  dilakukan  untuk mengatasi  limbah  logam  perak,  antara  lain  dengan metode emulsi membran cair, elektrolisis, pengendapan,  adsorbsi,  dan  fotoreduksi  terkatalisis. Santoso  dan  Buchari  (2001)  melaporkan  bahwa penggunaan  teknik  pemisahan  emulsi  membran  cair berbahan dimetildioktadesil-ammonium bromida untuk  menanggulangi  limbah  cetak  foto  yang mengandung  peraktiosulfat.  Teknik  ini  mampu mengurangi  limbah  perak,  tetapi  teknik  ini  cukup sulit  dan  membutuhkan  reagen  yang  cukup  banyak. Penanganan limbah logam selanjutnya adalah dengan
(Pradipta et al .) metode  elektrolisis.  Metode  ini  telah  dilakukan  oleh Dias  dkk.  (2016)  untuk  mendegradasi  limbah perak(I).  Metode  ini  dilaporkan  cukup  efektif,  tetapi membutuhkan  biaya  yang  sangat  mahal.  Metode pengendapan pernah dilakukan oleh Rahayuningwulan  dan  Ardeniswan  (2005)  dengan menggunakan NaCl 1% dan pemanasan pada suhu 70 °C,  sehingga  diperoleh  endapan  AgCl.  Metode  ini secara umum memberikan hasil analisis yang efektif, tetapi  sulit  diterapkan  pada  konsentrasi  Ag(I)  yang rendah.  Ruíz-Baltazar  dan  Pérez  (2015)  telah mempelajari  penanganan  limbah  dengan  metode adsorbsi, yaitu dengan  menggunakan adsorben zeolit alam  yang  terimobilisasi  pada  ditizon.  Metode adsorbsi  memiliki  kelemahan,  yaitu  jika  adsorben telah  jenuh  oleh  adsorbat,  maka  akan  membentuk limbah  padat  baru  yang  berbahaya.  Metode selanjutnya  yaitu  fotoreduksi  terkatalisis  titanium dioksida  (TiO 2 ).  Chen  dan  Ray  (2001)  melaporkan bahwa  pada  proses  fotoreduksi  terkatalisis  TiO 2 ,  ion Ag(I)  tereduksi  dengan  adanya  elektron  yang dihasilkan  dari  reaksi  fotokatalisis  air.  Metode fotoreduksi ini cukup efektif dan tidak membutuhkan biaya yang besar.
TiO 2 merupakan salah satu bahan semikonduktor yang memiliki struktur semikonduktor  yang  dikarakterisasi  oleh  pita  valensi yang  terisi  elektron  dan  pita  konduksi  yang  kosong, yang  dipisahkan  oleh  celah  yang  disebut  sebagai band gap . Hal ini menyebabkan bahan tersebut dapat menyerap  energi  radiasi  sebesar  celah  pita  yang dimiliki,  sehingga  dapat  meningkatkan  kepekaan reaksi  oksidasi  dan  reduksi  yang  diinduksi  oleh cahaya.
TiO 2 dalam bentuk anatase merupakan paling fotoaktif  dan  praktis  dari  semikonduktornya  pada aplikasi  lingkungan  yang  luas  seperti  pemurnian  air, pengolahan air limbah, pengendalian limbah berbahaya,  pemurnian  udara,  dan  disinfeksi  air (Hoffmann  dkk.,  1995).  Selain  itu,  fotokatalis  TiO 2 menghasilkan  aktivitas  yang  tinggi  untuk  oksidasi senyawa  organik  yang  mudah  menguap  di  bawah radiasi  UV  dan  menawarkan  nilai  ekonomis  dan teknis  yang  praktis  untuk  membersihkan  udara  dan air (Kwon dkk, 2008).
TiO 2 umumnya  digunakan  dalam  bentuk serbuk  karena  mudah  digunakan  dan  memiliki permukaan  yang  luas.  Meskipun  begitu,  penggunaan dalam  bentuk  serbuk  dapat  membentuk  suspensi dalam  larutan  limbah  sehingga  sulit  dilakukan pemisahan padatan fotokatalis dari larutannya. Selain itu,  penggunaan  TiO 2 serbuk  dalam  jumlah  sedikit kurang  efektif  karena  TiO 2 akan  menyebar  dengan cepat  ke  dalam  larutan  sehingga  diperlukan  serbuk dalam  jumlah  banyak.  Namun,  penggunaan  dalam jumlah  banyak  akan  menyebabkan  kekeruhan  dan menghalangi  penyerapan  cahaya  oleh  fotokatalis tersebut,  sehingga  proses  fotoreduksi  maupun fotooksidasi  menjadi  kurang  efektif.  Selain  itu, penggunaan  serbuk  akan  menyulitkan  dalam  proses pemisahan  padatan  fotokatalis  dari  larutannya,  baik untuk  tujuan recovery maupun  regenerasi.  Oleh karena itu, diperlukan modifikasi TiO 2 .
