ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 11 (1) (2008) : 20 – 28
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Sintesis Silika Kristalin Menggunakan Surfaktan Cetiltrimetilamonium Bromida (CTAB) dan Trimetilamonium

## Klorida (TMACl) sebagai Pencetak Pori
Bimo Tunggal Dipowardani a , Sriatun a* , Taslimah a
a Inorganic Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
* Corresponding author: sriatun@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o A b s t r a c t
Keywords: synthesis, crystalline silica, surfactant, pore template Synthesis of crystalline silica was done with sodium silicate and TEOS as silicate source and  CTAB  and  TMACl  surfactant  as  pore  template  to  determine  correlation  of concentration and pH variaton to crystallinity, specific surface area, total pore volume and average  pore  radius  of  silica  crystalline.  Sodium  silicate  was  obtained  from  reaction between glass and sodium carbonate at temperature 900 o C. In this research was made 2 kinds of variation. First was concentration of CTAB and TMACl (0.2 M and 0.1 M; 0.4 M and 0.2  M;  0.6  M  and  0.3  M).  Second  variation  was  pH  (9,  10,  11).  Crystalline  silica  was synthesized  by  mixing  sodium  silicate  solution,  TEOS,  CTAB,  TMACl  and  aquadest through  hidrothermal  and  calcination  process.  From  XRD  and  FTIR  analysis  indicated final  product  were  not  pure  stishovite,  quartz  and  cristobalite.  Average  pore  radius, spesific surface area and total pore volume from products were 10,066 Å; 30.8292 m 2 /g and 15.517 cm 3 /g for CTAB 0.4 M and TMACl 0.2 M sample; 9.597 Å, 40.2642 m 2 /g and 19.320 cm 3 /g for CTAB 0.6 M and TMACl 0.3 M sample; 9.500 Å; 38.7657 m 2 /g and 18.413 cm 3 /g for pH 10 sample.

## A b s t r a k
Kata kunci: sintesis, silika kristalin, surfaktan, pencetak pori Telah dilakukan sintesis silika kristalin menggunakan natrium silikat dan TEOS sebagai sumber silika serta surfaktan CTAB dan TMACl sebagai pencetak pori untuk menentukan pengaruh variasi konsentrasi surfaktan dan pH terhadap luas permukaan spesifik, volume total pori dan ukuran pori rata-rata silika kristalin. Natrium Silikat didapat dari reaksi antara  kaca  dengan  natrium  karbonat  pada  suhu  900 o C.  Pada  penelitian  ini  dibuat  2 macam variasi. Pertama adalah variasi konsentrasi CTAB dan TMACl (0,2 M dan 0,1 M; 0,4 M dan 0,2 M; 0,6 M dan 0,3 M). Kedua adalah variasi pH (9, 10 dan 11). Sintesis dilakukan dengan mencampurkan larutan natrium silikat, TEOS, CTAB, TMACl dan akuades yang melalui proses hidrotermal dan kalsinasi. Karakterisasi hasil penelitian dilakukan dengan metode analisis XRD, FTIR, dan adsorpsi gas N 2 melalui persamaan BET Dari hasil analisis XRD dan FTIR menunjukkan bahwa material silika kristalin hasil sintesis merupakan jenis stishovit,  kuarsa  dan  kristobalit  yang  belum  murni.  Ukuran  pori  rata-rata,  luas permukaan spesifik dan volume total pori dari produk adalah 10,066 Å; 30,8292 m 2 /g dan 15,517 cm 3 /g untuk sampel dengan konsentrasi CTAB 0,4 M dan TMACl 0,2 M; 9,597 Å, 40,2642 m 2 /g dan 19,320 cm 3 /g untuk sampel dengan konsentrasi CTAB 0,6 M dan TMACl 0,3 M; 9,500 Å; 38,7657 m 2 /g dan 18,413 cm 3 /g untuk sampel dengan pH 10.

## 1. Pendahuluan
Silika  kristalin  sebagai  material  berpori  banyak diaplikasikan  sebagai  adsorben.  Material  tersebut mempunyai  kestabilan  yang  tinggi  terhadap  pengaruh mekanik,  temperatur dan  tingkat  keasaman.  Salah satu metode  yang  sedang  berkembang  untuk  sintesis  silika kristalin  adalah  dengan  menambahkan  suatu  bahan tertentu  seperti  surfaktan  sebagai template  (cetakan). Penggunaan surfaktan diharapkan dapat meningkatkan pori-pori  partikel  sekaligus  membentuk  struktur  pori menjadi lebih seragam.
Alternatif  sumber  silika  yang  dapat  digunakan adalah  kaca.  Kaca  mempunyai  kandungan  utama  silika sampai  72,4%  dan  oleh  karenanya  dapat  dilakukan ekstraksi  terhadap  kaca  untuk  mendapatkan  silika tersebut.  Sumber  silika  lain  yang  dapat  digunakan sebagai sumber silika pendukung adalah tetraetilortosilikat (TEOS).
Ji , dkk. [1] telah mensintesis silika kristalin MCM-41 dengan menggunakan silika dan surfaktan CTAB sebagai agen  pencetak  yang  digunakan  sebagai  adsorben  yang memperlihatkan kapasitas Bovine Serum Albumin (BSA) yang  tinggi  pada  suatu  protein.  Nugandini  [2]  telah berhasil  mensintesis  material  berpori  dengan  sumber silika  dari  abu  sekam  padi  dan  penambahan  sumber silikat dan menggunakan campuran dua surfaktan, yaitu CTAB  dan  TMACl  sebagai  molekul  pengarah.  Penelitian yang  dilakukan  Kim  dkk  (2000)  telah  berhasil mensintesis  silika  MCM-41  menggunakan  TMACl sebagai  agen  pencetak  yang  dapat  digunakan  sebagai agen  seleksi  enantio  dalam  proses  adisi  TMSN  menjadi benzaldehid(II).  Whang ,  dkk.  [3]  mensintesis  silika MCM-41 dengan menggunakan surfaktan TMACl sebagai agen pencetak yang digunakan sebagai agen katalis. Pada penelitian  ini  dilakukan  sintesis  silika  kristalin menggunakan natrium silikat dan TEOS sebagai sumber silika serta surfaktan CTAB dan TMACl sebagai pencetak pori dengan harapan produk silika kristalin mempunyai radius pori yang lebih besar dan distribusi pori

