Jurnal Teknik Kimia Vol. 28, No. 3, 2022, 141-151 e-ISSN: 2721-4885 DOI: https://doi.org/10.36706/jtk.v28i3.1232 Online at http://ejournal.ft.unsri.ac.id/index.php/jtk
Biosintesis dan karakterisasi nanopartikel tembaga oksida (CuO) menggunakan ekstrak rimpang kencur ( Kaempferia galanga L.)
Biosynthesis and characterization of copper oxide nanoparticles (CuO) using kencur ( Kaempferia galanga L.) rhizome extract
Efrilia R Rahmawati, Nazriati *
Departemen Kimia Universitas Negeri Malang, Malang - Indonesia
* Corresponding Author: nazriati.fmipa@um.ac.id

## Abstrak
Penggunaan nanopartikel telah berkembang pesat dalam berbagai bidang  menyebabkan kebutuhan nanopartikel meningkat.  Nanopartikel  menjadi  material  yang  banyak  diminati  karena  memiliki  banyak  keunggulan  jika dibandingkan       dengan  material  jenis  lain  seperti raw material  dan  material  yang  berukuran  lebih  besar  dari nanopartikel.  Salah  satu  nanopartikel  yang  dikembangkan  adalah  nanopartikel  CuO.  Nanopartikel  CuO umumnya  disintesis  dengan  metode  kimia  dan  fisika.  Metode  kimia  dan  fisika  memberikan  dampak  negatif bagi  lingkungan.  Alternatif  metode  yang  dapat  digunakan  adalah  biosintesis.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk melakukan  biosintesis  nanopartikel  CuO  menggunakan  ekstrak  rimpang  kencur  ( Kaempferia  galanga L.). Ekstrak  rimpang  kencur  ( Kaempferia  galanga L.)     berperan  sebagai  agen capping dan  penstabil  dalam pembentukan  nanopartikel  CuO.  Biosintesis  nanopartikel  CuO  berhasil  dilakukan  dengan  ditunjukkannya puncak-puncak  pada  difraktogram  XRD  pada  sudut  2θ:  32,5°;  35,5°;  38,77°;  46,3°;  48,77°;  53,48°;  58,28°; 61,55°;  66,28°;  66,28°;  68,04°;  72,44°;  75,08°;  dan  82,77°  dan  diperoleh  pita  serapan  FTIR  pada  bilangan gelombang 594 dan 469 cm -1 . Hasil Penelitian menunjukkan nanopartikel CuO memiliki ukuran partikel pada pH  10,  11,  dan  12  secara  berturut-turut  sebesar  24,04;  23,84;  dan  22,68  nm  dengan   morfologi  berbentuk lempengan serta nilai energi celah pita nanopartikel CuO yang diperoleh sebesar 5,25 eV.
Kata Kunci: Biosintesis, Nanopartikel CuO, Rimpang Kencur

## Abstract
The  use  of  nanoparticles  has  grown  rapidly  in  various  fields,  increasing  the  demand  for  nanoparticles. Nanoparticles are a popular material because they have numerous advantages over similar  materials like raw material and material that have bigger size than nanoparticle.. CuO nanoparticles are one of the nanoparticles being developed. CuO nanoparticles are commonly synthesized using chemical and physical methods. However chemical  and  physical  methods  have  a  negative  impact  on  the  environment.  Biosynthesis  is  an  alternative method  that  can  be  used.  In  the  formation  of  CuO  nanoparticles,  kencur  rhizome  (Kaempferia  galanga  L.) extract as a capping and stabilizer agent. The volume ratio of extract to precursor and the pH of the mixture was varied in this study. Biosynthesis of CuO nanoparticles was successfully carried out by showing the peaks on  the  XRD  diffractogram  at  an  angle  of  2θ:  32.5°;  35.5°;  38.77°;  46.3°;  48.77°;  53.48°;  58.28°;  61.55°; 66.28°; 66.28°; 68.04°; 72.44°; 75.08°; and 82.77° and obtained FTIR absorption band at wave numbers 594 and 469 cm -1 . The results showed that CuO nanoparticles had particle sizes at pH 10, 11, and 12, respectively, of 24.04; 23.84; and 22.68 nm with slab morphology,  and the band gap energy value obtained is 5.25 eV.
Keywords: Biosynthesis, CuO Nanoparticles, Kencur Rhizome

## 1.   PENDAHULUAN
Nanopartikel  dimanfaatkan  dalam  berbagai bidang  seperti  tekstil,  medis,  lingkungan,  sumber energi,  pewarna,  pangan,  degradasi  limbah,  katalis dan  sensor    (J.  Singh,  dkk.,  2018;  Waris,  dkk., 2021).  Nanopartikel  merupakan  material  dengan ukuran  1-100  nm  (Narasaiah,  dkk.,  2017). Nanopartikel  dapat  memberikan  fungsi  yang  lebih baik dibandingkan dengan material berukuran besar ( bulk ).  Hal  ini  dikarenakan  ukurannya  yang  kecil sehingga  memiliki  luas  permukaan  yang  besar sehingga mampu mempermudah kereaktifan nanopartikel ketika diaplikasikan (Agustina, 2022). Salah  satu  nanopartikel  yang  menjadi  perhatian untuk  diteliti  adalah  nanopartikel  tembaga  oksida (CuO).  Tembaga  oksida  (CuO)  memiliki  struktur monoklinik  dan  bersifat  semikonduktor  dengan nilai bandgap sebesar  1,2-1,55  eV.  Nanopartikel CuO  diaplikasikan  sebagai  bahan  biomedis, antibakteri,  tekstil,  semikonduktor  dan  sensor (Waris,  dkk.,  2021).  CuO  dipilih  sebagai  bahan semikonduktor  dikarenakan  memiliki  energi  celah pita  standar  yang  lebih  kecil  dibandingkan  dengan TiO 2 dan ZnO yang memiliki nilai energi celah pita berturut-turut 3,2 eV dan 3,37 eV (Dar, dkk., 2014; Kamarulzaman, dkk., 2015). Energi celah pita yang semakin kecil akan memudahkan elektron melakukan  transisi  dari  pita  valensi  menuju  pita konduksi.  Semakin  kecil  nilai  energi  celah  pita, maka  sifat  konduktivitas  bahan  semakin  baik (Kumar, S.,  dkk., 2018).