Modifikasi  TiO 2 telah  banyak  dilakukan dengan  cara  mengembankan  TiO 2 pada  suatu  bahan matriks  berpori,  seperti  zeolit  atau  ke  dalam  ruang antar  lapisan  seperti  lapisan  lempung.  Selain membentuk  padatan  yang  lebih  berat,  pengembanan juga berfungsi  untuk  membatasi pertumbuhan  kristal oksida  yang  ada,  sehingga  ukuran  partikelnya menjadi lebih kecil. Pengembanan TiO 2 telah banyak dikaji,  diantaranya  dengan  menggunakan  lempung (Sumerta  dkk.,  2003;  Miyoshi,  1989)  dan  zeolit (Takeda dkk., 1999; Utubria dkk., 2006; Yuniar dkk., 2017). Penggunaan zeolit sintetik tipe X dan Y untuk pengembanan  nanopartikel  titania  telah  dilaporkan oleh  Xu  dan  Langford  (1997).  Hasil  penelitiannya menunjukkan  bahwa  titania  yang  berada  dalam rongga  zeolit  dan  matriks  MCM-41  memiliki  efek fotokatalitik  lebih  tinggi  dari  pada  titania  bebas. Namun,  metode  ini  memiliki  kelemahan,  yaitu memerlukan  proses  yang  lama  dan  tidak  semua titania  dapat  disintesisi  di  dalam  pori,  sehingga  sifat fotokatalitiknya berkurang.
Modifikasi  TiO 2 yang  baru  dikembangkan adalah  modifikasi  dengan  menggunakan  magnetik, yaitu  dengan  cara  penambahan  sifat  magnetik  pada fotokatalis  TiO 2 .  Pemberian  sifat  magnet  ini memungkinkan  pemisahan  padatan  fotokatalis  dari larutannya  dengan  mudah  menggunakan  medan magnet  eksternal.  Fotokatalis  magnetik  ini  diperoleh dengan  cara  melapiskan  TiO 2 pada  material magnetik.  Berbagai  material  magnetik  telah  dikenal hingga  saat  ini,  salah  satunya  adalah  magnetit (Fe 3 O 4 ).  Magnetit  merupakan  salah  satu  material bersifat  ferromagnetik  yang  murah,  tidak  toksik, biokompatibel,  dan  memiliki  aplikasi  yang  luas seperti sensor, katalis, dan lain-lain.
Magnetit  (Fe 3 O 4 )  merupakan  salah  satu  bijih besi  yang  dikenal  disamping  hematit  (Fe 2 O 3 ), limonite  (FeO(OH))  dan  siderite  (FeCO 3 )  (Cotton dan  Wilkinson,  1999).  Banisharif  dkk.  (2013) berhasil  mensintesis  Fe 3 O 4 -TiO 2 ,  dan  menunjukkan bahwa Fe 3 O 4 -TiO 2 dapat digunakan sebagai fotokatalis  untuk  dekolorasi  Congo  Red.  Modifikasi material TiO 2 dengan menambahkan sifat kemagnetan  pada  TiO 2 dapat  memudahkan  proses pemisahan  dengan  bantuan  medan  magnet  eksternal. Komponen  magnetik  digabung  dengan  nanopartikel TiO 2 sebagai  katalis  telah  dilakukan  oleh  Zhu  dkk. (2010)  menggunakan  TTIP  sebagai  sumber  titanium untuk membentuk struktur nanokomposit TiO 2 /Fe 3 O 4 .  Xuan  dkk.  (2009)  telah  mensintesis hollow sphere Fe 3 O 4 /TiO 2 melalui template polystyrene acrylic acid (PSA) memiliki kemampuan fotokatalis  dan  dapat  digunakan  ulang  hingga  enam kali dengan penurunan aktivitas yang kecil.

## METODE PENELITIAN
Sintesis Nanopartikel Fe 3 O 4 Sebanyak  3,01  g  FeCl 3 •6H 2 O  dan  2,04  g FeSO 4 •7H 2 O masing-masing dilarutkan dalam 30 mL akuabides  dengan  dialiri  gas  N 2 .  Larutan  kemudian disonikasi dan ditambahkan 1 M NaOH dalam 20 mL secara bertetes-tetes. Selanjutnya, sebanyak 1 g asam oleat  ditambahkan  ke  dalam  larutan  dan  disonikasi selama  1  jam.  Larutan  dicuci  dengan  akuabides
hingga mencapai pH 7, lalu dikeringkan pada suhu 80 °C selama 8 jam.
Sintesis Nanopartikel Fe 3 O 4 /TiO 2 Sejumlah  18  mL  TTIP  dimasukkan  dalam wadah  I  dan  ditambahkan  20  mL  akuabides  dengan suhu 5 °C. Pada wadah II sebanyak 0,5 g (NH4) 2 SO 4 dilarutkan  dalam  20  mL  akuabides  dan  ditambahkan 70  mg  TiO 2 degusa  dan  diaduk  hingga  homogen. Larutan  pada  wadah  I  dicampurkan  pada  larutan wadah II, kemudian dilakukan pengadukan pada suhu 70  °C  selama  1  jam  hingga  terbentuk  sol  TiO 2 .  Sol TiO 2 yang  diperoleh  ditambahkan  Fe 3 O 4 dan dilakukan  pengadukan  pada  suhu  70  °C  selama  1 jam. Larutan campuran ditambahkan dengan NH 4 OH hingga  pH  7.  Endapan  yang  diperoleh  kemudian dipisahkan dan dilakukan kalsinasi pada suhu 500 °C selama 3 jam.

