Abstrak —Pada penelitian ini, dilakukan sintesis nanopartikel TiO 2 menggunakan prekursor TiCl 3 dengan metode kopresipitasi untuk menghasilkan fase anatas dan pendeposisian lapisan tipis TiO 2 dengan teknik spray pyrolysis. Variasi yang digunakan adalah lama waktu spray, yaitu selama 15 dan 20 detik, serta jenis TiO 2 yang digunakan, yaitu hasil sintesis dan komersial. Lapisan tipis TiO 2 dibentuk dengan menggunakan dimetil sulfoksida sebagai pelarut. Serbuk hasil sintesis dan lapisan tipis TiO 2 kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD, perangkat lunak Maud, UV-Visible Spektrofotometer, dan mikroskop optik. Hasil analisis struktur menunjukkan bahwa serbuk TiO 2 yang dihasilkan memiliki fase anatas dengan  ukuran nanopartikel. Kemudian, didapatkan bahwa hasil absorbansi lapisan tipis TiO 2 memiliki kemampuan absorbsi yang baik di daerah UV. Pengukuran ketebalan lapisan tipis TiO 2 mengindikasikan bahwa semakin lama waktu spray dalam pendeposisian lapisan, maka semakin tebal lapisan yang dibuat.  Sudut kontak yang terbentuk oleh lapisan menandakan bahwa lapisan bersifat superhidrofilik. Dalam segi morfologi, semakin lama waktu spray, maka lapisan semakin tebal karena terisi dengan partikel TiO 2 , namun juga semakin terbentuk aglomerasi di titik-titik tertentu pada lapisannya.
Kata Kunci — Kopresipitasi, Lapisan Tipis TiO 2 , Spray Pyrolysis, Sudut Kontak.

## I. PENDAHULUAN
ALAM  industri elektronika, lebih utamanya, penggunaan semikonduktor dalam dunia nanoteknologi sedang dalam tahap pengembangan.  Pengembangan lebih lanjut dalam semikonduktor berbasis nano-kristal, nano- partikel oksida logam, nano- quantum dots , dan penemuan atomic force microscope (AFM) telah memacu perkembangan dunia nanoteknologi untuk memecahkan masalah ilmiah, teknik, dan industri  [1].  Semikonduktor oksida logam  telah menarik perhatian sebagai pendeteksi ledakan dan gas berbahaya karena sifat optik, elektrik, dan termalnya. Bahan ini memiliki sensitivitas yang sangat tinggi dan waktu respon yang sangat cepat apabila difabrikasi dalam skala nano. Salah satu jenis material semikonduktor oksida logam paling umum yang ditemukan dalam aplikasi sensor adalah  Titanium Dioksida  (TiO 2 ) karena kemampuannya dalam mendeteksi gas [2].
TiO 2 , dikenal juga dengan titania, adalah material oksida logam terkenal berbasis  semikonduktor tipe-n  yang tidak berbahaya, biokompatibel, dan efisien dalam biaya, serta memiliki konstan dielektrik dan stabilitas kimia yang tinggi. Sampai saat ini, TiO 2 banyak diaplikasikan sebagai pigmen, filter optik, coating anti-refleksi, sensor gas, dan material self-cleaning . TiO 2 juga banyak digunakan dalam industri cat sejak tahun 1920 sebagai pigmen putih. Dalam industri
kosmetik, TiO 2 telah menjadi komponen utama hampir di semua produk, terutama sebagai UV sunscreen [3]. TiO 2 memiliki beberapa sifat penting, seperti pita energi ( band gap ) dengan rentang 3.0 ― 3.2 eV, sesuai dengan tepi absorpsi sinar yaitu 387 nm, nilai transmitansi  yang tinggi pada gelombang cahaya tampak, dan indeks refraksi yang tinggi [4].
Salah satu aplikasi TiO 2 pada teknologi ramah lingkungan adalah sebagai material self-cleaning . Self-cleaning sendiri adalah kemampuan alami dalam mengangkat kontaminan, seperti senyawa berbahaya, mikroba, debu, dan lainnya. Terdapat dua mekanisme yang berbeda untuk menciptakan sifat self-cleaning dari suatu permukaan, yaitu dengan mengontrol sifat kebasahannya ( wettability ) dan dengan menggunakan material yang memiliki sifat fotokatalis. Pengukuran  sudut kontak menjadi salah satu cara untuk menguji sifat kebasahan ( wettability ) dari suatu permukaan atau material tertentu. Pada dasarnya, sudut kontak  adalah sudut yang terbentuk oleh liquid ketika berinteraksi dengan permukaan padat. Sudut tersebut yang menentukan sifat dari zat padat dan cair beserta interaksi dari gaya kohesi dan adhesi (gaya intermolekular). Pengelompokan sifat wettability berdasarkan sudut kontak dapat dilihat pada Gambar 1 [5].