## 2. Metodologi Penelitian

## Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah peralatan  gelas,  ayakan  170  mesh, hot  plate,  pengaduk magnet, pH meter, oven ARISTON type F-16-EM-IN-02, furnace  Vulcan  3-130,  kertas  saring Whatman  51  , difraktometer  sinar  X  Shimadzu  6000,  spektroskopi serapan atom Shimadzu, FT-IR Shimadzu 8210 PC, dan BET Nova 1000 High Speed Gas Sorption Analyzer. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kaca dr gelas bening,  natrium  karbonat  (Na 2 CO 3 ),  asam  asetat (CH 3 COOH),  tetraetilortosilikat  (TEOS),  akuades  (H 2 O),
cetiltrimetilamonium
bromida (CTAB) dan trimetilamonium klorida (TMACl).

## Cara Kerja

## Preparasi Sampel Kaca
Kaca  dari  gelas  bening  dibersihkan  dari  pengotor- pengotornya  kemudian  dikerngkan.  Kaca  yang  telah bersih  dan  kering  tersebut  kemudian  dihaluskan  dan diayak menggunakan ayakan 170 mesh

## Sintesis Natrium Silikat
Sebanyak 10 gram serbuk kaca halus ditambah 17,6 gram natrium  karbonat  (Na 2 CO 3 )  kemudian  dipanaskan dalam furnace  pada  suhu  900 o C  selama  4  jam.  Hasil reaksi ini berupa padatan serbuk natrium silikat. Padatan serbuk natrium silikat tersebut dilarutkan dalam akuades 200  mL,  kemudian  disaring  sehingga  diperoleh  filtrat dan kemudian larutan natrium silikat dianalisis dengan AAS untuk mengetahui kandungan silika terlarut.

## Sintesis Silika Kristalin
20 mL natrium silikat (Na 2 SiO 3 ) ditambah dengan 5
mL tetraetilortosilikat (TEOS), 10 mL cetiltrimetilamonium  bromida  (CTAB)  dan  10  mL trimetilamonium  klorida  (TMACl)  dengan  variasi konsentrasi  antara  cetiltrimetilamonium  bromida (CTAB) dan trimetilamonium klorida (TMACl) adalah 0,2 M dan 0,1 M; 0,4 M dan 0,2 M; 0,6 M dan 0,3 M. Larutan campuran tersebut diaduk selama 2 jam pada suhu kamar hingga  terbentuk  gel  dan  didiamkan  selama  24  jam. Selanjutnya  ditempatkan  dalam  wadah  teflon  tertutup dan  dimasukkan  ke  dalam  oven  digital  dengan  suhu 150°C selama 48 jam. Endapan yang terbentuk didiamkan selama  3 hari.  Tahap  selanjutnya  endapan disaring dan dicuci  dengan  akuades  hingga  bersih  dan  dikeringkan pada suhu 100°C selama 1 jam kemudian ditimbang dan dilakukan  pengulangan  prosedur  pengeringan  sampai didapatkan  berat  yang  konstan.  Tahap  selanjutnya adalah  kalsinasi  pada  suhu  550°C  selama  5  jam. Pengulangan sintesis dan karakterisasi material produk dengan variasi pH 9, 10 dan 11 menggunakan konsentrasi cetiltrimetilamonium  bromida  (CTAB)  0,4  M  dan trimetilamonium klorida (TMACl) 0,2 M.

## Karakterisasi Silika Kristalin
Material hasil dikarakterisasi dengan difraktometer sinar-X, Spektrofotometer FTIR dan BET.
Kode Keterangan M-1 CTAB 0,2 M DAN TMACl 0,1 M pH = 11,91 M-2 CTAB 0,4 M DAN TMACl 0,2 M pH = 11,85 M-3 CTAB 0,6 M DAN TMACl 0,3 M pH = 11,92 M-4 CTAB 0,2 M DAN TMACl 0,1 M pH = 9 M-5 CTAB 0,2 M DAN TMACl 0,1 M pH = 10 M-6 CTAB 0,2 M DAN TMACl 0,1 M pH = 11
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 11 (1) (2008) : 20 – 28