## Karakterisasi Fotokatalis
Karakterisasi  dilakukan  dengan  metode  XRD guna identifikasi dan penentuan struktur nanopartikel,  sedangkan  FTIR  digunakan  untuk mengidentifikasi gugus-gugus yang ada pada sampel. diperkuat dengan FTIR. Morfologi struktur nanopartikel  dianalisa  dengan  TEM  dan  SEM, sedangkan komposisi nanopartikel dianalisa menggunakan  SEM-EDX.  Sifat  magnetik  fotokatalis dianalisis  dengan  menggunakan  VSM.  Selain  itu, juga dilakukan penentuan profil serapan nanopartikel yang  dianalisis  dengan  DR-UV  pada  panjang gelombang 250-800 nm.

## Pengaruh pH dalam Fotoreduksi Ion Ag(I)
Proses  fotoreduksi  dilakukan  dengan  sistem batch dalam reaktor tertutup yang dilengkapi dengan lampu  UV.  Kajian  pengaruh  pH  dalam  fotoreduksi ion  Ag(I)  dilakukan  dengan  prosedur  berikut. Sebanyak  25  mL  larutan  AgNO 3 12,5  mg  L -1 dimasukkan ke dalam gelas beaker dengan variasi pH masing-masing  2,  4,  6,  8,  dan  10.  Kemudian, sebanyak  25  mg  material  fotokatalis  dimasukkan  ke dalam  larutan.  Larutan  yang  sudah  ditambahkan katalis  dimasukkan  ke  dalam  reaktor  fotokatalisis. Larutan  diaduk  dan  disinari  cahaya  UV  selama  180 menit.  Fotokatalis  dipisahkan  dengan  menggunakan magnet  eksternal.  Absorbansi  filtrat  sebelum  dan sesudah  ditambahkan  fotokatalis  dianalisis  dengan AAS.
Pengaruh  Waktu  Penyinaran  dalam  Fotoreduksi Ion Ag(I)
Sebanyak 25 mL larutan AgNO 3
12,5 mg L -1 pH 6 didalam gelas beaker, ditambahkan 25 mg material fotokatalis dan dimasukkan ke dalam reaktor  fotokatalisis  sambil  diaduk  dan  disinari  UV dengan  variasi  lama  penyinaran  0,  15,  30,  60,  120, 150,  dan  180  menit.  Larutan  dipisahkan  dari fotokatalis  dengan  magnet  eksternal  kemudian  filtrat dianalisa dengan AAS.
Reduksi  Ion  Ag(I)  dengan  Penyinaran  UV  dan Tanpa Penyinaran
Sebanyak dua gelas beaker berisi  12,5 mg L -1 larutan  AgNO 3 pH  6  ditambahkan  fotokatalis  TiO 2 , nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 pada  masing-masing larutan.  Selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam  reaktor fotokatalisis  sambil  diaduk  dan  disinari  dengan lampu  UV  pada  waktu  optimalnya.  Larutan dipisahkan  dari  fotokatalis  dengan  menggunakan magnet  eksternal  kemudian  dilakukan  analisis  filtrat dengan AAS. Prosedur ini dilakukan kembali dengan tanpa penyinaran.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2
Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 dikarakterisasi menggunakan  metode  FTIR,  XRD,  TEM,  DR-UV, VSM,  dan  SEM/EDX.  Tahap  pelapisan  TiO 2 pada Fe 3 O 4 menggunakan metode sol-gel dengan prekusor TTIP  dan  penambahan seed atau  benih  TiO 2 degusa yang dilarutkan dalam (NH 4 ) 2 SO 4 . TiO 2 degusa yang larut  ditambahkan  pada  larutan  TTIP.  Hal  ini bertujuan pembentukan kristal TiO 2 pada fase anatase menjadi  lebih  baik.  Mehranpour  dkk.  (2011) menjelaskan bahwa proses pembentukan kristal TiO 2 dengan  menggunakan  pendekatan  teori  LaMer (Gambar 1). Selama proses sol-gel titanium alkoksida dapat mengalami hidrolisis dan kondensasi berdasarkan reaksi berikut.
Ti-OR + H 2 O           Ti-OH + ROH            (I) Ti-OH + RO-Ti         Ti-O-Ti + ROH       (II) Ti-OH + OH-Ti         Ti-O-Ti + HOH      (III)
Gambar 1. Proses kristalisasi TiO 2 (Mehranpour dkk., 2011) Analisis FTIR digunakan untuk
mengindentifikasi  gugus  serta  ikatan  yang  terbentuk dalam  material  Fe 3 O 4 dan  Fe 3 O 4 /TiO 2 .  Hasil  analisis FTIR  Fe 3 O 4 dan  Fe 3 O 4 /TiO 2 dapat  diamati  pada Gambar 2.