Titanium (IV) dioksida (titania) memiliki tiga bentuk fase kristal secara umum, yaitu: fase rutil merupakan fase yang paling stabil secara termodinamika dibanding fase yang lain, serta fase yang metastabil, yaitu anatas dan brokit. Celah pita pada rutil didapatkan sebesar 3,0 eV, dan 3,2 eV untuk anatas [6], sedangkan untuk fase brokit dilaporkan sebesar 3,02 eV [7].  Material ini pun juga dapat disintesis dari beberapa prekursor, seperti TiCl 3 , TiCl 4 , dan TTIP (Titanium Tetra Iso Propoxide ). TiCl 3 merupakan prekursor yang paling banyak digunakan untuk mensintesis TiO 2 . Metode yang digunakan dalam sintesis TiO 2 pun juga beragam, seperti metode sol-gel, hidrotermal, solvotermal, dan deposisi uap kimia. Salah satu teknik dalam metode sol-gel yang sering digunakan adalah teknik kopresipitasi [8].
TiO 2 saat ini sedang dikembangkan dalam bentuk lapisan tipis karena kemampuan biokompatibilitas, stabilitas termal dan oksida, serta fotostabilitas dalam jangka panjang yang dibutuhkan pada banyak aplikasi. Sampai saat ini, banyak penelitian yang mengungkapkan bahwa lapisan tipis memiliki banyak potensial dalam dunia fisika material, seperti produksi coating berstruktur nano atau berbasis nano- komposit, pengurangan dalam limbah industri dan konsumsi daya,  serta  pembaharuan fungsi pada teknologi-teknologi yang telah ada. Dengan potensi-potensi ini, teknologi berbasis lapisan tipis telah menjadi perhatian besar karena

## Karakterisasi Struktur, Morfologi, dan Sifat Optik Lapisan Tipis Titanium Dioksida yang Dideposisi Menggunakan Teknik Spray Pyrolysis
Nabella Shabrina, Gatut Yudoyono, dan Sudarsono Departemen Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : gyudoyono@physics.its.ac.id
D
merupakan komponen utama dalam banyak perangkat elektronika maupun optik. Teknologi ini sering digunakan sebagai medium dielektrik pada transistor berbasis lapisan tipis dan sebagai coating anti-refleksi  pada silikon  [9]. Pendeposisian lapisan tipis dengan  material TiO 2 ternyata telah dilakukan untuk beberapa pengaplikasian dalam teknologi terbarukan [10].
Dalam  penelitian-penelitian yang telah ada sebelumnya, pendeposisian lapisan tipis telah dilakukan dengan beberapa metode,  seperti metode deposisi sol-gel, elektroforesis, chemical bath deposition (CBD), sputtering , molecular beam epitaxy (MBE), dan spray pyrolysis technique (SPT). Di antara teknik pendeposisian lapisan tipis yang telah disebutkan, SPT merupakan teknik yang cenderung paling mudah dan efisien dalam segi biaya. Kelebihan lainnya adalah uji reprodusibilitas dengan parameter yang konstan, pengoperasian yang kontinu, durasi deposisi yang cenderung lebih cepat, serta  fleksibel dalam pengaturan nozzle , jarak substrat, dan tekanan spray [10]. Pada penelitian ini, dilakukan deposisi lapisan tipis TiO 2 pada substrat berbasis kaca soda kapur silikat dengan menggunakan teknik spray pyrolysis . Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan lapisan tipis TiO 2 dengan variasi waktu spray yang berbeda serta untuk menyelidiki struktur, sifat optik, dan morfologinya untuk dikarakterisasi apakah  TiO 2 adalah kandidat yang tepat untuk penerapan material dalam teknologi terbarukan. Lapisan tipis TiO 2 pada penelitian ini akan dikarakterisasi menggunakan UV-VIS Spectrophotometer , XRD, dan mikroskop optik.   Variasi TiO 2 dengan struktur kristal anatas hasil sintesis menggunakan TiCl 3 sebagai prekursornya dan TiO 2 komersial.

## II. METODOLOGI

## A. Alat pada Proses Sintesis TiO 2
Pada penelitian ini, alat yang dibutuhkan terbagi dalam 3 tahap, yaitu alat pada proses sintesis TiO 2 , proses pelapisan TiO 2 pada kaca substrat, dan proses pengambilan data lapisan TiO 2 pada kaca substrat. Pada proses sintesis TiO 2 , alat yang digunakan adalah spatula yang berfungsi untuk memindahkan sampel TiO 2 dari satu wadah ke wadah yang lain  dan sebagai pengaduk larutan secara mekanik, beaker glass yang berfungsi sebagai wadah untuk  mengaduk, mencampur, dan memanaskan cairan, pipet tetes yang berfungsi untuk memindahkan senyawa kimia berwujud cair, gelas ukur yang berfungsi untuk mengukur senyawa cairan yang diperlukan pada penelitian, mortar agate yang berfungsi untuk  menghancurkan padatan TiO 2 , burret yang berfungsi untuk titrasi NH 4 OH ke dalam larutan TiCl 3 dalam sintesis TiO 2 , statif yang berfungsi sebagai stand untuk meletakkan klem, sedangkan klem berfungsi untuk menjepit alat gelas kimia, corong gelas yang berfungsi untuk untuk penyaringan TiO 2 dari larutan campuran NH 4 OH, TiCl 3 , dan deionized water , spatula kaca yang berfungsi untuk mencampur larutan yang terdiri dari padatan TiO 2 dan pelarutnya, yaitu NH 4 OH, TiCl 3 , dan deionized water . Kemudian, kertas saring yang berfungsi untuk memisahkan padatan TiO 2 dari pelarutnya, dan pH meter yang berfungsi untuk mengukur pH sebelum dan sesudah larutan TiCl 3 dalam air deionisasi diberikan titrasi NH 4 OH.