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Sintesis Silika Kristalin
Silika kristalin dibentuk dari pencampuran natrium silikat,  TEOS,  surfaktan  CTAB  dan  TMACl  dicampur disertai  pengadukan  membentuk  gel.  Pembentukan  gel ini  memperlihatkan  adanya  interaksi  antara  silikat dengan  surfaktan  yaitu  terjadi  reaksi  polimerisasi kondensasi.  Monomer-monomer  dari  silikat  bereaksi secara adisi membentuk rantai polimer Si-O-Si dengan melepaskan molekul air H 2 O. Polimer tersebut kemudian berinteraksi  dengan  misel-misel  surfaktan  untuk membentuk inti kristal [4]. Fase gel tersebut merupakan awal dari pembentukan inti kristal yang merupakan hal penting  dalam  proses  sintesis  silika  kristalin. Pembentukan  inti  kristal  terjadi  pada  saat  pemeraman ( Ageing) pada suhu kamar yang dilakukan selama 24 jam.
Proses  kristalisasi  terjadi  pada  proses  hidrotermal selama  48  jam  dengan  suhu  150 o C.  Gel  amorf  akan mengalami  penataan  ulang  pada  strukturnya  oleh adanya pemanasan sehingga dapat terbentuk embrio inti kristal  dan  pada  keadaan  ini  terjadi  kesetimbangan antara  embrio  inti  kristal,  gel  amorf  sisa,  dan  larutan lewat  jenuh.  Tahap  tersebut  merupakan  tahap pertumbuhan  kristal  dan  proses  tersebut  berada  pada keadaan  metastabil.  Jika  gel  amorf  sisa  larut  kembali, maka akan terjadi pertumbuhan kristal dari embrio inti tersebut  sampai  gel  amorf  sisa  tersebut  habis  dan terbentuk  kristal  dalam  keadaan  stabil.  Tahap  tersebut merupakan tahap pertumbuhan kristal [5]
Penambahan molekul organik cetiltrimetilammonium bromida (CTAB) dan trimetilammonium  klorida  (TMACl)  berfungsi  sebagai template. Template yang berupa kation CTA + dan TMA + difungsikan  untuk  menetralkan  kerangka  yang  anionik [SiO 4 ] 4- [6]. Interaksi ionik tersebut yang menghasilkan embrio kristal dari silika kristalin.
Gambar 1 Skema pembentukan silika kristalin dengan surfaktan sebagai molekul pengarah (1)Unit bangunan primer, (2)Proses pembentukan kerangka siilika kristalin [7] (3)Interaksi surfaktan [8]
Berdasarkan  Gambar  1  tersebut  dapat  dijelaskan interaksi  antara  larutan  silikat  dengan  surfaktan. Surfaktan  cetiltrimetilammonium  bromida  (CTAB)  dan trimetilammonium  klorida  (TMACl)  akan  membentuk suatu  misel-misel  untuk  mengurangi  tegangan permukaan,  gugus-gugus  hidrofobik  akan  berkumpul
dan  kepala  hidrofilik  surfaktan  akan  saling  menjauhi gugus  hidrofobiknya  sehingga  terbentuknya  suatu lingkaran  silinder.  Secara  elektrostatik  gugus  hidrofilik (kepala  surfaktan)  akan  berinteraksi  dengan  unit bangunan  primer (primary  building  unit)dari  TO4. Satuan  bangun  primer  struktur  silika  kristalin  adalah suatu  tetrahedral  terdiri  atas  satu  atom  pusat  Si  yang dikelilingi oleh empat atom oksigen, yaitu [SiO 4 ] 4- [9].
Tahap  selanjutnya  setelah  proses  hidrotermal adalah kalsinasi. Kalsinasi bertujuan untuk mendekomposisi  surfaktan  yang  tertinggal  pada  pori material  (Anwaril,  2005).  Kalsinasi  dilakukan  dengan memanaskan  sampel  pada  suhu  tinggi.  Kalsinasi  yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan suhu 550 o C selama  5,5  jam  yang  jauh  di  atas  suhu  dekomposisi termal  cetiltrimetilamonium  bromida  (CTAB)  sebesar 300 o C  dan  trimetilamonium  klorida  (TMACl)  sebesar 250 o C  diharapkan  mampu  mendekomposisi  surfaktan menjadi gas-gas CO 2 , O 2 dan H 2 O sehingga meninggalkan pori  yang  terbuka  dengan  ukuran  yang  sesuai  dengan ukuran misel surfaktan.
Sintesis pada penelitian ini dilakukan pada pH basa dengan range  pH  9-11.  Pada  pH  tersebut  akan  terjadi polimerisasi  ion-ion  SiO 4 4- membentuk  kerangka  silika kristalin.  Kerangka  silika  kristalin  dipengaruhi  oleh keberadaan anion dari silikat. Range pH tersebut sesuai dengan  penelitian  [10]  yaitu  pada  pH  basa  >  7  akan terbentuk  ion  SiO 4 4- yang  merupakan  ion  utama pembentuk kerangka silika kristalin.
Untuk  mengidentifikasi  material  hasil,  dilakukan karakterisasi menggunakan difrkatometer sinar-X untuk mengetahui  jenis  kristal  dan  kekristalan  material, spektrofotometer  FTIR  untuk  mengidentifikasi  gugus fungsi  yang  terdapat  dalam  material  dan  BET surface area  analyzer  untuk  mengidentifikasi  luas  permukaan spesifik,  volume  total  pori  dan  ukuran  pori  rata-rata silika kristalin.