Beberapa  metode  telah  diterapkan  dalam memperoleh nanopartikel CuO, beberapa diantaranya  dengan  metode  kimia  dan  fisika, seperti  sonokimia  (Silva,  dkk.,  2019),  sol-gel (Etefagh,  dkk.,  2013),  hidrotermal  (Habib,  dkk., 2020)  dan  beberapa  metode  lainnya.  Sintesis menggunakan metode kimia dan fisika memberikan beberapa  kelemahan,  diantaranya  memerlukan banyak  senyawa,  waktu  reaksi  lama,  suhu  tinggi, memerlukan  biaya  yang  cenderung  lebih  tinggi, pengontrolan  yang  lebih  rumit  serta  menghasilkan residu  yang  tidak  ramah  lingkungan  (Modan  & Plaiasu,  2020;  Silva,  dkk.,  2019).  Seiring berkembangnya  ilmu  dan  teknologi,  sintesis nanopartikel CuO dilakukan dengan lebih sederhana,  cepat  dan  ramah  lingkungan  melalui biosintesis (Cuong, dkk., 2021; Letchumanan, dkk., 2021). Biosintesis merupakan cara untuk menghasilkan  suatu  senyawa  kimia  menggunakan organisme  seperti  tumbuhan, mikroba,  dan golongan  fungi  (Cuong,  dkk.,  2021).  Tumbuhan popular  sebagai  bahan  biosintesis  karena  mudah dibudidayakan  dan  memiliki  kandungan  senyawa yang  dapat  berperan  dalam  proses  biosintesis. Tumbuhan yang dapat digunakan dalam biosintesis memiliki kandungan metabolit primer dan sekunder
seperti  flavonoid,  polifenol,  protein,  asam  amino, karbohidrat,  glikosida  sebagai  bahan capping , stabilisasi  dan  pereduksi  (Letchumanan,  dkk., 2021;  Rabiee,  dkk.,  2020).  Agen capping dapat berperan  sebagai  penstabil,  pereduksi  ion  logam yang  dapat  berpengaruh  pada  bentuk  dan  ukuran nanopartikel yang disintesis (Ajitha, dkk., 2016).
Tanaman jamu-jamuan kelompok Zingiberaceae memiliki  aktivitas  antioksidan  dan antibakteri  yang  dapat  digunakan  sebagai  bahan biosintesis  (Ali,  dkk.,  2021).  Kencur  merupakan salah  satu  tanaman  yang  mempunyai  ragam  dan manfaat diantaranya dalam bidang medis, kosmetik,  pangan  dan  beberapa  aplikasi  lainnya. Bagian  tumbuhan  kencur  yang  sering  digunakan adalah  rimpang.  Beberapa  pengujian  yang  telah dilakukan  oleh peneliti terdahulu pada ekstrak dan minyak  esensial  rimpang  kencur  mengandung beberapa  senyawa  diantaranya  yaitu  asam  2- propenoat, asam  phtalic ,  asam  heksadekanoat, sandarakopimaradiena, asam oleat, asam oktadekanoat, 2-[2-(4-Nonilfenoksi)], etoksi etanol, glisidil  stearate,  3-carene,  eukaliptol,  etil  sinamat, borneol,  pentadekana,  etil-p-metoksi  sinamat, pinene, champene, carvone, dan benzene (Ali, dkk., 2018; Sahoo, dkk., 2014). Ekstrak rimpang kencur yang diperoleh menggunakan pelarut air mengandung  senyawa  karbohidrat,  asam  amino, alkaloid, tanin, kumarin, fenol dan phlobatinins (V &  Kaladhar,  2012).  Kencur  mudah  dijumpai sehingga  potensial  sebagai  bahan  biosintesis nanopartikel  CuO.  Dilansir  dari  Badan  Pusat Statistik  Tanaman  Biofarmaka,  produksi  kencur pada  tahun  2020  mencapai  44.823,793  ton. Biosintesis nanopartikel Ag menggunakan rimpang kencur telah  dilakukan  dan  diperoleh  nanopartikel Ag  dengan  ukuran  partikel  2-4  nanometer  (nm) dengan  morfologi spherical .  Pada  penelitian  ini, disebutkan  senyawa  metabolit  sekunder  yang terdapat dalam kencur seperti senyawa antioksidan menjadi  agen  pereduksi  ion  Ag + menjadi  Ag 0 (Asem & Laitonjam, 2014). Biosintesis nanopartikel CuO telah berhasil disintesis menggunakan Allium  sativum dengan Zingiber officinale (M.  Ali,  dkk.,  2021) ,  Bergenia  ciliate (Dulta,  dkk.,  2022) dan Zingiber  officinale (More &  Janrao,  2021)  dengan  prekursor  CuSO 4 .5H 2 O. Biosintesis  menggunakan Zingiber  officinale telah dilakukan  dengan variasi volume ekstrak 3, 6, dan 12 mililiter (mL) pada pH 12 (Ali, dkk., 2021). Keberhasilan  biosintesis  nanopartikel  CuO dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya prekursor,  konsentrasi  ekstrak,  pH,  suhu  dan waktu.  Pemberian  rasio  volume  ekstrak  terhadap prekursor dan pH dimungkinkan  memberikan hasil yang berbeda. Letchumanan., dkk (2021) melaporkan  bahwa  pH  optimum  biosintesis
nanopartikel  CuO  berada  pada  pH  basa  (alkalin). Berdasarkan    penelitian  Letchumanan.,  dkk  2021 biosintesis nanopartikel CuO menggunakan rimpang  kencur  dengan  CuSO 4 .5H 2 O.  Biosintesis dilakukan  dengan  merujuk  pada  penelitian  Janrao, dkk.,  (2020)  dan  Ali,dkk.,  (2021)  dengan  variasi pada  rasio  volume  ekstrak  terhadap  prekursor  dan pH campuran. Pemilihan rujukan tersebut didasarkan pada kesamaan famili pada bahan alam yang  digunakan.  Perbedaannya  terletak  pada variabel  yang  digunakan  pada  penelitian  ini,  yaitu pH  dan  rasio  volume  ekstrak  terhadap  perkursor. Pemilihan 2 variabel ini didasarkan pada penelitian Letchumanan,  Devanthiran.,  dkk  (2020)  yang menyebutkan  terdapat  beberapa  faktor  yang  dapat berpengaruh  dalam  pembentukan  nanopartikel CuO,  diantaranya  pH  dan  konsentrasi  ekstrak tumbuhan.  Pada  artikel  tersebut  disebutkan  pH optimum  untuk  sintesis  nanopartikel  CuO  adalah pH  alkalin  sehingga  diperlukan  penggunaan variable  pH  untuk  mengetahui  pH  optimum  pada peneliian ini. Kemudian rasio  volume  ekstrak akan berpengaruh  pada  konsentrasi  ekstrak  tumbuhan yang  digunakan  saat  sintesis.  Penggunaan  variable rasio  bertujuan  untuk  mengetahui  berapa  rasio terbaik untuk menghasilkan nanopartikel CuO.