B. Alat pada Proses Pelapisan TiO 2 pada Kaca Substrat Pada proses ini, alat yang digunakan adalah ultrasonic bath yang berfungsi untuk mencuci kaca substrat menggunakan cairan alkohol, hotplate magnetic stirrer yang berfungsi untuk mengaduk larutan TiO 2 sebelum disonikasi dan proses pengeringan dan kalsinasi TiO 2 , cawan petri yang berfungsi sebagai tempat mengeringkan dan menaruh sampel, botol vial yang berfungsi untuk menyimpan serbuk, cairan, maupun larutan  TiO 2 , spray gun dual action yang berfungsi untuk mengatomisasi  larutan TiO 2 pada permukaan  kaca substrat yang menggunakan udara bertekanan, substrat kaca yang berfungsi sebagai wadah melapiskan TiO 2 dengan ukuran 1 × 2,5 sentimeter, terbuat dari bahan gelas soda kapur silikat. Kemudian, thermometer gun yang berfungsi sebagai alat ukur temperatur substrat, dan neraca analitik digital yang berfungsi untuk mengukur massa serbuk TiO 2 sebelum dicampur dengan pelarut dimetil sulfoksida.
C. Alat pada Pengambilan Data Serbuk dan Lapisan TiO 2 Pada proses pengambilan data, alat yang digunakan adalah pertama, XRD ( X-Ray Diffraction ) yang berfungsi untuk menganalisis fase dan mengetahui struktur kristal dan derajat kekristalan dari material  TiO 2 yang dihasilkan.  Merk  alat XRD yang digunakan adalah PanAnalytical , Type: E’xpert Pro . Data yang didapatkan menggunakan alat ini adalah ukuran kristal dan jenis struktur kristal yang dihasilkan dari material TiO 2 sintesis dan komersial. Kedua, UV- Visible spektrofotometer yang berfungsi untuk mengukur transmitan atau absorban sampel TiO 2 sebagai fungsi panjang gelombang.  Merk  alat UV- Visible Spektrofotometer yang digunakan adalah Thermo Scientific , Type: Genesys 10S . Data yang didapatkan menggunakan alat ini  adalah  grafik absorbansi serbuk dan lapisan tipis TiO 2 . Ketiga, mikroskop optik yang berfungsi untuk mengamati dan mengukur ketebalan, profil permukaan, dan sudut kontak lapisan tipis TiO 2 dengan perbesaran 4 × , 10 × , 20 × , dan 40 × dalam skala mikro.  Merk  alat mikroskop optik yang digunakan adalah Glorya Medica , Type: XSP 12.

## D. Bahan yang Digunakan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah TiO 2 komersial yaitu titanium (IV) oksida yang dibeli dari Sigma Aldrich berfase anatas, air deionisasi yaitu air yang terbebas dari kandungan ion, TiCl 3 (Titanium (III) klorida)  sebagai prekursor dalam pembuatan nanopartikel TiO 2 , aquades sebagai  air murni (H 2 O) yang bebas mineral,  alkohol  96% sebagai sterilisasi alat, amonium hidroksida sebagai larutan untuk menaikkan pH larutan TiO 2 menjadi alkalin atau basa, etanol sebagai larutan yang membersihkan hasil proses pencucian sintesis TiO 2 dari pelarut-pelarut lain agar didapatkan serbuk TiO 2 murni, dimetil sulfoksida sebagai
Gambar 1.  Klasifikasi sifat kebasahan permukaan berdasarkan sudut kontak.
variasi pelarut serbuk TiO 2 , dan aluminium foil sebagai pelindung larutan dari paparan eksternal.

## E. Langkah Sintesis Serbuk TiO 2
Langkah kerja pada penelitian ini terdiri dari tiga bagian, yaitu sintesis larutan TiO 2 , pembuatan larutan TiO 2 , dan proses pelapisan TiO 2 pada kaca substrat. Pada proses sintesis serbuk TiO 2 , langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Pencampuran cairan air deionisasi sebesar 100 mL dan Titanium (III) Klorida sebesar 20 mL,  di- stir menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit dengan kecepatan 500 rpm.