## Karakterisasi dengan Metode Difraksi sinar-X
Metode  XRD (X-Ray  Diffraction)  merupakan  suatu metode  analisis  kualitatif  yang  memberikan  informasi mengenai  kekristalan  suatu  mineral  tertentu  dalam sampel.  Spektrum  XRD  dapat  memberikan  informasi mengenai  puncak-puncak  intensitas  pada  sudut  2 θ tertentu  dikarenakan  setiap  mineral  mempunyai  pola difraktogram yang karakteristik.
Pola Difraktogram Sinar X Sampel M-1, M-2 dan M-3
Pola difraksi pada sampel M-1, M-2, dan M-3 dapat dilihat pada Gambar 2
Gambar 2 Pola Difraktogram sampel M-1, M-2 dan M-3
Keterangan simbol :
S = Stishovit; C = Kristobalit; Q = Kuarsa
Keterangan Gambar :
M-1 : CTAB 0,2 M dan TMACl 0,1 M M-2 : CTAB 0,4 M dan TMACl 0,2 M M-3 : CTAB 0,6 M dan TMACl 0,3 M
Pola  difraktogram  sinar-X  yang  dihasilkan  oleh sampel  M-1,  M-2  dan  M-3  memperlihatkan  puncak- puncak  yang  berbeda  satu  sama  lain.  Puncak  tertinggi pada  ketiga  sampel  mengalami  pergeseran  ke  sudut  2 θ yang  lebih  kecil  dengan  M-3  menunjukkan  puncak tertinggi  dengan  sudut  2 θ paling  kecil  yaitu  21,8188 o . Pergeseran  tersebut  menunjukkan  bahwa  dengan kenaikan  konsentrasi  surfaktan  yang  digunakan  dari sampel  M-1,M-2  dan  M-3,  maka  peluang  untuk terbentuknya material mesopori semakin besar. Semakin tinggi konsentrasi surfaktan (jauh melampaui CMC CTAB yaitu  8  x  10 -4 M  dan  TMACl  yaitu  2  x  10 -4 M),  maka semakin  banyak  misel-misel  yang  terbentuk.  Misel dengan jumlah banyak akan membentuk kerangka kristal yang  lebih  kuat  karena  lebih  banyak  unit  bangunan primer SiO 4 4- yang berinteraksi dengan misel surfaktan. Kerangka  kristal  yang  kuat  membuat  pori-pori  kristal
tidak  menyusut  saat  molekul  surfaktan  terdekomposisi pada  proses  kalsinasi.  Identifikasi  awal  terbentuknya material  mesopori  adalah  munculnya  puncak-puncak tajam di daerah 2θ di bawah 5 o . Kekristalan dari sampel- sampel yang ditunjukkan oleh pola difraktogram sinar-X menunjukkan sampel M-2 mempunyai kekristalan yang terbaik  dibandingkan  yang  lain.  Hal  tersebut  kurang sesuai  sebab  menurut  [11]  semakin  tinggi  konsentrasi surfaktan  yang  digunakan  maka  kristalinitasnya semakin  baik.  Kekurangsesuaian  tersebut  diduga disebabkan  sintesis  yang  kurang  sempurna  sehingga mempengaruhi kristalinitas material hasil.
Pola Difraktogram Sinar X Sampel M-4, M-5 dan M-6
Sampel M-4, M-5 dan M-6 menggunakan rentang sudut  2 θ 0 o -80 o .  Pola  difraksi  pada  sampel  M-4,  M-5, dan M-36 dapat dilihat pada Gambar 3
Gambar 3 Pola Difraktogram sampel M-4, M-5 dan M-6
Keterangan simbol : C = Kristobalit; Q = Kuarsa Keterangan Gambar :
M-4 : CTAB 0,4 M;TMACl 0,2 M;pH=9 M-5 : CTAB 0,4 M;TMACl 0,2 M;pH=10 M-6 : CTAB 0,4 M;TMACl 0,2 M;pH=11
Pola-pola  difraktogram  yang  ditunjukkan  pada sampel  M-4,  M-5  dan  M-6  berlainan  satu  sama  lain. Kecenderungan puncak-puncak yang terbentuk semakin teratur dan tajam dengan meningkatnya pH dari rentang pH  9-11  dengan  pH  11  menunjukkan  kekristalan  yang paling baik. Hal ini disebabkan sampel M-6 dengan pH 11, keberadaan  ion  utama  pembentuk  kerangka  silika kristalin  yaitu  SiO 4 4- terdapat  dalam  konsentrasi  yang tertinggi  dibandingkan  dengan  sampel  M-4  dan  M-5. sesuai  dengan  [10]  pada  pH  >  7  ion-ion  pembentuk
kerangka  silika  kristalin  yaitu  SiO 4- dapat  muncul  yang kemudian  akan  terjadi  proses  polimerisasi  membentuk kerangka  silika  kristalin.  Ukuran  basal  spacing  pada semua sampel rata-rata cukup kecil yaitu pada rentang 1,20605Å – 6,94676Å . Berdasarkan hal tersebut, dapat diperkirakan  bahwa  ukuran  pori  yang  didapatkan  akan lebih banyak masuk ke dalam kategori mikropori (<20Å).