## 2.   METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  beberapa tahapan  penelitian,  meliputi:  preparasi  rimpang kencur,  ekstraksi  rimpang  kencur  dan  sintesis nanopartikel  CuO.  Bahan  yang  digunakan  dalam penelelitian  ini  meliputi  rimpang  kencur  yang diperoleh  dari  Pasar  Rakyat  Desa  Panjerejo, Kecamatan  Rejotangan  Kabupaten  Tulungagung, CuSO 4 .5H 2 O  (p.a., Merck ),  NaOH  (p.a., Merck ), akuades,  air  demineralisasi,  dan  etanol  96  %. Akuades  digunakan  untuk  mencuci  dan  ekstraksi rimpang  kencur,  sedangkan  air  demineralisas digunakan untuk sintesis.
Peralatan yang digunakan  meliputi gelas ukur 100  mL  (Pyrex),  gelas  beker  50  mL  dan  100  mL (Pyrex),  labu  ukur  50  mL  (Pyrex),  corong  kaca (pyrex), pipet tetes, kaca arloji, statif, klem, batang pengaduk,  spatula,  mortar,  alu,  magnet stirrer , termometer,    oven  ( memmert ),  neraca  analitik ( Shimadzu )  dengan  ketelitian  0,0001  gram  (g), magnetic stirrer dan hot plate , Erlenmeyer 100 mL (pyrex),  penyaring Buchner ,  kertas  saring  ,  cawan penguapan, X-Ray Diffraction (XRD) PANalytical tipe X’Pert PRO , Scanning Electrone Microscopes (SEM) FEI tipe Inspect-S50 ,  UV-Vis  Diffuse Reflectance  Spectroscopy  (UV-Vis  DRS)  dan Fourier-Transform  Infrared  Spectroscopy (FTIR) Shimadzu tipe IR  Prestige  21 .  Metode  pengolah data  dilakukan  menggunakan  aplikasi  OriginPro 2021b  (64-bit)  9.8.5.204  ( Learning  Edition )  dan aplikasi MAUD default.par.
2.1. Preparasi Kencur Kering
Preparasi  kencur  dilakukan  dengan  mencuci kencur  hingga  bersih  menggunakan  akuades. Langkah berikutnya kencur diiris tipis dan diangin- anginkan  hingga  kencur  kering  selama  2  minggu. Pengeringan  tidak  dilakukan  dibawah  sinar matahari  langsung  karena  dikhawatirkan  dapat merusak  kandungan  senyawa  yang  terdapat  dalam rimpang  kencur.  Pengeringan  dilakukan  dengan cara meratakan irisan rimpang kencur pada nampan dan dianginkan hingga kering yang ditandai dengan penyusutan  ukuran  irisan  rimpang  kencur.  Setelah kering,  dihaluskan  menggunakan  blender  hingga menjadi bubuk kencur.

## 2.2. Ekstraksi Rimpang Kencur
Metode  ekstraksi  kencur  merujuk  pada penelitian  Ali,  dkk  (2021)  dengan  menggunakan waktu  dan  suhu  yang  sama  serta  perbedaan  pada penggunaan  air  demineralisasi,  rasio  ekstrak dengan  air  demineralisasi  dan  maserasi  setelah proses  pemanasan.  Ekstraksi  rimpang  kencur dilakukan  dengan  memasukkan  bubuk  rimpang kencur  ke  dalam  akuades  dengan  perbandingan massa  rimpang  kencur  terhadap  volume  air demineralisasi 1:8. Selanjutnya campuran dipanaskan  dan  diaduk  menggunakan  dengan magnetic stirrer pada  hotplate  dengan  temperatur 70  derajat  celcius  (70  °C)  selama  30  menit. Selanjutnya  campuran  dimaserasi  selama  30  menit kemudian  disaring  untuk  memperoleh  filtrat. Proses  maserasi  dilakukan  dengan  merendam bubuk  rimpang  kencur  setelah  pemanasan  pada pelarutnya.  Filtrat  yang  diperoleh  kemudian disimpan pada suhu 4 °C.

## 2.3. Biosintesis Nanopartikel Tembaga Oksida (CuO)
Metode  biosintesis  nanopartikel  tembaga oksida  (CuO)  merujuk  pada  penelitian  Ali,  dkk (2021)  dan  More,  dkk  (2021)  dengan  beberapa modifikasi. Biosintesis nanopartikel CuO dilakukan dengan  mencampurkan  ekstrak  rimpang  kencur dengan  larutan  CuSO 4 .5H 2 O  0,5  M  dengan perbandingan 1:2; 1:4; 1:6; 1:8; dan 1:10 selama 5 menit. Pencampuran  dilakukan  menggunanakan stirrer  dengan  ukuran  magnet  3  cm  dan  kecepatan 600  rpm. Kemudian  ditambahkan  NaOH  2  M ketika  ekstrak  dan  pekursor  telah  homogen  hingga pH  11  disertai  pengadukan  dan  pemanasan menggunakan magnetic stirrer pada temperatur 70 °C selama 2 jam. Campuran disaring menggunakan kertas saring. Selanjutnya endapan dicuci menggunakan  air  demineralisasi  dan  etanol  hingga pH netral. Terakhir, padatan yang diperoleh dioven pada  temperatur  100  °C  selama  24  jam.  Padatan yang  diperoleh  kemudian  dikalsinasi  dengan temperatur  450  °C  selama  2  jam.  Kalsinasi dilakukan  dengan  cara  memasukkan  padatan  hasil biosintesis  ke  dalam  furnace  selama  2  jam  dengan suhu konstan 450 °C.