2. NH 4 OH dititrasi ke dalam larutan tersebut hingga larutan menunjukkan pH dikisar 8 hingga 9.
3. Larutan  dibiarkan dalam kondisi stirring hingga warnanya berubah perlahan-lahan menjadi putih susu sepenuhnya.
4. Larutan diendapkan seharian kemudian dilakukan proses pencucian dengan aquades sebanyak 5 kali dan terakhir dengan etanol.
5. Dilakukan  proses pengeringan menggunakan hotplate dengan temperatur berkisar 100 ° C hingga endapan benar-benar kering seluruhnya.
6. Dilakukan proses kalsinasi pada serbuk TiO 2 dengan temperatur serbuk TiO 2 berkisar 500 ° C selama ± 5 jam.
F. Langkah Pembuatan Larutan TiO 2 Pada proses pembuatan larutan TiO 2 , langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Dibuat larutan menggunakan serbuk TiO 2 dengan persentase fraksi massa (wt%) sebesar 5%. Kemudian dicampur dengan pelarut berupa dimetil sulfoksida sebanyak 20 mL.
2. Larutan di- s tir secara mekanik menggunakan spatula hingga serbuk TiO 2 setidaknya tercampur dengan pelarut walaupun belum sepenuhnya homogen.
3. Larutan di- stir menggunakan magnetic stirrer selama 3 jam dengan kecepatan 500 rpm.
4. Larutan dibiarkan mengendap selama 30 menit.
5. Langkah yang sama dilakukan untuk variasi pelarut dimetil sulfoksida.
G. Langkah Pelapisan TiO 2 pada Kaca Substrat Pada proses pelapisan TiO 2 pada kaca substrat, langkah- langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Kaca substrat berukuran  1 x 2,5 cm dibersihkan menggunakan sabun pembersih, kemudian direndam dalam aquades. Setelah itu, direndam dalam alkohol 96% untuk di-ultrasonikasi menggunakan ultrasonic cleaner selama ± 30 menit. Setelah proses ultrasonikasi selesai, kaca substrat direndam dalam aquades kembali dan dikeringkan menggunakan hair dryer . 2. Spray gun diatur dengan jarak 25  cm dan tegak lurus (sudut harus 90 ° ) dari kaca substrat dan dihubungkan dengan air compressor bertekanan 30 psi. 3. Hotplate diatur dengan temperatur 200 ° C.
4. Ketika temperatur pada kaca substrat yang terukur dengan thermometer gun sudah sesuai dengan yang diinginkan, maka dilakukan spray selama variasi waktu yang diinginkan. Pada penelitian ini, variasi waktunya adalah 15 dan 20 detik.
5. Setelah di- spray , hotplate dimatikan dan ditunggu temperatur lapisan pada kaca substrat hingga mencapai temperatur kamar untuk menghindari terjadinya thermal shock .

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Serbuk TiO 2 dengan XRD dan UV-VIS Spektrofotometer
Gambar  2  menunjukkan pola difraksi dari serbuk TiO 2 hasil sintesis dengan metode kopresipitasi. Pada TiO 2 hasil sintesis, pola difraksi menunjukkan bahwa terdapat puncak difraksi di 2 𝜃𝜃 = 25,29 ° dan tidak ada puncak di 2 𝜃𝜃 = 27 ° , artinya bahwa fase yang dihasilkan dari sintesis TiO 2 tersebut adalah anatas. Ditunjukkan pula bahwa pelebaran pada puncak  difraksi TiO 2 sintesis menunjukkan bahwa serbuk TiO 2 masih mengandung fase amorfous. Hal ini dikarenakan ukuran kristal yang kecil disebabkan oleh efek dari temperatur kalsinasi yang belum cukup  tinggi dan waktu yang kurang lama. Pelebaran puncak difraksi ini dapat diminimalisasi dengan meningkatkan temperatur kalsinasi [8]. Ukuran kristal dari TiO 2 sintesis ini dapat diukur dengan aplikasi Maud . Dari hasil kalkulasi menggunakan aplikasi tersebut, diperoleh bahwa ukuran kristal hasil sintesis TiO 2 yaitu 11,22 ± 0,3 nm. Sedangkan, pola difraksi dari serbuk TiO 2 komersial didapatkan ukuran kristalnya sebesar 286,12 ± 2 nm. Selain pengujian menggunakan XRD, dilakukan juga
Gambar 3.  Hasil pengujian UV -Visible serbuk TiO 2 . 200 300 400 500 600 700 800 900 Panjang Gelombang (nm) TiO 2 Komersial TiO 2 Sintesis Ni lai A bsor bansi (a. u. ) Gambar 2.  Hasil pengujian XRD serbuk TiO 2 . 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2 θ TiO 2 Sintesis TiO 2 Komersial Intensi tas (a. u. )
pengujian menggunakan UV- Visible Spektrofotometer untuk mengetahui nilai absorbansi dari serbuk TiO 2 sintesis dan komersial tersebut. Gambar 3 menunjukkan nilai absorbansi TiO 2 dengan rentang panjang gelombang 200 hingga 900 nm dan puncak di panjang gelombang 252 hingga 257 nm yang bernilai 1,757 (>1). Dapat dihitung pula untuk energi band gap dari serbuk TiO 2 sintesis dengan persamaan Tauc Plot. Didapatkan bahwa nilai energi band gap untuk TiO 2 sintesis tersebut adalah 3,345 eV. Sedangkan, untuk TiO 2 komersial dengan rentang gelombang 200 hingga 900 nm dan puncak di panjang gelombang 344 hingga 348 nm memiliki nilai absorbansi sebesar 1,632 (>1). Untuk nilai energi band gap yang didapatkan adalah sebesar 3,013 eV. Hasil perhitungan dilampirkan pada Gambar 4 dan Gambar 5 (Lampiran). Dari hasil tersebut, dapat diartikan bahwa kedua jenis TiO 2 , sintesis maupun komersial, memiliki daerah penyerapan radiasi cahaya yang baik di daerah UV. Untuk TiO 2 sintesis memiliki daerah serapan radiasi cahaya yang baik di rentang gelombang UV-C (100 hingga 280 nm). Sedangkan, untuk TiO 2 komersial di rentang gelombang UV-A (320 hingga 400 nm).