## Identifikasi Senyawa Hasil Sintesis
Identifikasi  senyawa  hasil  sintesis  bertujuan  untuk mengetahui  secara  spesifik  produk  yang  didapat  pada penelitian  ini.  Identifikasi  dilakukan  dengan  cara memperkirakan  produk  yang  didapat,  kemudian dilakukan pencarian terhadap pola difraktogram sinar-X pada database. Langkah selanjutnya adalah membandingkan nilai-nilai 2 θ dengan intensitas tinggi dari database  tersebut  dengan  nilai-nilai 2 θ dengan intensitas  tinggi  pada  pola  difraktogram  sinar-X  dari sampel-sampel.  Database  yang  dipergunakan  berasal dari  JCPDS  (Joint  Committee  on  Powder  Diffraction Standards)  [12].  Hasil  penelusuran  database  JCPDS dibandingkan dengan data dari sampel-sampel disajikan pada tabel 1.
Tabel 1 Identifikasi Sampel berdasarkan database JCPDS [12] 15-0026 (Stishovit, SiO2) M-1 2 θ (deg) Int(%) 2 θ (deg) Int(%) 30,178 100 30,038 100,00 45,764 35 45,488 3,15 48,650 14 48,120 13,45 60,457 50 60,099 2,01 62,821 18 62,402 5,94 03-0419 (Kuarsa, α -SiO2) M-2 2 θ (deg) Int(%) 2 θ (deg) Int(%) 26,585 100 26,901 86,30 36,493 60 36,987 51,98 40,225 30 40,916 3,75 42,399 50 42,026 5,84 68,420 80 68,727 5,73 02-0285 (Kristobalit) M-3 2 θ (deg) Int(%) 2 θ (deg) Int(%) 21,985 100 21,819 100,00 28,439 8 28,875 19,19 31,462 9 31,484 38,62 36,080 13 36,556 22,58 36,381 4 36,983 22,38
39-1425 (Kristobalit, syn SiO2) M-4 2 θ (deg) Int(%) 2 θ (deg) Int(%) 22,038 100 22,9796 80,82 28,493 60 28,8160 56,72 31,589 70 31,3205 95,76 36,190 80 36,5068 68,49 48,650 60 48,1177 22,82 03-0271 (Kristobalit, α -SiO2) M-5 2 θ (deg) Int(%) 2 θ (deg) Int(%) 21,983 100 21,824 88,46 31,474 60 31,433 100,00 44,832 40 44,932 64,36 47,305 60 47,339 10,38 57,557 30 57,696 11,90 11-0695 (Kritobalit, syn SiO2) M-6 2 θ (deg) Int(%) 2 θ (deg) Int(%) 21,927 100 21,771 100 31,462 13 31,464 63,61 36,114 20 36,019 12,80 36,417 5 36,559 31,23 48,648 7 48,6027 13,83
Berdasarkan difraktogram sinar-X sampel M-1, M- 2  dan  M-3  terdapat  puncak-puncak  lain  yang  belum teridentifikasi. Hal  tersebut menandakan  material  hasil belum murni karena masih bercampur dengan senyawa lain. Identifikasi puncak-puncak lain tersebut disajikan pada tabel 2.

## Tabel 2 Identifikasi Puncak Lain
Sampel M-1 2 θ (deg) Int(%) Identifikasi 29,307 36,46 Kristobalit 37,206 26,37 Kristobalit 37,892 16,96 Kristobalit Sampel M-2 2 θ (deg) Int(%) Identifikasi 21,736 25,99 Kristobalit 35,324 21,84 Kristobalit 43,196 32,33 Kristobalit Sampel M-3 2 θ (deg) Int(%) Identifikasi 22,415 38,70 Kuarsa 23,507 52,92 Kuarsa 26,964 41,85 Kuarsa
Sampel M-4 2 θ (deg) Int(%) Identifikasi 17,960 29,03 Kuarsa 26,874 50,52 Kuarsa 45,071 50,38 Kuarsa Sampel M-5 2 θ (deg) Int(%) Identifikasi 17,956 12,89 Kuarsa 25,790 30,35 Kuarsa 35,616 26,86 Kuarsa Sampel M-6 2 θ (deg) Int(%) Identifikasi 17,902 23,28 Kuarsa 18,793 24,08 Kuarsa 22,995 71,73 Kuarsa 26,892 43,48 Kuarsa
Berdasarkan  data  dari  tabel-tabel  di  atas  terlihat bahwa  sampel  M-1  mirip  dengan  Stishovite  (ID  15- 0026), sampel M-2 mirip dengan Kuarsa α -SiO 2 (ID 03- 0419), sampel M-3 mirip dengan Kristobalite syn (ID 39- 1425),  sampel  M-4  mirip  dengan  Kristobalite (ID  02- 0285), sampel M-5 mirip dengan Kristobalite α -SiO 2 (ID 03-0271) dan sampel M-6 mirip dengan Kristobalite syn (ID  11-0695).  Gambar  perbandingan  antara  pola difraktogram  standar  dan  sampel  dapat  dilihat  pada lampiran  4. Sampel-sampel  dengan variasi  konsentrasi memperlihatkan  kecendrungan  perubahan  sifat  fisik yang  semakin  menurun  ditinjau  dari  indek  bias, kerapatan  spesifik  dan  kekerasan  seperti  yang ditunjukkan  tabel  3.  Sampel-sampel  dengan  variasi  pH tidak terjadi perubahan karena berdasarkan identifikasi didapatkan jenis silika kristalin yang sama.