Reaksi  yang  terjadi  pada  proses  kalsinasi sebagai berikut :
Cu(NO 3 ) 2 ( aq )+2NaOH( aq )  Cu(OH) 2 ( s )+ 2NaNO 3 ( aq )
Cu(OH) 2 ( s )  CuO( s ) + H 2 O( g ) (Singh.,dkk. 2009) Setelah  dilakukan  sintesis    pada  variasi  rasio perbandingan  volume  ekstrak  terhadap  prekursor pada  pH  11  akan  diperoleh  hasil  optimum. Kemudian  biosintesis  dengan  variasi  rasio  terbaik disintesis  kembali  pada  pH  10  dan  12.  Penentuan hasil  optimum  dilakukan  dengan  analisis  dan pengolahan  data  menggunakan software OriginPro dengan  cara  membandingkan  difraktogram  hasil XRD dengan standar CuO.

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1.  Preparasi Rimpang Kencur Rimpang  kencur  yang  digunakan  dipilih dengan  ukuran  sekitar  ibu  jari  dengan  kulit berwarna coklat dan tidak keriput. Rimpang kencur dicuci  hingga  kotoran  yang  menempel  pada  kulit rimpang  kencur  menghilang.  Selanjutnya  rimpang kencur  dipotong  tipis.  Langkah  selanjutnya  adalah mengeringkan  rimpang  kencur  yang  sudah  diiris tipis. Pengeringan dilakukan dengan cara mengangin-anginkan  hingga  kering  dan  ukuran rimpang  kencur  menyusut.  Pengeringan  dengan cara diangin-anginkan dilakukan untuk menghindari  kerusakan  senyawa  dalam  rimpang kencur  akibat  pemanasan  di  bawah  matahari langsung atau pengovenan. Setelah rimpang kencur kering,  dihaluskan  menjadi  bubuk  yang  berwarna coklat.  Penghalusan  rimpang  kencur  menjadi bubuk  bertujuan  untuk  memperluas  permukaan sehingga  senyawa  dalam  kencur  dapat  terekstrak dengan  baik.  Proses  pengeringan  dan  bubuk rimpang  kencur  ditunjukkan  pada  Gambar  1a  dan 1b.
a. Pengeringan Rimpang Kencur

## b. Bubuk Kencur
Gambar 1 . Rimpang dan bubuk kencur

## 3.2.  Ekstraksi Rimpang Kencur
Bubuk  rimpang  kencur  yang  akan  diekstraksi ditimbang dengan perbandingan 1:8 dengan pelarut atau 12,5 gram bubuk rimpang kencur per 100  mL akuades. Bubuk rimpang kencur dimasukkan dalam pelarut  akuades,  kemudaian  campuran  dipanaskan pada  suhu  70  °C  selama  30  menit.  Selanjutnya campuran  dimaserasi  selama  30  menit.  Maserasi bertujuan  untuk  memaksimalkan  proses  ekstraksi sehingga  senyawa  dalam  rimpang  kencur  dapat terekstrak  dengan  baik.  Langkah  berikutnya, campuran  disaring  untuk  memisahkan  residu dengan  ekstrak  yang  akan  digunakan  dalam biosintesis  nanopartikel  CuO.  Pelarut  yang digunakan  dalam  proses  ini  adalah  air.  Air  dipilih sebagai  pelarut  dikarenakan  ramah  lingkungan. Ekstrak  hasil  penyaringan  disimpan  dalam  lemari pendingin . Ekstrak rimpang kencur yang diperoleh berwarna  kecoklatan  yang  ditunjukkan  pada Gambar 2.
Gambar 2. Ekstrak Rimpang Kencur

## 3.3.  Biosintesis Nanopartikel CuO Menggunakan Ekstrak Rimpang Kencur
Biosintesis  nanopartikel  CuO  dilakukan dengan  menggunakan  ekstrak  rimpang  kencur  dan prekursor CuSO 4 .5H 2 O. Langkah pertama menambahkan ekstrak kencur pada rasio perbandingan  1:2;  1:4;  1:6;  1:8;  dan  1:10  pada  50 mL larutan CuSO 4 .5H 2 O 0,5 M. Setelah tercampur rata, ditambahkan NaOH 2 M. Penambahan NaOH bertujuan untuk menaikkan pH campuran dari pH 4 menjadi pH 11.   Campuran  dipanaskan  pada  suhu 70  °C  selama  2  jam.  Pemanasan  dilakukan  pada suhu  70  °C    bertujuan  untuk  menjaga  kandungan
senyawa  fenolik  yang  terkandung  dalam  ekstrak rimpang  kencur  supaya  tidak  rusak  (Antony  dan Farid, 2022).
Mekanisme  reaksi  biosintesis  ditunjukkan pada  Gambar  3.  Senyawa  metabolit  sekunder golongan  polifenol  dan  alkaloid  yang  terkandung dalam  ekstrak  rimpang  kencur  berperan  dalam proses capping dan  stabilisasi  nanopartikel  CuO. Senyawa  polifenol  sebagai  ligan polidentat berikatan  dengan  ion  Cu 2+ membentuk  senyawa kompleks  dan  membentuk  kluster.  Pereaksian dalam  kondisi  basa  menyebabkan  ion  OH - berkoordinasi  dengan  ion  Cu 2+ yang  mengontrol proses nukleasi nanopartikel (Siddiqui, dkk., 2020). Ion  Cu 2+ yang  dikelilingi  oleh  senyawa  golongan polifenol  akan  membentuk  perisai  pelindung  guna membatasi pertumbuhan nanopartikel serta menjaga  supaya  tidak  terjadi  aglomerasi  (Buazar, dkk.,  2019).  Saat  dilakukan  pemanasan,  warna campuran  yang  mulanya  berwarna  biru  berubah menjadi coklat tua kehitaman. Langkah berikutnya, dilakukan penyaringan dan pencucian menggunakan  etanol  dan  air  demineralisasi. Penggunaan  air  demineralisasi  bertujuan  untuk menetralkan  pH  campuran  sedangkan  etanol digunakan untuk melarutkan senyawa organik yang masih  menempel  pada  endapan.  Selanjutnya endapan dipanaskan dengan oven pada suhu 100 °C selama  24  jam.  Pengovenan  bertujuan  untuk menghilangkan kandungan air/dehidrasi.
