Abstrak — Pada  penelitian  ini  telah  dilakukan  sintesis  padatan Mg 1-x Zn x F 2 (x=0; 0,025; 0,050; 0,075; 0,100 dan 0,150) dengan metode sol-gel. Padatan hasil sintesis ditentukan keasamannya dengan  metode  adsorpsi  piridin  kemudian  diamati  dengan spektrofotometer  FTIR.  Sisi  asam  tertinggi  baik  Lewis maupun  Brønsted  diperoleh  pada  padatan  Mg 0,925 Zn 0,075 F 2 . Semakin  besar  jumlah  mol  dopant  Zn  yang  ditambahkan, semakin tinggi keasaman padatan.
Kata Kunci — Mg 1-x Zn x F 2 , Asam Lewis, Asam Brønsted, Sol-gel, Dopant.

## I. PENDAHULUAN
ADATAN  fluorida  diketahui  memiliki  sisi  asam  Lewis dan  Brønsted  [1].  Salah  satu  contoh  padatan  fluorida yang  memiliki  sisi  asam  Lewis  dan  Brønsted  yaitu  MgF 2 . Namun  sisi  asam  Lewis  dan  Brønsted  MgF 2 dinilai  masih rendah. Padatan dengan sisi keasaman yang baik diperlukan untuk  katalisis  reaksi  tertentu  [2].  Dalam  penelitian  ini, permasalahan  keasaman  yang  rendah  pada  padatan  MgF 2 diatasi  dengan  penambahan  logam  Zn  yang  memiliki  sifat asam Lewis dan juga Brønsted dengan cara doping [3].
Sintesis  padatan  Mg 1-x Zn x F 2 dapat  dilakukan  dengan metode sol-gel. Padatan yang dihasilkan dari metode sol-gel memiliki  karakteristik  yang  khas  seperti  memiliki  pori, memiliki  lapisan  tipis  dan  berbentuk  serbuk  [4].  Proses sintesis  metode  sol-gel  yaitu  melalui  rute  koloid  dan kemudian  terjadi  perubahan  fase  dari  suspensi  koloid  yang disebut  dengan  sol,  lalu  menjadi  fase  cair  kontinu  yang disebut dengan gel [5].
Proses  metode  sol-gel  diawali  dengan  hidrolisis  yaitu pembentukan  suspensi  koloid  dengan  diameter  <200  nm yang dihasilkan dari reaksi antara prekursor dengan pelarut. Setelah itu ditambahkan gelating agent sehingga dihasilkan sol.  Pada  tahap  ini  dilakukan  pengadukan  secara  terus menerus  agar  jumlah  sol  bertambah  dan  selanjutnya  akan membentuk jaringan gel. Gel tersebut dikeringkan sehingga didapatkan xerogel [6].
Metode sol-gel memiliki beberapa keunggulan yaitu dapat digunakan pada suhu relatif rendah, homogenitas yang baik serta dapat memperbesar ukuran permukaan [7].