## Tabel 3 Sifat Fisik kristal Silika
Jenis Kristal Kerapatan Spesifik Kekerasan Indeks Bias Stishovit 4,29 7,5-8 1,799- 1,826 Kuarsa- α 2,65 7 1,544- 1,553 Kristobalit 2,33 6,5 1,485- 1,487
Konsentrasi  surfaktan  yang  digunakan  berperan penting  terhadap  hasil  identifikasi  dan  kecenderungan sifat  fisik  yang  dimiliki  ketiga  sampel  dengan  variasi konsentrasi  surfaktan  yaitu  sampel  M-1  menggunakan konsentrasi CTAB 0,2 M dan TMACl 0,1 M; sampel M-2 menggunakan konsentrasi CTAB 0,4 M dan TAMCl 0,2 M; sampel M-3 menggunakan konsentrasi CTAB 0, 6M dan TMACl  0,3  M.  Proses  kalsinasi  dengan  suhu  dan  waktu yang  sama  untuk  ketiga  sampel  membuat  sampel  M-1 mengalami  dekomposisi  lebih  cepat  dibanding  sampel M-2  dan  M-3  dengan  konsentrasi  surfaktan  lebih
banyak. Kalor dari proses kalsinasi kemudian digunakan oleh  sampel  M-1  untuk  menata  strukturnya  menjadi lebih  rapat.  Kerapatan  struktur  M-1  tersebut  yang mempengaruhi  sifat  fisik  dengan  kecenderungan menurun  disebabkan  sampel  dengan  konsentrasi surfaktan lebih banyak yaitu M-2 dan M-3 mendapatkan kalor  untuk  menata  struktur  dengan  waktu  yang  lebih sedikit sehingga strukturnya kurang rapat.
Identifikasi  sampel-sampel  dengan  variasi  pH mendapatkan  hasil  yang  sama  yaitu  termasuk  dalam jenis Kristobalit. Hal tersebut diduga disebabkan pH yang digunakan  berada  pada  kisaran  pH  basa  sehingga  ion utama  pembentuk  kerangka  silika  kristalin  yaitu  SiO 4 4- telah  dapat  terbentuk.  Dengan  demikian  berdasarkan penelitian  ini  variasi  pH  yang  digunakan  kurang berperan.
Perbandingan antara pola difraktogram standar dan sampel  memperlihatkan  adanya  puncak-puncak  baru dari  sampel  yang  kurang  sesuai  dengan  pola difraktogram standar. Puncak-puncak tersebut menandakan dalam material hasil terbentuk lebih dari 1 jenis  kristal.  Dengan  demikian  tingkat  kemurnian  dari sampel  masih  kurang  baik.  Tingkat  kemurnian  yang kurang baik tersebut juga terlihat oleh hasil karakterisasi menggunakan FTIR yang menunjukkan spektra FTIR dari sampel-sampel  kurang  sesuai  dengan  spektra  FTIR standar.  Hal  tersebut  diduga  disebabkan  oleh  efek perlakukan-perlakuan  yang  diberikan  selama  proses sintesis  yang  kurang  sempurna  sehingga  menyebabkan bidang  difraksi  sampel  berubah  dan  memunculkan puncak-puncak baru.