Sebagaimana  reaksi  pada  Gambar  3,  nanopartikel CuO  terbentuk  setelah  terjadinya  dekomposisi termal. Temperatur yang digunakan dalam dekomposisi  Cu(OH) 2 menjadi  CuO  adalah  423  K atau 158,85 °C (Cudennec dan Lecerf, 2003). Oleh karena itu, dilakukan kalsinasi pada temperatur 450 °C  selama  2  jam.  Nanopartikel  yang  dihasilkan setelah  kalsinasi  berwarna  hitam  yang  ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 3. Reaksi Biosintesis Nanopartikel CuO (Siddiqui, dkk., 2020)
Keberhasilan  biosintesis  nanopartikel  CuO dapat diketahui dengan melakukan uji XRD ( X-Ray Diffraction ) dan FTIR ( Fourier Transform Infrared Spectroscopy ) (Ali, dkk., 2021). Pertama, senyawa yang  diduga  sebagai  nanopartikel  CuO  diuji menggunakan  XRD.  Difraktogram  XRD  yang dihasilkan  dibandingkan  dengan  standar  CuO. Difraktogram  ini  dapat  dijadikan  sebagai  acuan keberhasilan  dalam  sintesis  karena  setiap  senyawa memunculkan  puncak  yang  spesifik  yang  dapat dibandingkan dengan data standarnya. Difaktogram hasil  XRD  nanopartikel  CuO  hasil  biosintesis menggunakan ekstrak rimpang kencur ( Kaempferia galanga )    dengan  variasi  rasio  volume  ekstrak terhadap  volume  prekursor  :  1:2;1:4;  1:6;  1:8;  dan 1:10 pada pH 11 ditunjukkan pada Gambar 5. Gambar  5  menunjukkan  difraktogram  XRD pada  rasio  volume  ekstrak  terhadap  volume prekursor  1:2  yang  menunjukkan  hasil  sesuai dengan  standar  CuO  pada Joint  Committee  on Powder  Diffraction  Standards (JCPDS)    No.  45- 0937  (Sharma,  dkk.,  2021).  Muncul  puncak  pada sudut  2θ  dalam  satuan  derajat  (°):  32,5  ;  35,5  ; 38,77 ; 46,3 ; 48,77 ; 53,48 ; 58,28; 61,55 ; 66,28 ; 66,28 ; 68,04 ; 72,44 ; 75,08 ; dan 82,77.
a b
c d e
Gambar 4. Nanopartikel CuO pada rasio: a. 1:2; b.
1:4; c. 1:6; d. 1:8; dan e. 1:10
Jurnal Teknik Kimia Vol. 28, No. 3, 2022, 141-151 e-ISSN: 2721-4885 DOI: https://doi.org/10.36706/jtk.v28i3.1232 Online at http://ejournal.ft.unsri.ac.id/index.php/jtk
Gambar 5. Difraktogram Nanopartikel CuO  pada Variasi Rasio Volume Ekstrak Rimpang Kencur Terhadap Volume Prekursor
Pembentukan  nanopartikel  CuO  didukung oleh  hasil  analisis  pada  perbandingan  1:2 menggunakan software MAUD  ( Material  Analysis Using  Diffraction )  yang  menunjukkan  kecocokan puncak-puncaknya  dengan  standar  nanopartikel CuO  mencapai  100  %  ±  0,939.  Dari  data  yang diperoleh, diketahui bahwa puncak yang dihasilkan dengan  standar  memiliki  kemiripan  sehingga memiliki  perbedaan  yang  relatif  kecil  dengan  nilai persentase  hasil refinement berkisar  antara  99,061 hingga  100  %.    Pemberian  variasi  volume  ekstrak terhadap  volume  prekursor  dilakukan  teknik
analisis  yang  sama  dan  menunjukkan  adanya perbedaan  persentase  nanopartikel  CuO  yang terbentuk.  Persentase  nanopartikel  CuO  yang terbentuk dapat dilihat pada  Tabel 1.   Berdasarkan data  yang  diperoleh  melalui  analisis  menggunakan software MAUD,  penggunaan  variasi  rasio  1:2 pada  pH  11  memberikan  hasil  yang  terbaik dibandingkan dengan data pada rasio 1:4; 1:6; 1:8; dan  1:10,  dimana  hasil  nanopartikel  CuO  yang terbentuk  terdapat  pengotor  berupa  senyawa CuSO 4 .5H 2 O dan Cu(OH) 2 .
Tabel 1. Hasil Analisis Data Menggunakan software MAUD Rasio Volume ekstrak terhadap prekursor CuO (%) CuSO 4 .5H 2 O (%) Cu(OH) 2 (%) 1:2 100 ± 0,93 - - 1:4 77,83 ± 2,41 22,16 ± 3,76 - 1:6 97,85 ± 2,19 - 2,15 ± 0,93 1:8 99,13 ± 0,29 - 0,87 ± 0,48 1:10 94,94 ± 3,15 2,68 ± 1, 4 2,39 ± 1,21
Jurnal Teknik Kimia Vol. 28, No. 3, 2022, 141-151 e-ISSN: 2721-4885 DOI: https://doi.org/10.36706/jtk.v28i3.1232 Online at http://ejournal.ft.unsri.ac.id/index.php/jtk
Gambar  6. Hasil  Spektrum  FTIR  Nanopartikel CuO
Keberhasilan  biosintesis  nanopartikel  CuO juga  ditunjukkan  pada  hasil  analisis  menggunakan instrumen spektroskopi
FT-IR ( Fourier Transmission  Infra  Red ).  Spektrum  FTIR  yang diperoleh  digunakan  untuk  mengidentifikasi  gugus fungsi  yang  terdapat  pada  nanopartikel  CuO  yang terbentuk. Setiap pita  serapan memberikan informasi  spesifik  terhadap  gugus  fungsi  suatu senyawa.  Gambar  6  menujukkan  munculnya  pita pada bilangan  gelombang tertentu. Munculnya pita serapan  dengan  puncak  melebar  pada  bilangan gelombang  3228  cm -1 menujukkan  vibrasi  ulur gugus fungsi hidroksil (–OH) yang dapat diperoleh dari  senyawa  fenolik  dan  tanin  pada  ekstrak rimpang  kencur.  Munculnya  pita  tajam  pada
bilangan  gelombang  1117  cm -1 menunjukkan vibrasi  ulur  ikatan  C-N  yang  diperoleh  dari senyawa asam amino dan alkaloid yang terkandung dalam  ekstrak  rimpang  kencur.  Munculnya  pita pada  bilangan  gelombang  1717  cm -1 menunjukkan adanya  vibrasi  ulur  C=O  yang  merupakan  gugus fungsi karbonil dari senyawa kumarin pada ekstrak rimpang kencur. Munculnya pita pada daerah sidik jari  594  dan  469  cm -1 menunjukkan  terbentuknya nanopartikel CuO (Ali, dkk., 2021).