Hasil  FTIR  Fe 3 O 4 menunjukkan  pita-pita serapan  yang  karakteristik.  Pita  serapan  lebar  dan menyebar  pada  520-590  cm -1 mengindikasikan adanya vibrasi stretching Fe-O, sedangkan pada 1627 dan  3425  cm -1 menunjukkan  adanya  vibrasi stretching gugus  hidroksida  (-OH).  Hasil  ini  sesuai dengan yang dilaporkan Lin dkk. (2012).
Pertumbuhan kristal Kelarutan minimum
nukleasi
Gambar 2. Spektra inframerah a) Fe 3 O 4 , b)Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 hasil sintesis
Lin  dkk.  (2012)  melaporkan  bahwa  daerah sekitar  1630  cm -1 merupakan  serapan  gugus hidroksida  (-OH)  dari  air  (H 2 O)  yang  terdapat  pada kristal  magnetit.  Hasil  FTIR  yang  diperoleh  juga mengindikasikan  adanya  asam  oleat  yang  digunakan sebagai capping agent . Spektra inframerah menunjukkan adanya vibrasi stretching CH 2 asimetri dan  simetri  pada  serapan  tajam  pada  2931  dan  2854 cm -1 .  Pita  serapan  yang  kuat  pada  daerah  1000-1100 dan  1400-1500  cm -1 merupakan  pita  serapan  dari vibrasi stretching C-O.  Hasil  ini  sesuai  dengan  hasil yang  diperoleh  Zhang  dkk.  (2006).  Interaksi  antara Fe3O4 dan asam oleat ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar  3.  Interaksi  antara  gugus  COO - pada  asam oleat dengan atom Fe (Nalle dkk., 2019)
Spektra  FTIR  nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 menunjukkan  pita  serapan  baru  Ti-O-Ti.  Serapan pada  500-700  cm -1 merupakan  daerah fingerprint ikatan  Ti-O-Ti.  Pita  serapan  pada  3700  cm -1 merupakan  vibrasi  khas  dari  Ti-O-Ti.  Hasil  yang sama juga ditunjukkan pada spektra FTIR nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 yang  disintesis  oleh  Yuan dkk. (2012).
Analisis  XRD  bertujuan  untuk  mengetahui kristalinitas,  jenis  kristal,  dan  ukuran  material  yang terbentuk. Hasil difraktogram dari material Fe 3 O 4 dan Fe 3 O 4 /TiO 2 dapat  diamati  pada  Gambar  4.  Hasil difraktogram sinar-X dari partikel Fe 3 O 4 hasil sintesis menunjukkan  adanya  puncak-puncak  difraksi  yaitu pada  2θ:  18;  30;  35;  36,7;  43;  57,4;  dan  62,7°. Perhitungan nilai hkl dari 2θ diperoleh indeks Miller (111),  (220),  (311),  (222),  (400),  (511),  dan  (440). Hasil Difraktogram sinar-X pada material Fe 3 O 4 /TiO 2 menunjukkan  perbedaan  jika  dibandingkan  dengan difraktogram  sinar-X  Fe 3 O 4 ,  yaitu  munculnya beberapa puncak difraksi dan pergeseran 2θ.
Gambar 4. Difraktogram XRD a) Fe 3 O 4 , b) Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 hasil sintesis
Puncak difraksi baru yang muncul pada difraktogram Fe 3 O 4 /TiO 2 , yaitu 2θ pada 24,65; 37,15; 47,43; 54,49; dan  75,00°.  Perhitungan  nilai  hkl  dari  2θ  diperoleh indeks  Miller  (101),  (200),  (112),  (204),  dan  (215). Hasil  yang  diperoleh  sesuai  dengan  ICDD  magnetit dengan  nomor  00-019-0629  dan  ICDD  TiO 2 anatase dengan nomor 00-021-1272.
Analisis  TEM  digunakan  untuk  mengetahui bentuk  nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 hasil  sintesis  serta ukuran  partikel yang  dihasilkan.  Gambar  5 merupakan  citra  TEM  nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 hasil sintesis.
Gambar 5. Citra TEM Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 hasil sintesis
Citra  TEM  pada  Gambar  5  menunjukkan bahwa  nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 yang  terbentuk terdapat  bagian  yang  berwarna  hitam  dan  abu-abu. Hasil  ini  memiliki  kesesuaian  dengan  yang dilaporkan  Banisharif  dkk.  (2013).  Bagian  yang tampak gelap dimungkinkan adalah Fe 3 O 4 sedangkan bagian  yang  tampak  abu-abu  adalah  TiO 2 .  Ukuran partikel  Fe 3 O 4 /TiO 2 yang  terbentuk  cukup  seragam yaitu 30,09 nm dengan standar deviasi 3,41.
Analisis menggunakan SEM-EDX bertujuan untuk  menentukan  morfologi  permukaan  dan komposisi  pada  nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 .  Hasil analisa  SEM  disajikan  pada  Gambar  6,  sedangkan analisa EDX disajikan pada Tabel 1.