## Karakterisasi Dengan Metode FTIR
Karakterisasi
dengan menggunakan spektrofotometer  FTIR  ( Fourier  Transform  Infra  Red) pada penelitian ini dilakukan untuk memprediksi gugus fungsional  yang  ada  dalam  material  hasil  sintesis. Bilangan  gelombang  yang  digunakan  untuk  mengukur pita-pita  serapan  yang  terjadi  antara  400-4000  cm -1 . Hasil pengukuran FTIR disajikan oleh Gambar 4.
Gambar 4 Spektra FTIR Standar dan Sampel
Keterangan Gambar :
M-1 : CTAB 0,2 M dan TMACl 0,1 M
M-2 : CTAB 0,4 M dan TMACl 0,2 M
M-3 : CTAB 0,6 M dan TMACl 0,3 M
M-4 : CTAB 0,4 M;TMACl 0,2 M;pH=9 M-5 : CTAB 0,4 M;TMACl 0,2 M;pH=10 M-6 : CTAB 0,4 M;TMACl 0,2 M;pH=11
Semua  spektra  FTIR  silikat  kristalin  hasil  sintesis menunjukkan  gugus  silanol  yang  ditunjukkan  dengan munculnya  pita  serapan  pada  daerah  3700-3200  cm -1 (vibrasi ulur −OH dari Si−OH) dan pada daerah 1700 -1600 cm -1 (vibrasi  tekuk  −OH  dari  Si−OH).  Gugus  siloksan dapat  terlihat  dengan  munculnya  pita  serapan  pada daerah  1110- 1000  (vibrasi  ulur  asimetri  Si−O  dari Si−O−Si), daerah 900 -800 cm -1 (vibrasi ulur simetri Si−O dari  Si−O−Si)  dan  pada  daerah  sekitar  500 -400  cm -1 (vibrasi tekuk Si−O−Si). Double ring merupakan karakter yang  spesifik  yang  ditunjukkan  dengan  munculnya serapan  pada  daerah  650 – 500  cm-1. Double  ring  ini merupakan  jalinan  eksternal  antara  lapisan  yang  satu dengan  lainnya.  Serapan  pada  daerah  ini  ditunjukkan oleh semua sampel hasil sintesis, walaupun pada sampel M-2 dan M-6 puncak serapannya sangat rendah.
Bilangan  gelombang 1475-1300 cm -1 yang merupakan  vibrasi  tekuk  C-H  pada  senyawa  organik masih  terlihat  pada  sampel  M-1;  M-2;  M-4  dan  M-5. Senyawa  organik  tersebut  diduga  berasal  dari  asam asetat.  Bilangan  gelombang  800-700  cm -1 merupakan vibrasi  ulur  Si-O  dari  Si-O-Si  ditunjukkan  oleh  semua sampel  yang  menunjukkan  bahwa  telah  terbentuk kerangka  silika  yang  stabil.  Bilangan  gelombang  1110- 1000  cm -1 yang  merupakan  spektra  paling  kuat  dari vibrasi  ulur  asimetri  internal  dan  eksternal  tetrahedral Si-O dari Si-O-Si dan merupakan ciri khas dari material silika  ditunjukkan  oleh  semua  sampel.  Daftar  Bilangan gelombang disajikan pada tabel 4
Tabel 4 Perbedaan posisi pita FTIR silika kristalin [13]
Bilangan Gelombang (cm -1 )
Interpretasi M -1 M -2 M -3 M -4 M -5 M -6 − − − − − − Vibrasi ulur –OH dari Si−OH − − − − − − Vibrasi ulur –OH dari Si−OH
3450, 20 3450, 54 346 3, 50 3458 ,43 342 3, 71 3458 ,5 5 Vibrasi ulur –OH dari Si−OH – – – – – – Vibrasi ulur –C sp 3 –H simetri – – – – – – Vibrasi ulur –C sp 3 –H asimetri −
228 3, 58 23 47 ,7 9 – 23 59 ,1 2 23 6 0, 04 Vibrasi gugus karboksilat
anion
16 38 ,3 0 16 40 ,3 0 16 40 ,03 16 40 ,9 4 16 38 ,7 8 16 38 ,6 8 Vibrasi tekuk –OH dari Si-OH 144 7, 86 13 9 4, 10 – 13 87 ,6 0 144 8, 00 – Vibrasi Tekuk CH 2 101 9 ,9 8 1026 ,8 8 – 101 6 ,3 4 1003 ,9 4 1054, 6 5 Vibrasi ulur asimetri Si– O dari Si–O–Si − 9 41 ,26 9 81 ,09 – – 9 70, 48 Vibrasi ulur simetri Si–O pada Si–OH 88 1, 23 – – – 88 1, 35 802, 39 Vibrasi ulur simetri Si–O dari Si–O–Si 701 ,8 5 706 ,9 4 708 ,3 3 705, 71 707 ,03 77 0, 85 Vibrasi ulur simetri Si–O
dari Si–O–Si
58 9 ,9 3 - 6 05, 25 59 8, 20 6 02, 29 - Vibrasi Eksternal Double Ring
− 48 9 ,5 0
48 9 ,26
48 7, 73 –
47 2, 84 Vibrasi tekuk Si–O−Si − − − − – − Vibrasi tekuk Si–O−Si − − − – − −
Vibrasi tekuk Si–O−Si
Karakterisasi dengan Metode Adsorpsi Gas N 2 Melalui Persamaan BET
Klasifikasi  ukuran  pori  menurut  IUPAC  (Do,  1998) yaitu: mikropori (d < 20 Å), mesopori (20 < d < 500 Å) dan makropori (d > 500 Å). Klasifikasi ini dibuat berdasarkan penjerapan  gas  nitrogen  pada  titik  didih  normal  oleh padatan berpori dengan kisaran (range) ukuran pori yang lebar.  Distribusi  ukuran  pori  merupakan  aspek  penting dari  adsorpsi  dan  diperlukan  dalam  evaluasi  media berpori  serta  membran.  Distribusi  ukuran  pori berpengaruh  terhadap  kapasitas  adsorpsi,  kinetika adsorpsi dan selektivitas adsorpsi dan merupakan dasar dalam sintesis adsorben. Nilai radius pori rata-rata, luas
permukaan spesifik dan volume total pori dari sampel M-
2, M-3 dan M-5 disajikan pada tabel 5 Tabel 5 Perbandingan sampel M-2 dan M-3 Sampel Radius Pori Rata-Rata (Angstrom) Luas Permukaan Spesifik (m2/g) Volume Total Pori (cm3/g) M-2 10,066 30,8292 15,517 M-3 9,597 40,2642 19,320 Tabel 6 Perbandingan sampel M-2 dan M-5 Sampel Radius Pori Rata-Rata (Angstrom) Luas Permukaan Spesifik (m 2 /g) Volume Total Pori (cm 3 /g) M-2 10,066 30,8292 15,517 M-5 9,500 38,7657 18,413
Data-data  dari  tabel  menunjukkan  bahwa  ukuran pori  pada  masing-masing sampel  belum  sesuai  dengan harapan  meskipun  terdapat  ukuran  pori  >  20  Å  yang masuk  dalam  kategori  ukuran  mesopori.  Namun, material produk ini masih belum sempurna karena masih banyak terbentuknya material mikropori dengan ukuran <  20  Å.  Radius  pori  rata-rata  dari  semua  sampel  juga menunjukkan  ukuran  pori  silika  kristalin  hasil  sintesis masuk dalam material mikropori. Berdasarkan grafik dan permodelan  distribusi  pori  sampel  memperlihatkan bahwa distribusi pori dari ketiga sampel yang diuji masih belum merata. Data grafik memperlihatkan terbentuknya beberapa puncak pada ketiga sampel yang menandakan pori-pori  yang  terbentuk  masih  belum  seragam  dan terlihat  lebih  jelas  pada  permodelan  distribusi  pori sampel. Ukuran pori yang terbentuk tidak terlalu banyak yang  mendekati  ukuran  pori  rata-rata  sehingga disimpulkan  distribusi  pori  masih  kurang  merata  pada ketiga sampel.
Terbentuknya
material mikropori diduga disebabkan  oleh  belum  terbukanya  rongga-rongga  pori
secara  merata.  Faktor-faktor  yang  mempengaruhi diantaranya  adalah  proses  kalsinasi  yang  belum maksimal menyebabkan surfaktan belum terdekomposisi  secara  sempurna.  Luas  permukaan material hasil akan menurun karena pori yang terbentuk akan  terisi  oleh  senyawa-senyawa  tersebut.  Variasi konsentrasi pada sampel M-2 (konsentrasi CTAB 0,4 M dan TMACl 0,2 M) dan M-3 (konsentrasi CTAB 0,6 M dan TMACl 0,3M) menujukkan penurunan ukuran pori rata- rata  yang  tidak  signifikan  tetapi  terjadi  kenaikan  luas permukaan  spesifik  dan  volume  total  pori  yang signifikan.  Hal  tersebut  menandakan  M-3  merupakan material  yang  lebih  berpori  daripada  sampel  M-2 disebabkan  dengan  konsentrasi  surfaktan  yang  lebih tinggi  dapat  membentuk  misel  surfaktan  lebih  banyak. Dengan  demikian  misel  dapat  mencetak  pori  lebih banyak sehingga meningkatkan luas permukaan spesifik dan volume total pori. Namun, kenaikan luas permukaan spesifik  dan  volume  total  pori  sampel  M-2  tidak diimbangi  dengan  pembentukan  pori  berukuran  meso karena mayoritas pori berukuran mikro sehingga secara keseluruhan  ukuran  pori  rata-rata  akan  menurun dibanding sampel M-2. Variasi pH pada sampel M-2 (pH = 11,85) dan M-5 (pH =10) juga menunjukkan penurunan ukuran pori rata-rata yang tidak signifikan tetapi terjadi kenaikan luas permukaan spesifik dan volume total pori yang signifikan. Hal tersebut menandakan material M-5 lebih  berpori  dibanding  sampel  M-2  karena  luas permukaan  spesifik  dan  volume  total  pori  meningkat. Namun,  kenaikan  luas  permukaan  spesifik  dan  volume total  pori  sampel  M-5  tidak  diimbangi  dengan pembentukan  pori  berukuran  meso  karena  mayoritas pori  berukuran  mikro  sehingga  secara  keseluruhan ukuran  pori rata-rata akan menurun dibanding  sampel M-2.