Pengamatan  terhadap  morfologi  nanopartikel CuO  hasil  biosintesis  digunakan  instrumen  SEM ( Scanning Electron Microscope ). Hasil karakterisasi menggunakan instrumen SEM nanopartikel  CuO  dapat  dilihat  pada  Gambar  7 dengan  perbesaran  20.000  (a),  50.000  (b),  dan 100.000  (c).  Ditunjukkan  mikrograf  SEM  pada Gambar  (7a)  morfologi  nanopartikel  CuO  hasil biosintesis  menggunakan  ekstrak  rimpang  kencur berbentuk  kepingan  yang  saling  menumpuk  atau teraglomerasi.  Aglomerasi  dapat  terjadi  karena ekstrak  bahan  alam  yang  ditambahkan  bersifat asam.  Pada  penelitian  ini,  ekstrak  rimpang  kencur memiliki  pH  6.  Kondisi  bahan  yang  asam  akan mengurangi  tolakan  sterik  dan  meningkatkan terbentuknya  ikatan  hidrogen  (Khairunnisa,  dkk., 2021). Pada penelitian Dayana., dkk (2021) sintesis nanopartikel  CuO  menggunakan  ekstrak  daun Morinda  citrifolia ,  hasil  SEM  menunjukkan nanopartikel  CuO  berbentuk  tidak  teratur  dan saling  menumpuk  dengan  ukuran  yang  berbeda- beda/tidak  seragam.  Aglomerasi  pada  nanopartikel dapat  terjadi  yang  mengakibatkan  penurunan ukuran luas permukaan pada nanopartikel sehingga menurunkan energi bebasnya (Dayana., dkk. 2021).
Gambar 7. Mikrograf SEM Nanopartikel CuO

## 3.4.  Energi Celah Pita Nanopartikel CuO
Pengujian  nanopartikel  CuO  dengan  UV-Vis bertujuan  untuk  mengetahui  nilai  energi  celah  pita yang  berkaitan  dengan  sifat  kelistrikan.  Energi celah  pita  yang  kecil  memudahkan  elektron melakukan  transisi  dari  pita  valensi  menuju  pita konduksi.  Semakin  kecil  energy  celah  pita,  maka semakin  bagus  sifat  kelistrikannya.  Sifat  ini  dapat dibedakan  menjadi  konduktor,  semikonduktor  dan isolator. Nanopartikel dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer  UV-Vis  pada  rentang  panjang gelombang 190 – 1.100 nm. Spektrum serapan UV-
Vis ditunjukkan pada Gambar 8. Spektrum tersebut menunjukkan adanya puncak melebar pada panjang gelombang  225  -  305  nm  dengan  puncak maksimum  pada  273  nm.  Setelah  diketahui  nilai absorbansi  dan  puncak  serapan  nanopartikel  CuO yang  terbentuk,  maka  dapat  dilakukan  perhitungan energi  celah  pita  menggunakan  plot  Tauc.  Hasil perhitungan  energi  celah  pita  ditunjukkan  pada Gambar  9  dan  diketahui  nilai  energi  celah  pita sebesar  5,25  eV.  Nilai  tersebut  lebih  besar  dari pada nilai energi celah pita bulk CuO yaitu ~ 1,21 - 1,55 eV (Tran & Nguyen, 2014).
Perbedaan nilai energi celah pita dapat terjadi dikarenakan  penurunan  ukuran  partikel  yang menyebabkan  peningkatan  energi  celah  pita.  Hal ini  diperkuat  dengan  teori Quantum  Confinement Effect dimana material nanopartikel CuO memerlukan  energi  yang  lebih  besar  untuk
melakukan  transisi  elektronik  dari  pita  valensi  ke pita konduksi sehingga nilai energi celah pita ( band gap )  lebih  besar  dari  pada bulk CuO  (Koshy  dan George, 2014).
c
Gambar 8. Spektrum UV-Vis Nanopartikel CuO
Gambar 9. Energi Celah Pita Nanopartikel CuO

## 3.4.    Pengaruh  Variasi  pH  Terhadap  Ukuran Nanopartikel CuO
Data  hasil  XRD  dianalisis  menggunakan software OriginPro  hingga  diperoleh  ukuran nanopartikel  yang  terbentuk.  Ukuran  nanopartikel dapat  dipengaruhi  oleh  perbedaan  pH  campuran. Perbedaan ukuran nanopartikel CuO hasil biosintesis ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Ukuran Nanopartikel CuO Berdasarkan
Perbedaan pH Campuran
pH Campuran Ukuran Nanopartikel (nm) 10 24,4 11 23,8 12 22,7
Peningkatan  pH  campuran  (pH  alkalin)  pada reaksi biosintesis menghasilkan ukuran nanopartikel  yang  lebih  kecil.  Merujuk  pada penelitian Oza, dkk., (2020) pada pH rendah (asam) menyebabkan penurunan aktivitas senyawa dengan golongan  karboksil  yang  terdapat  dalam  ekstrak galphimia berfungsi sebagai agen capping . Muatan total  positif  dari  gugus  karboksilat  yang  diperoleh dari  kandungan  senyawa  fitokimia  menghasilkan pertumbuhan partikel  yang berukuran besar karena kurangnya  kemampuan capping .  Oleh  karena  itu, pereaksian pada pH rendah cenderung menyebabkan  koagulasi  pada  inti  yang  berukuran lebih  kecil  yang  akan  membentuk  koloid  yang berukuran besar. Menurut Khairunnisa, dkk., 2021, penggunaan  ekstrak  tumbuhan  yang  berada  dalam kondisi  asam  dapat  mengurangi  tolakan  sterik  dan meningkatkan  pembentukan  ikatan  hidrogen  antar partikel.  Hal  itu  dikarenakan  terjadinya  proses deprotonasi  gugus  fungsi  menurun  sehingga menghasilkan  nanopartikel  yang  berbentuk  tidak seragam  dan  mengalami  aglomerasi.  Peningkatan pH  (alkalin)  memberikan  stabilisasi  efektif  pada inti  nanopartikel  CuO  sehingga  menghambat pertumbuhan nanopartikel.