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Alat dan Bahan
1) Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat-alat gelas,  PTFE,  seperangkat  alat  vakum,  oven  (BINDER Germany)  dan  Spektrofotometer Fourier  Transform Infrared (FTIR) (Shimadzu).
2) Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah padatan  magnesium  turning  (Sigma-Aldrich,  99,98%),  HF (Merck,  40%),  metanol  kering  (Merck,  99,9%)  dan Zn(CH 3 COO) 2 ·2H 2 O (Aldrich, 98%).
Tabel 1. Notasi sampel Notasi sampel mol Mg Zn F MgF 2 1 0 2 Mg 0,975 Zn 0,025 F 2 0,975 0,025 2 Mg 0,950 Zn 0,050 F 2 0,950 0,050 2 Mg 0,925 Zn 0,075 F 2 0,925 0,075 2 Mg 0,900 Zn 0,100 F 2 0,900 0,100 2 Mg 0,850 Zn 0,150 F 2 0,850 0,150 2
B. Sintesis  Padatan  Mg 1-x Zn x F 2 (x=0;  0,025;  0,050; 0,075; 0,100 dan 0,150)
Sintesis padatan dilakukan dengan metode sol-gel. Pada tahap awal sintesis, Mg turning direaksikan dengan metanol, kemudian  direfluks  pada  suhu  65  °C.  Kemudian ditambahkan larutan Zn 2+ dalam metanol sesuai perhitungan stoikiometri.  Setelah  itu  campuran  ditambahkan  HF  40% sambil  diaduk  dengan magnetic  stirrer .  Selanjutnya  gel dipisahkan  dari  larutan  dengan  sentrifugasi.  Gel  yang  telah terpisah  dari  filtrat  dikeringkan  dan  dikalsinasi.  Notasi padatan hasil sintesis dapat dilihat pada Tabel 1.
C.  Penentuan  Keasaman  Padatan  Mg 1-x Zn x F 2 dengan Metode Adsorpsi Piridin-FTIR
Keasaman  padatan  Mg 1-x Zn x F 2 (x=0;  0,025;  0,050; 0,075; 0,100 dan 0,150) ditentukan dengan metode adsorpsi piridin-FTIR.  Mula-mula  diambil  sampel  padatan  sebanyak ±  30  mg  kemudian  dipanaskan  pada  suhu  150  °C  dengan dialiri  gas  nitrogen  selama  15  menit.  Setelah  proses pemanasan,  sampel  ditetesi  dengan  piridin  sebanyak  60 μ L dan  didiamkan  selama  10  menit  pada  suhu  kamar.  Setelah itu  sampel  dianalisis  dengan  spektrofotometer  FTIR  pada bilangan gelombang 1900 hingga 1300 cm -1 .

## III. HASIL DAN DISKUSI
A. Hasil Sintesis Padatan Mg 1-x Zn x F 2 Sintesis  padatan  Mg 1-x Zn x F 2 (x=0;  0,025;  0,050;  0,075; 0,100;  0,150)  mula-mula  dilakukan  dengan  pembuatan prekursor. Prekursor yang digunakan yaitu logam alkoksida yang  didapatkan  dengan  mereaksikan  Mg turning dan metanol. Mg turning berfungsi sebagai sumber kation Mg 2+ dan metanol berfungsi sebagai pelarut. Kemudian campuran tersebut  direaksikan  dengan  larutan  Zn 2+ hingga  dihasilkan emulsi putih. Penambahan larutan Zn 2+ yang disebut dengan metode doping ,  merupakan  modifikasi  katalis  yang  dapat mempengaruhi  sifat  padatan  [5][8].  Penambahan  larutan dilakukan  saat  pertengahan  proses  refluks  agar  homogen. Selanjutnya  adalah  pembuatan  sol  yang  dilakukan  dengan penambahan asam fluorida (HF) 40%. Reaksi pembentukan Mg 1-x Zn x F 2 dapat dituliskan dalam Persamaan 1.
(1-x) Mg(OCH 3 ) 2 + x Cu(OCH 3 ) 2 + 2HF 
Mg 1-x Zn x F 2 (s) + 2 (1-x) CH 3 OH (aq) + 2x CH 3 COOH    (1) Proses  pengadukan  dilakukan  agar  terjadi  proses polimerisasi  yang  disebut  dengan  gelasi  [9].  Gel  yang

## Pengaruh Jumlah
Dopant Zn pada MgF 2 terhadap Keasaman Mg 1-x Zn x F 2
Stanza Farid Zakaria, Agus Wahyudi dan Irmina Kris Murwani Departemen Kimia, Fakultas Sains, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : irmina@chem.its.ac.id
P
diperoleh  dicuci  dengan  aquabides  untuk  menghilangkan prekursor  yang  tidak  bereaksi.  Selanjutnya  yaitu  proses pengeringan  dan  dihasilkan xerogel . Xerogel dikalsinasi agar  metoksi  sisa  dalam  padatan  terdekomposisi,  sehingga hanya diperoleh Mg 1-x Zn x F 2 .
B. Hasil  Penentuan  Keasaman  Padatan  Mg 1-x Zn x F 2 dengan