B. Pengujian Profil Permukaan Lapisan Tipis TiO 2 Gambar  6  menunjukkan profil permukaan lapisan tipis TiO 2 komersial dan sintesis dengan pelarut dimetil sulfoksida. Dapat dilihat bahwa dengan variasi waktu 20 detik, lapisan terlihat lebih tebal dengan partikel TiO 2 dibandingkan dengan variasi waktu 15 detik. Namun kontur permukaan terlihat lebih homogen dan tak ada rongga yang belum terlapisi TiO 2 walaupun mengandung gumpalan butir TiO 2 yang di titik-titik tertentu. Hasil dari kontur permukaan ini sejalan dengan bentuk dari TiO 2 secara morfologi, yaitu seperti sferis berwarna putih [11].
C. Pengujian Ketebalan Lapisan Tipis TiO 2 Gambar 7 menunjukkan ketebalan dari lapisan tipis TiO 2 komersial dan sintesis. Untuk variasi TiO 2 sintesis didapatkan ketebalan masing-masing  untuk variasi waktu 15s dan 20s adalah 3,754 𝜇𝜇𝜇𝜇 dan  5,161 𝜇𝜇𝜇𝜇 . Untuk variasi TiO 2 komersial, didapatkan masing-masing 1,868 𝜇𝜇𝜇𝜇 dan 5,630 𝜇𝜇𝜇𝜇 .    Hasil  pengujian menunjukkan bahwa semakin lama waktu spray , maka semakin tebal lapisan tipis yang terdeposisi.
D. Pengujian Sudut Kontak Lapisan Tipis TiO 2 Pengujian sudut kontak pada lapisan tipis TiO 2 juga dilakukan guna mengamati sifat wettability (kebasahan) dari lapisan tersebut. Lapisan diteteskan dengan air deionisasi menggunakan pipet mikro dengan merk DLAB bervolume 50 𝜇𝜇𝜇𝜇 . Hasil pengujian didapatkan bahwa sudut kontak yang terbentuk adalah 0 ° atau terserap sempurna oleh lapisan tipis TiO 2 . Hal ini menandakan bahwa lapisan tipis TiO 2 tersebut memiliki sifat superhidrofilik (sangat tertarik dengan massa air). Hal ini sejalan dengan penelitian Kameya (2019) yang menjelaskan bahwa secara intrinsik, TiO 2 memiliki sifat
Gambar 6. Profil permukaan lapisan tipis TiO 2 .
Gambar 7.  Ketebalan lapisan tipis TiO 2 .
Gambar 4.  Energi band gap serbuk TiO 2 sintesis.
Gambar 5.  Energi band gap serbuk TiO 2 komersial. 1 2 3 4 5 6 7 0 100 200 300 400 500 600 ( α h ν ) 2 (eV cm -1 ) 2 Energi Band Gap (eV) TiO 2 Sintesis Eg = 3,373 eV 1 2 3 4 5 6 7 0 50 100 150 200 250 300 ( α h ν ) 2 (eV cm -1 ) 2 Energi Band Gap (eV) TiO 2 Komersial
Eg = 3,091 eV
hidrofilik. Sehingga, lapisan tipis TiO 2 ini dapat diaplikasikan pada teknologi self-cleaning [5].