Gambar  6.  Citra  SEM  Nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 hasil sintesis
Tabel 1. Komposisi unsur-unsur penyusun nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 Unsur Berat(%) Unsur(%) O 38,61 65,66 Ti 54,87 31,16 Fe 06,51 03,17
Hasil citra SEM menunjukkan bentuk morfologi  nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 yang  berbentuk bulat dan  kubus  dengan  rongga-rongga  pori.  Hasil citra  SEM  juga  menunjukkan  bahwa  terjadi aglomerasi  pada  material  Fe 3 O 4 /TiO 2 . Hasil  analisa EDX  ditampilkan  pada  Gambar  6  dan  Tabel  1 menunjukkan  bahwa  terdapat  tiga  unsur  penyusun material  nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 yaitu  Fe,  Ti,  dan O.  Intensitas  Fe  yang  rendah  dan  intensitas  Ti  yang tinggi  menunjukkan  bahwa  TiO 2 memiliki  jumlah yang  lebih  banyak  dibanding  Fe 3 O 4 pada  permukaan material.  Unsur  O  memiliki  persentase  paling banyak, karena semua material penyusun nanokomposit mengandung unsur O. Ukuran partikel Fe 3 O 4 /TiO 2 yang  terbentuk  memiliki  ukuran  27,45 nm dengan standar deviasi 2,54.
G
ambar
7. Kurva magnetisasi a) Fe 3 O 4 , b) Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 hasil sintesis
Tabel  2.  Perbandingan  nilai  kemagnetan  Fe 3 O 4 dan nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2
Sampel Momen magnet (emu/g) Fe 3 O 4 33,5 Fe 3 O 4 / TiO 2 10,9
Pembuktian sifat kemagnetan pada nanokomposit dilakukan dengan menggunakan VSM, yaitu  dengan  mengukur  sifat  magnet  nanokomposit. Kurva  magnetisasi  pada  Gambar  7  menunjukkan bahwa  kurva  magnetisasi  Fe 3 O 4 dan  nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 ,  tidak  melewati  titik  (0,0).  Hal  ini menunjukkan bahwa senyawa Fe 3 O 4 bersifat paramagnetik.  Material  Fe 3 O 4 memberikan  momen magnet  saturasi  sebesar  33,5  emu/g,  sedangkan nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 sebesar 10,9 emu/g (Tabel 2).  Penurunan  momen  magnet  saturasi  Fe 3 O 4 disebabkan  oleh  adanya  material  TiO 2 yang membungkus  material  Fe 3 O 4 .  Material  TiO 2 yang membungkus  Fe 3 O 4 ,  menyebabkan  kemagnetan Fe 3 O 4 terhalangi oleh lapisan  TiO 2 . Material tersebut menjadi  lebih  besar  dan  berat,  sehingga  mengurangi momen magnet dari Fe 3 O 4 .
Gambar 8. Spektra DR-UV a) TiO 2 ,
b) Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 hasil sintesis
Karakterisasi  dengan  menggunakan  DR-UV dilakukan  untuk  melihat  profil  serapan  sampel terhadap  sinar  UV-Vis  dan  menentukan  besarnya energi celah pita yang dihasilkan oleh semikonduktor hasil sintesis.
Spektra  hasil  analisis  difusi  reflektansi  UV- Vis  ditampilkan  pada  Gambar  8.  Perhitungan  celah pita  dilakukan  dengan  metode  serapan  tepi.  Hasil perhitungan energi celah pita nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 dibandingkan dengan TiO 2 , menunjukkan bahwa tidak terjadi perbedaan yang signifikan antara energi  celah  pita  TiO 2 dengan  energi  celah  pita nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 .  Perhitungan  energi  celah pita serbuk TiO 2 dengan menggunakan rumus:
(1)
Ket: h: tetapan plank c: kecepatan cahaya
λ : panjang gelombang
menunjukkan bahwa material tersebut memiliki  energi  celah  pita  (Eg)≈  3,20  eV. Sedangkan, material nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 memiliki  energi  celah  pita  (Eg)≈  3,22  eV.  Hasil  ini menunjukkan bahwa TiO 2 pada material nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 merupakan  TiO 2 fase
(Pradipta et al .) anatase dan  memiliki  kemampuan  fotoreaktif  pada daerah sinar UV.
Pengaruh  pH  dalam  Fotoreduksi  Limbah  Ion Ag(I)
Keasaman  larutan  (pH)  berpengaruh  pada muatan  TiO 2 yang  terbentuk.  Muatan  permukaan fotokatalis  TiO 2 menentukan  kemudahannya  dalam membentuk  •OH.  Pengaruh  pH  larutan  dianalisis menggunakan  percobaan  pada  kisaran  pH  2-10  pada material  fotokatalis.  Limbah  ion  Ag(I)  setelah perlakuan  dianalisis  menggunakan  AAS  untuk mengetahui  konsentrasi  Ag  tersisa.  Perhitungan persentase  degradasi  dilakukan  dengan  didasarkan pada  konsentrasi  Ag  awal  dan  konsentrasi  Ag  yang tersisa  pasca  fotodegradasi.  Grafik  Pengaruh  pH penyinaran terhadap fotoreduksi ion Ag(I) ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Pengaruh pH larutan terhadap fotoreduksi limbah ion Ag(I)
Pada Gambar 9 menunjukkan bahwa aktivitas fotokatalitik meningkat seiring dengan meningkatnya pH dan mencapai kondisi optimum pada pH 6.