## 4.   KESIMPULAN
Nanopartikel  tembaga  oksida  (CuO)  berhasil disintesis  dengan  metode  biosintesis  menggunakan ekstrak  rimpang  kencur  yang  dibuktikan  dengan munculnya  puncak  pada  difraktogram  hasil karakterisasi  menggunakan  instrumen  XRD  dan pita  pada  daerah  sidik  jari  594  dan  496  cm -1 yang menunjukkan  terbentuknya  Cu-O.    Penggunaan metode  biosintesis  dengan  memanfaatkan  ekstrak rimpang  kencur  menghasilkan  nanopartikel  CuO dengan  morfologi  lempengan/kepingan  yang  dapat dilihat  pada  SEM  mikrograf  serta  diperoleh  energi celah pita sebesar 5,25 eV. Peningkatan
penambahan volume ekstrak meningkatkan nanopartikel CuO dengan standar dan penambahan pH menurunkan ukuran nanopartikel.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih disampaikan kepada  Universitas Negeri  Malang  yang  telah  memberikan  pendanaan PNBP 2022 pada penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Agustina, Y. (2019). Sintesis Dan Karakterisasi Nanokomposit ZnO/Silika Aerogel . Ajitha, B., Kumar Reddy, Y. A., Reddy, P. S.,
Jeon, H. J., & Ahn, C. W. (2016). Role of capping agents in controlling silver nanoparticles size, antibacterial activity and potential application as optical hydrogen peroxide sensor. RSC Advances , 6 (42), 36171–36179. https://doi.org/10.1039/c6ra03766f Ali, H., Yesmin, R., Satter, M. A., Habib, R., & Yeasmin, T. (2018). Antioxidant and Antineoplastic Activities of Methanolic Extract of Kaempferia galanga Linn. Rhizome Against Ehrlich Ascites Carcinoma Cells. Journal of King Saud University - Science , 30 (3), 386–392. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2017.05.009
Ali, M., Ijaz, M., Ikram, M., Ul-Hamid, A., Avais,
M., & Anjum, A. A. (2021a). Biogenic Synthesis, Characterization and Antibacterial
Potential Evaluation of Copper Oxide Nanoparticles Against Escherichia coli. Nanoscale Research Letters , 16 (1). https://doi.org/10.1186/s11671-021-03605-z Ali, M., Ijaz, M., Ikram, M., Ul-Hamid, A., Avais,
M., & Anjum, A. A. (2021b). Biogenic
Synthesis, Characterization and Antibacterial Potential Evaluation of Copper Oxide Nanoparticles Against Escherichia coli. Nanoscale Research Letters , 16 (1), 1–13. https://doi.org/10.1186/s11671-021-03605-z Antony, A., & Farid, M. (2022). Effect of
Temperatures on Polyphenols during
Extraction. Applied Sciences , 12 (4), 2107. https://doi.org/10.3390/app12042107 Asem,  satyavama D., & Laitonjam, W. S. (2014). Green synthesis of Ag nanoparticles using aqueous extract of Kaempferia galanga Linn. (Zingiberaceae) rhizomes. Journal of Advances in Chemistry , 5 (1), 1324–1330. http://
Buazar, F., Sweidi, S., Badri, M., & Kroushawi, F.
(2019). Biofabrication of highly pure copper oxide nanoparticles using wheat seed extract and their catalytic activity: A mechanistic approach. Green Processing and Synthesis ,
8 (1), 691–702. https://doi.org/10.1515/gps- 2019-0040
Cudennec, Y., & Lecerf, A. (2003). The transformation of Cu(OH)2 Into CuO. Solid State Sciences , 5 , 1471–1474.
Cuong, H. N., Pansambal, S., Ghotekar, S., Oza,
R., Thanh Hai, N. T., Viet, N. M., & Nguyen, V. H. (2021). New frontiers in the plant extract mediated biosynthesis of copper oxide (CuO) nanoparticles and their potential applications: A review. Environmental Research , 203 (August 2021), 111858. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.111858
Dar, M. I., Chandiran, A. K., Grätzel, M.,
Nazeeruddin, M. K., & Shivashankar, S. A. (2014). Controlled synthesis of TiO2 nanoparticles and nanospheres using a microwave assisted approach for their application in dye-sensitized solar cells.
Journal of Materials Chemistry A , 2 (6),
1662–1667. https://doi.org/10.1039/c3ta14130f
Dayana, K. S., Mani, R. J., & Durai, S. C. V. (2021). Morinda citrifolia leaf extract mediated green synthesis of copper oxide nanoparticles and it’s potential and antibacterial studies. Rasayan Journal of
Chemistry , 14 (2), 897–904. https://doi.org/10.31788/RJC.2021.1426252 Dulta, K., Koşarsoy Ağçeli, G., Chauhan, P., Jasrotia, R., Chauhan, P. K., & Ighalo, J. O. (2022). Multifunctional CuO nanoparticles with enhanced photocatalytic dye degradation and antibacterial activity. Sustainable Environment Research , 32 (1), 2. https://doi.org/10.1186/s42834-021-00111-w Etefagh, R., Azhir, E., & Shahtahmasebi, N. (2013). Synthesis of CuO nanoparticles and fabrication of nanostructural layer biosensors for detecting Aspergillus niger fungi. Scientia Iranica , 20 (3), 1055–1058. https://doi.org/10.1016/j.scient.2013.05.015 Habib, A., Jewena, N., Shahabuddin, A. K. M., Das, S. K., Islam Khandaker, J., & Ahmed, F. (2020). Hidrothermal Synthesis Of CuO Nanoparticle And A Study On Property Variation With Synthesis Temperature.