E. Pengujian Absorbansi Lapisan Tipis TiO 2
Gambar  8  menunjukkan hasil grafik absorbansi lapisan tipis TiO 2 hasil sintesis maupun komersial dari rentang gelombang 200 hingga 1000 nm untuk variasi waktu spray 15 dan 20 detik. Hasil pengujian menunjukkan bahwa lapisan tipis TiO 2 dari hasil sintesis mengindikasikan adanya belokan tajam di sekitar rentang panjang gelombang 310 hingga 350 nm, sedangkan TiO 2 komersial berada di rentang panjang gelombang 359 nm dan 356 nm untuk masing-masing variasi waktu. Hal ini juga menandakan bahwa lapisan tipis TiO 2 baik yang sintesis maupun komersial memiliki kemampuan dalam menyerap radiasi sinar UV-A.

## F. Pembahasan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan TiO 2 fase anatas dengan prekursor TiCl 3 dan membandingkan dengan fase anatas dari TiO 2 komersial, serta untuk mengetahui struktur, morfologi, dan sifat optik dari lapisan TiO 2 yang dideposisi menggunakan metode Spray Pyrolysis . Metode kopresipitasi merupakan salah satu metode sintesis senyawa anorganik yang didasarkan pada pengendapan lebih dari satu substansi secara bersama–sama ketika melewati titik jenuh. Kopresipitasi merupakan metode yang menggunakan temperatur rendah dalam prosesnya serta dapat menghasilkan ukuran partikel yang kecil. Sehingga diharapkan dari metode kopresipitasi ini dihasilkan ukuran partikel yang lebih kecil dan lebih homogen dibandingkan dengan metode solid state [12]. Terdapat beberapa proses penting selama melakukan sintesis TiO 2 dengan prekursor TiCl 3 , yaitu pertama mengenai pencampuran air deionisasi dan Titanium (III) Klorida yang nantinya akan dititrasi dengan NH 4 OH hingga pH  yang awalnya berkisar 0,1 menjadi 8 hingga 9. Sedangkan,  pH  harus mencapai 8 hingga 9 adalah agar didapatkan fase anatas dari TiO 2 yang dihasilkan [8]. Proses penting kedua adalah proses pengendapan larutan dan pencucian agar kandungan senyawa NH 4 OH pada larutannya terbuang. Proses ketiga adalah pengeringan. Proses pengeringan dilakukan dengan temperatur di atas titik didih Etanol. Hal ini dikarenakan senyawa Etanol digunakan dalam proses pencucian terakhir, sehingga diharapkan pada proses
pengeringan ini, tidak ada kandungan Etanol dalam larutan tersebut. Selain itu, proses pengeringan juga bertujuan untuk menguapkan zat cair yang ada, agar diperoleh TiO 2 dalam bentuk serbuk. Proses terakhir yang paling krusial adalah proses kalsinasi. Kalsinasi adalah thermal treatment yang dilakukan terhadap serbuk TiO 2 agar terjadi dekomposisi dan juga untuk mengeleminasi senyawa yang berikatan secara kimia dengannya. Temperatur kalsinasi juga sangat penting dalam membentuk fase kristal yang terbentuk pada TiO 2 . Pada penelitian ini, diharapkan terbentuk fase anatas dari TiO 2 yang mana dibutuhkan temperatur di atas 500 ° C untuk memperolehnya. Setelah proses kalsinasi selesai, pengujian fase kristal dilakukan dengan XRD (X- Ray Diffraction ). Pada TiO 2 hasil sintesis, pola difraksi menunjukkan bahwa terdapat puncak difraksi di sudut 2 𝜃𝜃 = 25,29 ° dan tidak ada puncak di 2 𝜃𝜃 = 27 ° artinya bahwa fase yang dihasilkan dari sintesis TiO 2 tersebut adalah anatas. Hal ini sejalan dengan struktur kristal tetragonal dari fase anatas dengan grup ruang I41/amd. Nilai dari ‘d’ pun sejalan dengan JCPDS Card No- 21-1272. Ditunjukkan pula bahwa pelebaran pada puncak difraksi menunjukkan bahwa serbuk TiO 2 masih mengandung fase amorfous. Hal ini dikarenakan ukuran kristal yang kecil karena efek dari temperatur kalsinasi yang belum cukup tinggi dan waktu yang kurang lama. Pelebaran puncak difraksi ini dapat diminimalisasi dengan meningkatkan temperatur kalsinasi [8].  