Program Studi Pendidikan Kimia Universitas Sebelas Maret https://jurnal.uns.ac.id/jkpk

## KAJIAN KARAKTERISTIK MCM-41 YANG DIMODIFIKASI DENGAN LOGAM Zn SECARA DIRECT SYNTHESIS
Characteristic Study of the MCM-41 Modified with Zn by Direct Synthesis
Nur Hasanah 1,* , Sutarno 2 , dan Eko Sri Kunarti 2
1 Program Studi Pendidikan Kimia, FKIP, Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami No. 36A, Surakarta, Jawa Tengah 57126, Indonesia
2 Program Studi Ilmu Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada Jl. Sekip Utara, Bulaksumur, Yogyakarta 55281, Indonesia
* Untuk korespondensi: e-mail: chazanah.khan@gmail.com
Received: August 08, 2018 Accepted: December 16, 2018
Online Published: December 31, 2018
DOI : 10.20961/jkpk.v3i3.22808

## ABSTRAK
Modifikasi MCM-41 dengan logam Zn dengan metode direct synthesis telah berhasil dilakukan. Tujuan  penelitian  ini  adalah: (i) mengetahui morfologi  MCM-41  hasil sintesis, (ii) mengetahui rasio Si/Zn  yang optimal  yang digunakan dalam memodifikasi MCM-41, dan (iii) mengetahui kristalinitas dan diameter pori MCM-41 hasil sintesis dan MCM-41 termodifikasi Zn. Logam Zn ditambahkan ke matriks MCM-41 dengan cara direct synthesis menggunakan prekursor zink nitrat dengan berbagai variasi  rasio  Si/Zn.  Penambahan  logam  Zn  dengan direct  synthesis bertujuan  untuk  memperoleh diameter pori yang lebih besar tanpa merusak struktur MCM-41. Karakterisasi material menggunakan XRD,  FTIR,  TEM,  dan  adsorpsi  gas  N 2 .  Hasil  karakterisasi  MCM-41  dengan  TEM  menunjukkan bahwa material memiliki bentuk sferis dengan morfologi pori yang seragam. Hasil pengujian dengan XRD menunjukkan bahwa MCM-41 telah berhasil disintesis yang ditunjukkan oleh kristalinitas yang baik  dengan  munculnya  tiga  puncak  difraktogram  khas  MCM-41.  Rasio  Si/Zn  yang  optimal  untuk modifikasi  MCM-41  dengan  logam  Zn  secara direct  synthesis adalah  rasio  Si/Zn=100.  MCM-41 termodifikasi  menunjukkan  penurunan  kristalinitas  dan  peningkatan  diameter  pori  yakni  35,5 8  Ǻ dibanding MCM- 41 yang mempunyai diameter pori 31,42 Ǻ.
Kata Kunci: MCM-41; modifikasi, direct synthesis

## ABSTRACT
Modification of MCM-41 with zinc (Zn) by direct synthesis has been attempted. The aims of this research were (i) to show morphology of MCM-41, (ii) to know the optimal ratio of Si/Zn in MCM- 41 modification, and (iii) to know crystallinity and pore diameter of MCM-41 and MCM-41 modified by Zn.  Zn metal added to MCM-41 matrix by direct synthesis used zinc nitrate as precursor with ratio  Si/Zn  variation.  Zn  added  by direct  synthesis to  get  larger  diameter  without  changing  the structure of MCM-41. Characterization of material was used XRD, FTIR, TEM, and N 2 adsorption. Characterization of MCM-41 with TEM show that material has spherical shape with uniform pore morphology. The result of  XRD show that synthesized MCM-41 has good crystallinity  with three peaks observed specific to MCM-41. Ratio of Si/Zn optimal to modification MCM-41 is Si/Zn= 100. Modified  MCM-41  show  decrease  in  crystallinity  and  increase  pore  diameter  that  is  35. 58  Ǻ compared with MCM-41 with pore diameter 31. 42 Ǻ.
Keywords: MCM-41, modification, direct synthesis