Pada pH asam   : >TiOH + H + TiOH 2 + Pada pH basa: >TiOH + OH -
TiO - + H 2 O Korman dkk. (1991)
Korman dkk. (1991) menjelaskan bahwa pada pH<6  maka  TiO 2 akan  membentuk  spesies  TiOH 2 + dan  semakin  banyak  spesies  TiOH 2 + yang  terbentuk seiring  penurunan  pH.  Pada  pH  2-6  terdapat pembentukan spesies TiOH 2 + , sedangkan berdasarkan diagram  Pourbaix  (Gambar  10),  Ag  membentuk  ion Ag + menyebabkan  adanya  interaksi  tolak  menolak antara  muatan  positif  dari  TiOH 2 + dengan  muatan postif  dari  Ag.  Interaksi  tolak  menolak  ini menyebabkan  kontak  anatara  TiO 2 dengan  ion  Ag(I) berkurang,  sehingga  proses  fotoreduksi  menjadi kurang  efektif.  Semakin  basa  larutan  maka  semakin sedikit spesies TiOH 2 + yang terbentuk dan pembentukan  TiOH  semakin  banyak  sehingga interaksi  elektrostatik  antara  TiO 2 dengan  ion  Ag(I) pada  pH  2-6  berkurang,  mengakibatkan  efektivitas fotoreduksi semakin meningkat.
Gambar  10.  Diagram  Pourbaix  Ag  (Thomson  dkk., 2011)
Pada pH 8 dan 10, terjadi penurunan aktivitas fotoreduksi.  Hal  ini  disebabkan  pada  pH  basa  Ag akan  membentuk  senyawa  oksida  seperti  Ag 2 O, Ag 2 O 2 ,  dan  Ag 2 O 3 seperti  yang  ditunjukkan  oleh diagram  Pourbaix.  Adanya  senyawa  Ag 2 O,  Ag 2 O 2 , dan  Ag 2 O 3 ,  menyebabkan  larutan  berubah  menjadi keruh.  Kekeruhan  ini  menyebabkan  terhalangnya sinar  UV  untuk  masuk  kedalam  sistem  larutan, sehingga  fotoreaktivitas  TiO 2 menjadi  menurun  dan mengakibatkan penurunan aktivitas fotoreduksi.
Berdasarkan  diagram  Pourbaix  Ag,  semakin basa  larutan  maka  pembentukan  senyawa  Ag 2 O, Ag 2 O 2 ,  dan  Ag 2 O 3 juga  semakin  besar,  sehingga aktivitas  fotoreduksi  maka  akan  semakin  rendah. Selain  itu,  pembentukan  senyawa  perak  oksida  juga mengurangi  interaksi  elektrostatik  antara  TiO 2 dengan Ag, sehingga menyebabkan efektivitas reaksi fotoreduksi menjadi berkurang.
Pengaruh  Waktu  Penyinaran  dalam  Fotoreduksi Limbah Ion Ag(I)
Pengujian pengaruh waktu penyinaran terhadap  efektivitas  fotoreduksi  ion  Ag(I)  dilakukan dengan  menggunakan  material  fotokatalis  dan  sinar UV.  Data  hasil  yang  diperoleh  adalah  disajikan Gambar 11. Gambar 11 menunjukkan bahwa semakin lama  waktu  penyinaran,  maka  semakin  banyak  ion Ag  yang  mengalami  reduksi.  Setelah  waktu penyinaran  90  menit,  terlihat  pada  gambar  tersebut memperlihat  kurva  yang  relatif  stabil.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  waktu  penyinaran  optimum pada fotoreduksi ion Ag yaitu 90 menit.
Jumlah  e - yang  terbentuk  untuk  terjadinya proses  fotoreduksi  dipengaruhi  oleh  efektivitas penyinaran  yang  mengenai  permukaan  katalis.  Pada Gambar  11  tersebut  juga  menunjukkan  bahwa  pada waktu  penyinaran  0-90  menit,  kurva  mengalami kenaikan.  Hal  ini  disebabkan  oleh  semakin  lama penyinaran, maka semakin banyak energi foton yang mengenai  dan  terserap  oleh  fotokatalis,  sehingga semakin banyak e - yang terbentuk. Dengan demikian semakin  banyak  e - yang  terbentuk,  maka  semakin banyak  ion  Ag(I)  yang  tereduksi,  sehingga  proses fotoreduksi berlangsung semakin efektif.
Gambar 11. Pengaruh waktu penyinaran terhadap fotooksidasi limbah ion Ag
Fotoreduksi Limbah Ion Ag(I) dengan Penyinaran UV dan Tanpa Penyinaran Uji aktivitas nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 terhadap
ion Ag(I)
dilakukan dengan membandingkan  aktifitas  fotokatalitik  nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 dengan  TiO 2 pada  kondisi  penyinaran UV dan tanpa penyinaran. Hasil penelitian ini tersaji pada Gambar 12.