## 4. Kesimpulan
1. Sintesis silika kristalin dari natrium silikat dan TEOS dengan  surfaktan  CTAB  dan  TMACl  telah  berhasil dilakukan dengan menghasilkan silika kristalin jenis Stishovite,  Kuarsa  dan  Kristobalite  yang  belum murni
2. Kristalinitas terbaik didapatkan dari sampel dengan konsentrasi  CTAB  0,4  M  dan  TMACl  0,2  M  dan sampel dengan pH 11, ukuran pori rata-rata terbesar didapatkan  dari  sampel  dengan  konsentrasi  CTAB 0,4 M dan TMACl 0,2 M, luas permukaan spesifik dan volume  total  pori  terbesar  didapatkan  dari  sampel dengan konsentrasi CTAB 0,6 M dan TMACl 0,3 M
3. Variasi  konsentrasi  surfaktan  dan  pH  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  belum  memberi peran  yang  signifikan  terhadap  kristalinitas,  luas permukaan  spesifik,  volume  total  pori  dan  ukuran pori rata-rata silika kristalin.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  L.  Ji,  A.  Katiyar,  N.G.  Pinto,  M.  Jaroniec,  P.G. Smirniotis,  Al-MCM-41  sorbents  for  bovine  serum albumin:  relation  between  Al  content  and
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 11 (1) (2008) : 20 – 28
performance, Microporous and Mesoporous
Materials, 75 (2004) 221-229.
[2]  S.  Nugandini,  Sintesis  Material  Mesopori  dari  Abu Sekam Padi dengan Penambahan Sumber Silika, in: Jurusan  Kimia,  Universitas  Diponegoro,  Semarang, 2007.
[3]  M.S.  Whang,  Y.K.  Kwon,  G.-J.  Kim,  MCM-41 supported chiral amino alcohols as enantioselective catalysts  for  the  reduction  of  ketones,  Journal  of Industrial and Engineering Chemistry, 8 (2002) 262- 267.
[4]  G. Odian, Principles of Polymerization, Wiley, 2004.
[5]  S.  Hadi,  Pembuatan  dan  Karakterisasi  Zeolit  A  dari Sekam  Padi,  in:    Kimia,  Universitas  Gadjah  Mada, Yogyakarta, 1993.
[6]  M.A.  Mazak,  Modified  Zeolite  Beta  as  Catalysts  in Friedel-Crafts  Alkylation  of  Resorcinol,  in: Chemistry, Universiti Teknologi Malaysia, 2006.
[7]  X.S. Zhao, G. Lu, G.J. Millar, Advances in mesoporous molecular  sieve  MCM-41,  Industrial  &  Engineering Chemistry Research, 35 (1996) 2075-2090.
[8]  J.D. Holmes, D.C. Steytler, G.D. Rees, B.H. Robinson, Bioconversions  in  a  Water-in-CO2  Microemulsion, Langmuir, 14 (1998) 6371-6376.
[9]  R.M. Barrer, Zeolites and their synthesis, Zeolites, 1 (1981) 130-140.
[10] H.  Hamdan,  Introduction  to  Zeolites:  Synthesis, Characterization,  and  Modification,  Universiti Teknologi Malaysia, Kualalumpur, (1992).
[11]  Warsito, Pengaruh Penambahan Surfaktan Cetyltrimethylammonium  Bromide  (N-CTMABr) pada  Sintesis  Zeolit-Y,  in:    Jurusan  Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang, 2008.
[12] C. Enterprise, E. Global, I. Edition, E. Analytical, Joint Committee  on  Powder  Diffraction  Standards,  Anal. Chem, 45 (1973) 944A-944A.
[13] R.M. Silverstein, F.X. Webster, D.J. Kiemle, D.L. Bryce, Spectrometric Identification of Organic Compounds, Wiley, 1991.