## Metode Adsorpsi Piridin-FTIR
Proses  penentuan  keasaman  pada  penelitian  ini dilakukan  dengan  metode  adsorpsi  piridin  yang  dilanjutkan dengan  pengamatan  FTIR  [10].  Piridin  digunakan  sebagai probe dikarenakan  pasangan  elektron  bebas  dari  piridin dapat berinteraksi dengan sisi asam pada permukaan katalis. Spektra  FTIR  keasaman  padatan  Mg 1-x Zn x F 2 (x=0;  0,025; 0,050; 0,075; 0,100; 0,150) ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1.  Spektra  piridin-FTIR  (a)  MgF 2 ,  (b)  Mg 0,975 Zn 0,025 F 2 ,  (c) Mg 0,950 Zn 0,050 F 2 ,  (d)  Mg 0,925 Zn 0,075 F 2 ,  (e)  Mg 0,900 Zn 0,1 F 2 dan  (f) Mg 0,85 Zn 0,15 F 2 .
Pada  Gambar  1  terdapat  puncak  spektra  pada  3  rentang bilangan  gelombang  yang  berbeda.  Puncak  vibrasi  pada rentang  bilangan  gelombang  1470-1430  cm -1 merupakan indikasi  adanya  serapan  dari  sisi  asam  Lewis,  sedangkan pada  rentang  bilangan  gelombang  1575-1550  cm -1 merupakan  indikasi  dari  sisi  asam  Brønsted.  Pada  rentang bilangan  gelombang  1520-1480  cm -1 merupakan  indikasi serapan  sisi  asam  Lewis  dan  Brønsted  yang  muncul  pada bilangan  gelombang  yang  sama  [11].  Pada  penelitian  ini dilakukan  perhitungan  besarnya  sisi  asam  padatan  secara semikuantitatif  dengan  metode  integrasi  luasan  di  bawah puncak yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2.

## Data jumlah sisi asam padatan
Nilai x pada padatan Mg 1- x Zn x F 2 Sisi asam (satuan luas) Lewis Brønsted 0,000 0,022 0,097 0,025 0,030 0,098 0,050 0,050 0,130 0,075 0,058 0,138 0,100 0,045 0,120 0,150 0,053 0,136 Tabel 2 dapat digunakan untuk mengetahui kecenderungan  sisi  asam  Lewis  maupun  Brønsted  yang disajikan  pada  Gambar  2.  Luas  sisi  asam  yang  merupakan jumlah  sisi  asam  dialurkan  terhadap  jenis  padatan  hasil sintesis.
Gambar 2.  Sisi  asam  Lewis  ( )  dan  Brønsted  ( )  terhadap padatan Mg 1-x Zn x F 2 .
Gambar 2 menunjukkan grafik sisi asam Lewis maupun Brønsted  memiliki  kecenderungan  yang  sama,  namun  nilai luas  sisi  asam  Brønsted  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan Lewis.  Hal  ini  merupakan  indikasi  terbentuknya  ZnO sehingga  sisi  Brønsted  pada  padatan  meningkat  [12].  Nilai keasaman  tertinggi  baik  asam  Lewis  maupun  Brønsted diperoleh pada padatan Mg 0,925 Zn 0,075 F 2 .