Gambar 12. Aktivitas material a) TiO 2 dan b) nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 dengan sinar UV
Tabel 3. Komposisi unsur-unsur penyusun nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 Material Ag Tereduksi (%) UV Tanpa UV TiO 2 25,49 9,56 Fe 3 O 4 /TiO 2 98.60 50,77
Berdasarkan  Gambar  12  terlihat  bahwa aktivitas  fotokatalitik  dari  material  nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 jauh  lebih  baik  dari  pada  TiO 2 .  Ketika terkena energi foton dari lampu UV, terjadi celah pita antara  pita  konduksi  dan  pita  valensi.  Terbentuknya e - digunakan  untuk  mereduksi  ion  Ag(I)  menjadi Ag(0). Tabel 3 menunjukkan besarnya persentase Ag tereduksi. Material nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 memberikan  aktivitas  yang  lebih  tinggi  dari  TiO 2 karena  adanya  Fe 3 O 4 dalam  material.  Fe 3 O 4 meningkatkan  gaya  tarik  ion  Ag(I)  ke  permukaan TiO 2 (Pradipta,  2019)  sehingga  efektifitas  proses fotoreduksi ion Ag(I) menjadi lebih baik.
Aktifitas  material  TiO 2 dan  nanokomposit Fe 3 O 4 TiO 2 tanpa  penyinaran,  digunakan  untuk menguji adanya aktivitas adsorbsi dari material TiO 2 dan nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 . Nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 selain  memiliki  kemampuan  sebagai
fotokatalis,  juga  memiliki  kemampuan  sebagai adsorben.  Hal  ini  dibuktikan  adanya  degradasi  yang tinggi oleh nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 tanpa penyinaran.  Kemampuan  adsorbsi  nanokomposit Fe 3 O 4 /TiO 2 lebih baik dari pada TiO 2 .

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa fotokatalis nanopartikel Fe 3 O 4 /TiO 2 dapat disintesis
menggunakan metode sono-kopresipitasi dan metode sol  gel,  diikuti  perlakuan  termal  pada  suhu  500  °C. Nanokomposit  Fe 3 O 4 /TiO 2 berupa  partikel  bulat dengan  ukuran  nano,  dengan  struktur  partikel  Fe 3 O 4 terlapisi oleh lapisan TiO 2 . Nanokomposit
Fe 3 O 4 /TiO 2 memiliki  sifat  magnetik  yang  baik,  dan dapat dipisahkan dari medium cair dengan menggunakan  medan  magnet  eksternal.  Fotokatalis Nanopartikel  Fe 3 O 4 /TiO 2 dapat  mereduksi  ion  Ag(I) dalam larutan AgNO 3 berlangsung efektif pada pH 6 selama  90  menit  penyinaran.  Perlakuan  tersebut memberikan hasil degradasi sebesar
98,60 % pada paparan sinar UV.

## DAFTAR PUSTAKA
Banisharif, A., Elahi, S.H., Firooz, A.A., Khodadadi, A.  A.,  &  Mortazavi,  Y.  (2013).  TiO 2 /Fe 3 O 4 Nanocomposite Photocatalysts for Enhanced Photo-Decolorization  of  Congo  Red  Dye, Int. J. Nanosci. Nanotechnol., 9 , 193-202. Nalle,  F.C.,  Wahid,  R.,  Wulandari,  I.  O.,  & Sabarudin,  A.  (2019).  Synthesis  and Characterization of Magnetic Fe 3 O 4 Nanoparticles Using Oleic Acid as Stabilizing  Agent, Rasayan  J.  Chem.,  12, 14-21. Chen,  D.,  &  Ray,  A.  K.  (2001).  Removal  Toxic Metal Ions from Watewater by Semiconductor  Phocatalysis, Chem.  Eng.
Sci ., 56 , 1561-1570.
Cotton,  F.,  &  Wilkinson,  G.  (1999). Advanced Inorganic  Chemistry (6 th ed.).  New  York:
Jhon Wiley and Sons.
Ruíz-Baltazar,  A.,  &  Pérez,  R.  (2015).  Kinetic Adsorption Study of Silver Nanoparticles on
Natural Zeolite: Experimental and
Theoretical  Models, Appl.  Sci.,  5 ,  1869- 1881
Hoffmann,  M.R.,  Martin,  S.T.,  Choi,  W.,  &
Behremann,  D.W.  (1995).  Environmental Application of Semiconductor Photocatalysis, Chem. Rev., 95 , 69-96.
Korman,  C.,  Bahnemann,  D.  W.,  &  Hoffman,  M.  R.
(1991). Photolysis of Chloroform and Other Organic  Molecules  in  Aqueous  TiO 2 Suspensions, Environ.  Sci.  Technol.,  25 , 494-500
Kwon, S. Fan, M., Cooper, A.T., & Yang, H. (2008).