Ukuran kristal dari TiO 2 hasil sintesis ini dapat diukur dengan aplikasi Maud . Dari hasil analisis menggunakan aplikasi tersebut, diperoleh bahwa ukuran kristal hasil sintesis TiO 2 yaitu 11,22 ± 0,3 nm. Sedangkan, TiO 2 komersial memiliki ukuran kristalnya sebesar 286,12 ± 2 nm. Dihitung pula nilai absorbansi TiO 2 sintesis dengan rentang gelombang 200 hingga 900 nm yang menghasilkan puncak di panjang gelombang 252 hingga 257 nm. Dari hasil absorbansi, dapat dihitung juga nilai energi band gap untuk TiO 2 sintesis tersebut adalah 3,373 eV. Sedangkan, untuk TiO 2 komersial dengan rentang gelombang 200 hingga 900 nm dan puncak di panjang gelombang 344 hingga 348 nm memiliki nilai energi band gap sebesar 3,091 Ev. Dari hal tersebut, dapat diartikan bahwa kedua jenis TiO 2 , sintesis maupun komersial, memiliki daerah penyerapan radiasi cahaya yang baik di daerah UV. Untuk TiO 2 sintesis memiliki daerah serapan radiasi cahaya yang baik di rentang gelombang UV-C (100 hingga 280 nm). Sedangkan, untuk TiO 2 komersial di rentang gelombang UV-A (320 hingga 400 nm). Untuk hasil grafik absorbansi lapisan tipis TiO 2 hasil sintesis maupun komersial dari rentang gelombang 200 hingga 1000 nm untuk variasi waktu spray 15 dan 20 detik. Hasil pengujian menunjukkan bahwa lapisan tipis TiO 2 dari hasil sintesis mengindikasikan adanya belokan tajam di sekitar rentang panjang gelombang 310 hingga 350 nm, sedangkan TiO 2 komersial berada di rentang panjang gelombang 359 nm dan 356 nm untuk masing-masing variasi waktu. Belokan tajam ini menandakan bahwa partikel TiO 2 yang terdeposisi dalam bentuk lapisan mulai terdeteksi oleh sinar UV [13]. Hal ini juga menandakan bahwa lapisan tipis TiO 2 baik yang sintesis maupun komersial memiliki kemampuan dalam menyerap radiasi sinar UV-A.
Profil permukaan lapisan tipis TiO 2 komersial dan sintesis dengan pelarut dimetil sulfoksida. Dapat dilihat bahwa dengan variasi waktu 20 detik, lapisan terlihat lebih tebal
Gambar 8.  Hasil pengujian absorbansi lapisan tipis TiO 2 . 200 400 600 800 1000 Panjang Gelombang (nm) Abs orbans i (a. u. ) TiO 2 Komersial 15s TiO 2 Komersial 20s TiO 2 Sintesis 15s TiO 2 Sintesis 20s
dengan partikel TiO 2 dibandingkan dengan variasi waktu 15 detik. Namun kontur permukaan terlihat lebih homogen dan tak ada rongga yang belum terlapisi TiO 2 walaupun mengandung gumpalan butir TiO 2 yang di titik-titik tertentu. Hasil dari kontur permukaan ini sejalan dengan bentuk dari TiO 2 secara morfologi, yaitu seperti sferis berwarna putih [11]. Ketebalan dari lapisan tipis TiO 2 komersial dan sintesis. Untuk variasi TiO 2 sintesis  didapatkan ketebalan masing- masing untuk variasi waktu 15s dan 20s adalah 3,754 𝜇𝜇𝜇𝜇 dan 5,161 𝜇𝜇𝜇𝜇 . Untuk variasi TiO 2 komersial, didapatkan masing- masing 1,868 𝜇𝜇𝜇𝜇 dan 5,630 𝜇𝜇𝜇𝜇 .  Hasil  pengujian menunjukkan bahwa semakin lama waktu spray , maka semakin tebal lapisan tipis yang terdeposisi. Pengujian sudut kontak pada lapisan tipis TiO 2 juga dilakukan guna mengamati sifat wettability (kebasahan) dari lapisan tersebut. Lapisan diteteskan dengan air deionisasi menggunakan pipet mikro dengan merk DLAB bervolume 50 𝜇𝜇𝜇𝜇 . Hasil pengujian didapatkan bahwa sudut kontak yang terbentuk adalah 0 ° atau terserap sempurna oleh lapisan tipis TiO 2 . Hal ini menandakan bahwa lapisan tipis TiO 2 tersebut memiliki sifat superhidrofilik (sangat tertarik dengan massa air). Hal ini sejalan dengan penelitian Kameya (2019) yang menjelaskan bahwa secara intrinsik, TiO 2 memiliki sifat hidrofilik. Sehingga, lapisan tipis TiO 2 ini dapat diaplikasikan pada teknologi self-cleaning .