Journal of Applied and Fundamental Sciences JAFS|ISSN , 6 (2), 52.
Kamarulzaman, N., Kasim, M. F., & Rusdi, R. (2015). Band Gap Narrowing and Widening of ZnO Nanostructures and Doped Materials. Nanoscale Research Letters , 10 (1). https://doi.org/10.1186/s11671-015-1034-9
Khairunnisa, S., Wonoputri, V., & Samadhi, T. W.
(2021). Effective Deagglomeration in Biosynthesized Nanoparticles: A Mini Review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 1143 (1), 012006.
https://doi.org/10.1088/1757-
899x/1143/1/012006 Koshy, J., & George, K. C. (2014). Annealing effects on crystallite size and band gap of CuO nanoparticles. International Journal of Materials Physics , 5 (1), 35–42. http://www.irphouse.com Letchumanan, D., Sok, S. P. M., Ibrahim, S., Nagoor, N. H., & Arshad, N. M. (2021). Plant-based biosynthesis of copper/copper oxide nanoparticles: An update on their applications in biomedicine, mechanisms, and toxicity. Biomolecules , 11 (4). https://doi.org/10.3390/biom11040564 Modan, E. M., & Plaiasu, A. G. (2020).
Advantages and Disadvantages of Chemical Methods in the Elaboration of Nanomaterials.
The Annals of “Dunarea de Jos” University of Galati. Fascicle IX, Metallurgy and Materials Science , 43 (1), 53–60. https://doi.org/10.35219/mms.2020.1.08 More, R. D., & Janrao, D. M. (2021). Synthesis Of Cuo Nanoparticles By Green Approach Using Zingiber Officinale ( Ginger ) And Study Of Its Antimicrobial ApplicationS . 06 , 3229–3232. Narasaiah, P., Mandal, B. K., & Sarada, N. C.
(2017). Biosynthesis of Copper Oxide nanoparticles from Drypetes sepiaria Leaf extract and their catalytic activity to dye degradation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 263 (2). https://doi.org/10.1088/1757- 899X/263/2/022012 Oza, G., Calzadilla-Avila, A. I., Reyes-Calderón,
A., Anna, K. K., Ramírez-Bon, R., Tapia- Ramirez, J., & Sharma, A. (2020). pH- dependent biosynthesis of copper oxide nanoparticles using Galphimia glauca for their cytocompatibility evaluation. Applied Nanoscience (Switzerland) , 10 (2), 541–550. https://doi.org/10.1007/s13204-019-01159-2 Rabiee, N., Bagherzadeh, M., Kiani, M., Ghadiri, A. M., Etessamifar, F., Jaberizadeh, A. H., &
Shakeri, A. (2020). Biosynthesis of copper oxide nanoparticles with potential biomedical applications. International Journal of Nanomedicine , 15 , 3983–3999. https://doi.org/10.2147/IJN.S255398
Sahoo, S., Parida, R., Singh, S., Padhy, R. N., & Nayak, S. (2014). Evaluation of yield, quality and antioxidant activity of essential oil of in vitro propagated Kaempferia galanga Linn. Journal of Acute Disease , 3 (2), 124–130. https://doi.org/10.1016/s2221-
6189(14)60028-7
Sharma, S., Kumar, K., Thakur, N., Chauhan, S., & Chauhan, M. S. (2021). Eco-friendly
Ocimum tenuiflorum green route synthesis of CuO nanoparticles: Characterizations on photocatalytic and antibacterial activities.
Journal of Environmental Chemical
Engineering , 9 (4), 105395. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105395 Siddiqui, H., Qureshi, M. S., & Haque, F. Z. (2020). Biosynthesis of Flower-Shaped CuO Nanostructures and Their Photocatalytic and
Antibacterial Activities. Nano-Micro Letters , 12 (1), 1–11. https://doi.org/10.1007/s40820- 019-0357-y
Silva, N., Ramírez, S., Díaz, I., Garcia, A., & Hassan, N. (2019). Easy, quick, and reproducible sonochemical synthesis of CuO nanoparticles. Materials , 12 (5), 1–13. https://doi.org/10.3390/MA12050804 Singh, D. P., Ojha, A. K., & Srivastava, O. N. (2009). Synthesis of different Cu(OH)2 and CuO (nanowires, rectangles, seed-, belt-, and sheetlike) nanostructures by simple wet chemical route. Journal of Physical Chemistry C , 113 (9), 3409–3418. https://doi.org/10.1021/jp804832g Singh, J., Dutta, T., Kim, K. H., Rawat, M., Samddar, P., & Kumar, P. (2018). “Green” synthesis of metals and their oxide nanoparticles: Applications for environmental remediation. Journal of
Nanobiotechnology , 16 (1), 1–24.
https://doi.org/10.1186/s12951-018-0408-4 Sumanth Kumar, D., Jai Kumar, B., & Mahesh, H.
M. (2018). Quantum Nanostructures (QDs):
An Overview. In Synthesis of Inorganic Nanomaterials . Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-101975- 7.00003-8
Tran, T. H., & Nguyen, V. T. (2014). Copper Oxide Nanomaterials Prepared by Solution Methods, Some Properties, and Potential Applications: A Brief Review. International Scholarly Research Notices , 2014 , 1–14. https://doi.org/10.1155/2014/856592
V, N. R., & Kaladhar, D. (2012). Biochemical and Phytochemical Analysis of The Medicinal Plant, Kaempferia Galanga Rhizome
Extracts. International Journal of Scientific Research , 3 (1), 18–20. https://doi.org/10.15373/22778179/jan2014/6
Waris, A., Din, M., Ali, A., Ali, M., Afridi, S.,
Baset, A., & Ullah Khan, A. (2021). A comprehensive review of green synthesis of copper oxide nanoparticles and their diverse biomedical applications. Inorganic Chemistry Communications , 123 (October 2020), 108369.
https://doi.org/10.1016/j.inoche.2020.108369