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dan  pembahasan  yang  dilakukan, padatan Mg 1-x Zn x F 2 telah berhasil disintesis dengan metode sol-gel.  Keasaman  terrtinggi  baik  asam  Lewis  maupun Brønsted  diperoleh  pada  padatan  Mg 0,925 Zn 0,075 F 2 .  Hasil penentuan  keasaman  menunjukkan  bahwa  penambahan dopant Zn dapat meningkatkan sisi asam padatan baik asam Lewis maupun Brønsted.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih disampaikan kepada Tim Penelitian Katalis, Ditjen  Penguatan  Risbang – Kemenristekdikti  pada Penelitian  Berbasis  Kompetensi  No.  841/PKS/ITS/2018, Laboratorium  Kimia  Material  dan  Energi,  Departemen Kimia FS ITS serta semua pihak yang turut membantu.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M. Wojciechowska, M. Zieliński, and M. Pietrowski, “ MgF2 as a non-conventional catalyst support, ” J. Fluor. Chem. , vol. 120, no. 1, pp. 1 – 11, Mar. 2003.
[2] L.  Zhou, T.-H. Nguyen, and A.  A.  Adesina, “ The acetylation of glycerol  over  amberlyst-15:  Kinetic  and  product  distribution, ”
Fuel Process. Technol. , vol. 104, pp. 310 – 318, Dec. 2012.
[3] L.  Kong,  G.  Li,  H.  Wang,  W.  He,  and  F.  Ling, “ Hydrothermal catalytic  conversion  of  biomass  for  lactic  acid  production, ” J. Chem.  Technol.  Biotechnol. ,  vol.  83,  no.  3,  pp.  383 – 388,  Mar. 2008.
[4] J.  Krishna  Murthy,  U.  Groß,  S.  Rüdiger,  E.  Kemnitz,  and  J.  M. Winfield, “ Sol – gel-fluorination  synthesis  of  amorphous magnesium  fluoride, ” J.  Solid  State  Chem. ,  vol.  179,  no.  3,  pp. 739 – 746, Mar. 2006.
[5] I.  K.  Murwani,  K.  Scheurell,  and  E.  Kemnitz, “ Liquid  Phase Oxidation of Ethylbenzene on Pure and Metal Doped HS-AlF3, ” Catal. Commun. , vol. 10, pp. 227 – 231, 2008.
[6] S.  Rüdiger,  U.  Groß,  and  E.  Kemnitz, “ Non-aqueous  sol – gel synthesis  of  nano-structured  metal  fluorides, ” J.  Fluor.  Chem. , vol. 128, no. 4, pp. 353 – 368, Apr. 2007.
[7] B. Abu-Jdayil, M. A. Al-Nakoua, M. H. El-Naas, and A. Khaleel, “ Rheological  characteristics  of  nickel – alumina  sol – gel  catalyst, ”
0, 01 A bso rb an si ( a. u) Bilangan gelombang (cm -1 ) Padatan
[8] J. K. Murthy, U.  Gross, S. Rüdiger, E. Ünveren, W. Unger, and E.  Kemnitz, “ Synthesis  and  characterization  of  chromium(III)- doped magnesium fluoride catalysts, ” Appl. Catal. Gen , vol. 282, no. 1, pp. 85 – 91, 2005.
[9] P.  Muralidharan,  I.  Prakash,  M.  Venkateswarlu,  and  N. Satyanarayana, “ Sol-gel  synthesis  and  structural  characterization of nanocomposite powder: NiAl 2 O 4 :SiO 2.”
[10] O.  C.  H.  Arjek  and  I.  Fatimah, “ Modifikasi  Zeolit  Dengan Tembaga  (Cu)  Dan  Uji  Sifat  Katalitiknya  Pada  Reaksi Esterifikasi, ” Chemical , vol. 3, no. 1, pp. 20 – 27, Dec. 2017.
[11] C.  Cochon,  T.  Corre,  S.  Celerier,  and  S.  Brunet, “ Catalytic fluorination of 2-chloropyridine over metal oxide catalysts in gas phase in the presence of HF, ” Appl. Catal. A Gen. , vol. 413 – 414,
pp. 149 – 156, Jan. 2012. [12] Q.  A ’ yuni, “ Sintesis  Katalis  MgF2  Metode  Sol-Gel  dengan Gelating  Agent  Etanol  dan  Etilen  Glikol  serta  Kinerjanya  pada Reaksi Asetilasi Gliserol, ” Institut Teknologi Sepuluh Nopember,
2015.