Photocatalytic  Applications  of  Micro-  and Nano-TiO 2 in  Environmental  Engineering,
Crit. Rev. Env. Sci. Tec, 8 , 197–226. Lin ,Y., Geng, Z., Cai, H., Ma, L., Chen, J., Zeng, J., Pan,  N.,  &  Wang,  X.  (2012).  Ternary Graphene–TiO 2 –Fe 3 O 4 Nanocomposite as A
Recollectable  Photocatalyst  with  Enhanced Durability, Eur. J. Inorg. Chem , 28 , 4439– 4444.
Mehranpour, H., Askari, M., & Ghamsari, M. (2011).
Nucleation and Growth of TiO 2
Nanoparticles, Nanomaterials, 22, 3-26. Miyoshi, H., & Yoneyama, H. (1989). Photochemical of  Iron  Oxide  Incorporated  in  Clay Interlayers, J.  Chem.  Soc.,  Faraday  Trans ., 85 , 1873-1880.
Dias,  P.,  Javimczik,  S.,  Benevit,  M.,  Veit,  H.,  & Bernardes, A. M. (2016). Recycling WEEE: Extraction and Concentration of Silver From Waste  Crystalline  Silicon  Photovoltaic Modules, Waste Manage. , 57 , 220-225. Pradipta,  A.R.  (2019). Sintesis  Metanol  Melalui Reaksi Reduksi Fotokatalitik CO 2 Terkatalisis Nanokomposit TiO 2 Termodifikasi Fe 3 O 4 dan Fe 3 O 4 /SiO 2 . Tesis, Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta. Yuniar,  Y.,  Wahyuni,  E.,  &  Aprilita,  N.  (2017). Photoreduction  of  Cr(VI)  Catalyzed  by TiO 2 -Lignin, Indones.  J.  Fundamental Appl., 2 , 22–27.
Rahayuningwulan,  D.,  &  Ardeniswan.  (2005).  Ion Exchanger  Application  on  Silver  Recovery from  COD  Analysis  Wastewater, Jurnal Kimia Lingkungan , 1 , 7-12. Santoso,  I.,  &  Buchari  (2001).  Pengaruh  Matriks terhadap  Persen  Ekstraksi  Perak  (I)  dari
Limbah Cuci/Cetak
Foto
dengan
Menggunakan  Teknik  Pemisahan  Emulsi
Membran Cair, Indo. J. Chem. 3 , 149-157. Sumerta,  I.  K.,  Wijaya,  K.,  &  Tahir,  I.  (Oktober 2002). Fotodegradasi Metilen
Biru
Menggunakan  Katalis  TiO 2 -Montmorilonit dan  Sinar  UV ,  Paper  dipresentasikan  pada Seminar Nasional Pendidikan Kimia, Yogyakarta, Indonesia. Takeda,  N.,  Torimoto,  T.,  &  Yoneyama,  H.  (1999).
Effect of
Modernite Support on
Photodegradation of Gaseous Organic Compound  Over  TiO 2 Photocatalyst, Bull. Chem. Soc. , 72 , 1615-1621 . Thompson,  W.T.,  Kaye,  M.  H.,  Bale,  C.  W.,  & Pelton, A.D.  (2011). Pourbaix diagrams for multielement systems. In: Uhlig's Corrosion Handbook (3rd  Edition).  New  Jersey:  The Electrochemical  Society  and  Jon  Wiley  & Sons. Utubira,  Y.,  Wijaya,  K.,  Triyono,  &  Sugiharto,  E. (2006).  Preparasi  dan  Karakterisasi  TiO 2 - Zeolit  Serta  Pengujiannya  pada  Degradasi Limbah Industri Tekstil secara Fotokatalitik, Indo. J. Chem. , 6 , 231-237. Xu,  Y.,  &  Langford,  C.  H.  (1997).  Photoactivity  of Titanium  Dioxide  Supported  on  MCM41, Zeolite X, and Zeolite Y, J. Phys. Chem. B , 101 , 3115–3121. Xuan,  S.,  Jiang,  W.,  Gong,  X.,  Hu,  Y.,  &  Chen,  Z. (2009).  Magnetically  Separable  Fe 3 O 4 /TiO 2
Hollow
Spheres: Fabrication and Photocatalytic  Activity, J.  Phys.  Chem.  C , 113 , 553-558.
Yuan, Q., Li, N., Geng, W., Chi, Y., & Li, X. (2012). Preparation  of  Magnetically  Recoverable Fe 3 O 4 @SiO 2 @meso-TiO 2 Nanocomposites
with Enhanced Photocatalytic Ability,
Mater. Res. Bull. , 47 , 2396–2402.
Zhang,  L.,  He,  R.,  &  Gu,  H.  (2006).  Oleic  Acid Coating  on  the  Monodisperse  Magnetite Nanoparticles, Appl.  Surf.  Sci. , 253 ,  2652- 2656.
Zhu, C., Zhang, M., Qiao,Y., Xiao, G., Zhang, F.,  & Chen,  Y.  (2010).  Fe 3 O 4 /TiO 2 Core/Shell Nanotubes:  Synthesis  and  Magnetic  and Electromagnetic Wave Absorption Characteristics, J.  Phys.  Chem.  C , 114 , 16229–16235.