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian, analisa, dan pembahasan yang telah dilakukan, maka kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut. Pertama, hasil sintesis TiO 2 menggunakan metode kopresipitasi berhasil didapatkan fase anatas dengan ukuran kristal TiO 2 yaitu 11,22 ± 0,3 nm. Sedangkan, serbuk TiO 2 komersial memiliki ukuran kristal sebesar 286,12 ± 2 nm. Kedua, energi band gap TiO 2 sintesis dan komersial masing-masing sebesar 3,373 eV  dan 3,091 eV.  Ketebalan lapisan tipis untuk variasi waktu spray 15 dan 20 detik masing-masing untuk sintesis sebesar 3,754 dan 5,161 𝜇𝜇𝜇𝜇 . Sedangkan, untuk komersial masing-masing sebesar 1,868 dan 5,630 𝜇𝜇𝜇𝜇 . Nilai sudut kontak didapatkan sebesar 0 ° , yang mana menandakan bahwa sifat dari lapisan tipis tersebut adalah superhidrofilik atau sangat tertarik dengan massa air. Hasil pengujian absorbansi menunjukkan bahwa lapisan tipis TiO 2 dari hasil sintesis mengindikasikan adanya belokan tajam di sekitar rentang panjang gelombang 310 hingga 350 nm, sedangkan TiO 2 komersial berada di rentang panjang gelombang 359 nm dan 356 nm untuk masing-masing variasi
waktu. Hal ini juga menandakan bahwa lapisan tipis TiO 2 baik yang sintesis maupun komersial memiliki kemampuan dalam menyerap radiasi sinar UV-A. Pengukuran ketebalan lapisan TiO 2 mengindikasikan bahwa semakin lama waktu spray dalam pendeposisian lapisan, maka semakin tebal lapisan yang dibuat. Dalam segi morfologi, semakin lama waktu spray , maka lapisan yang terbentuk  akan semakin tebal.  Dengan variasi waktu 20 detik, terlihat adanya aglomerasi partikel TiO 2 di beberapa titik tertentu. Lebih jauh lagi, bentuk dari partikel TiO 2 sejalan dengan literatur bahwa bentuknya seperti sferis yang berwarna putih.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  S. Aithal and P. S. Aithal, “Type of the paper: research analysis,” Technol. Soc. Sci. A Ref. Int. J. Srinivas Univ. , vol. 6, no. 1, pp. 2581– 6012, 2021, doi: 10.5281/zenodo.4496913.
[2]  P. Riente and T. Noël, “Application of metal oxide semiconductors in light-driven organic transformations,” Catal. Sci. Technol. , vol. 9, no. 19, pp. 5186–5232, 2019, doi: 10.1039/c9cy01170f.
[3]  F. Parrino and L. Palmisano, Titanium Dioxide (TiO2) and Its Applications . Amsterdam: Elsevier, 2020.
[4]  M. M. Viana, V. F. Soares, and N. D. S. Mohallem, “Synthesis and characterization of TiO2 nanoparticles,” Ceram. Int. , vol. 36, no. 7, pp. 2047–2053, 2010, doi: 10.1016/j.ceramint.2010.04.006.
[5]  Y. Kameya and H. Yabe, “Optical and superhydrophilic characteristics of TiO2 coating with subwavelength surface structure consisting of spherical nanoparticle aggregates,” Coatings , vol. 9, no. 9, p. 547, 2019, doi: 10.3390/coatings9090547.
[6]  C. P. Lin, H. Chen, A. Nakaruk, P. Koshy, and C. C. Sorrell, “Effect of annealing temperature on the photocatalytic activity of TiO 2 thin films,” Energy Procedia , vol. 34, pp. 627–636, 2013, doi: 10.1016/j.egypro.2013.06.794.
[7]  I. M. Joni, L. Nulhakim, and C. Panatarani, “Characteristics of TiO2 particles prepared by simple solution method using TiCl3 precursor,” J. Phys. Conf. Ser. , vol. 1080, no. 1, p. 012042, 2018, doi: 10.1088/1742-6596/1080/1/012042.
[8]  V. Zharvan, R. Daniyati, A. S. N. Ichzan, G. Yudoyono, and Darminto, “Study on Fabrication of TiO2 Thin Films by Spin-Coating and Their Optical Properties,” in AIP Conference Proceedings 1719 , 2016, p. 030018. doi: 10.1063/1.4943713.
[9]  H. Frey and H. R. Khan, Handbook of Thin Film Technology . Berlin: Springer-Verlag, 2015. doi: 10.1007/978-3-642-05430-3.
[10]  R. Ayouchi, C. Casteleiro, R. Schwarz, J. R. Barrado, and F. Martín, “Optical properties of TiO2 thin films prepared by chemical spray pyrolysis from aqueous solutions,” Phys. Status Solidi , vol. 7, no. 3–4, pp. 933–936, 2010, doi: 10.1002/pssc.200982895.
[11]  A. S. AlShammari, M. M. Halim, F. K. Yam, K. M. Chahrour, M. E. Raypah, and N. H. M. Kaus, “The effect of spray cycles on the morphological, structural, and optical properties of rGO thin film deposited using spray pyrolysis technique,” Mater. Sci. Semicond. Process. , vol. 127, p. 105655, 2021, doi: 10.1016/j.mssp.2020.105655.
[12]  N. Rosyidah, “Sintesis Nanopartikel Zn1-xAlxO dengan Metode Kopresipitasi dan Karakterisasi Sifat Listrik,” Departemen Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2016.
[13]  K. S. Shamala and M. Vishwas, “Influence of substrate temperature on optical, structural and dielectric properties of TiO2 thin films prepared by spray pyrolysis technique,” Mater. Today Proc. , vol. 52, pp. 1344– 1347, 2022, doi: 10.1016/j.matpr.2021.11.071.