## PENDAHULUAN
MCM-41  merupakan  material  padatan berpori  yang  tersusun  dari  silika  amorf, memiliki struktur teratur dan rongga seragam, membentuk susunan heksagonal dengan luas permukaan  yang  besar,  serta  memiliki stabilitas termal yang baik [1].  Material MCM- 41  masuk  dalam  klas  mesopori.  Kelebihan MCM-41  adalah  memiliki  diameter  pori  yang dapat  diatur  melalui  berbagai  cara,  yakni pemilihan  surfaktan,  penambahan  senyawa organik, penambahan logam, dan pengubahan parameter  reaksi  [2].  Template  yang  sering digunakan  pada  sintesis  MCM-41  adalah  ion amonium kuarterner  dengan rantai alkil  yang panjang misalnya heksadesil [3].
Material MCM-41 telah berhasil disintesis  menggunakan  berbagai  metode. Oshima et  al melakukan  sintesis  MCM-41 dengan metode hidrotermal dan memperoleh material
dengan kristalinitas tinggi. Monokhonoana et  al dan  Yunita  melakukan sintesis MCM-41pada temperature kamar [4- 6],  Ortiz et  al menggunakan  metode  sol-gel dalam  sintesisMCM-41  dan  menghasilkan material  MCM-41  dengan  pori  seragam  dan kristalinitas tinggi [7].
Modifikasi  material  MCM-41  salah satunya  dilakukan  dengan  cara  penyisipan logam pada kerangka MCM-41 yang bertujuan untuk memperoleh luas permukaan material yang lebih besar. Selain itu, diameter pori dapat diubah sesuai dengan metode dan jenis logam yang disisipkan. Penyisipan logam secara  langsung  pada  MCM-41  juga  akan meningkatkan diameter pori material [8].
Modifikasi MCM-41 dengan cara pemasukan  logam Zn  dilakukan secara direct
synthesis (langsung).  Modifikasi  dilakukan dengan variasi rasio Si/Zn untuk mendapatkan rasio  yang  paling  optimal. Dengan cara direct synthesis diharapkan logam Zn akan masuk ke dalam kerangka MCM-41 sehingga dihasilkan material  Zn-MCM-41  dengan  diameter  pori yang lebih besar daripada MCM-41 [9].
Manfaat  dari  penelitian  ini  adalah memberikan alternatif metode sintesis MCM-41 yang  lebih  mudah  dan  cepat.    Penggunaan metode sonokimia pada penelitian ini merupakan  metode  baru  yang  lebih green chemistry.

## METODE PENELITIAN

## 1.  Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam sintesis material mesopori MCM-41 dan Zn-MCM-41 adalah
larutan tetraetil ortosilikat Si(OC2H5)4 (TEOS, Merck 98% p.a) sebagai sumber silika, padatan cetiltrimetilammonium bromide  (CTAB,  Merck  99%  p.a)  sebagai surfaktan  pencetak,  padatan  Zink  nitrat (Zn(NO3)2.H2O Merck p.a) sebagai sumber Zn, etanol (C2H5OH Merck 98% p.a), larutan ammonia  (NH3  Merck  p.a),  methanol (CH3OH Merck p.a), dan akuades.

## 2.  Alat Penelitian
Peralatan  yang  digunakan  adalah seperangkat  peralatan  gelas  laboratorium seperti  gelas  beker,  kaca  arloji,  gelas  ukur, dan  spatula.  Selain  itu,  digunakan  pula timbangan analitik (AND GR-200), pengaduk magnet, pH indikator (Merck), muffle furnace , oven,  cawan  krus,  dan ultrasonic  cleaner (Bransonic 220 V).
Instrumen  untuk  karakterisasi  material meliputi TEM (JEOL JEM 1400), difraktometer sinar-X (Shimadzu XRD 6000), spektrofotometer inframerah FTIR (Shimadzu Prestige FTIR 21), instrumen adsorpsi-desorpsi N 2 BET (Brunauer, Emmet, and Teller)-BJH.
3.  Prosedur Penelitian dan Pengumpulan
Data
a.  Sintesis Material MCM-41
Sintesis  MCM-41  dilakukan  pada temperatur kamar dengan metode sonokimia. Sintesis diawali dengan melarutkan CTAB ke dalam akuades dengan rasio mol CTAB/Si=0,16,  dan  dilakukan  pengadukan sampai  larutan  homogen.  Selanjutnya  pada temperatur kamar ditambahkan 34 mL etanol dan  10  mL  larutan  amonia,  pH  dikondisikan pada  10-11.  Langkah  selanjutnya  adalah TEOS  ditambahkan  secara  bertetes-tetes pada  larutan  campuran,  dan  tetap  diaduk selama 3 jam sampai diperoleh gel putih.
Gel yang terbentuk kemudian disonikasi selama  3  jam.  Sampel  padat  dipisahkan dengan  filtrasi,  dan  dicuci  dengan  akuades sampai  pH  netral.  Padatan  yang  didapatkan dioven  pada  suhu  100°C  selama  6  jam. Selanjutnya  sampel  dikalsinasi  pada  suhu 550°C  selama  6  jam.  Sampel  yang  didapat kemudian dianalisis dengan TEM, XRD, FTIR, dan adsorpsi-desorpsi gas N 2 (BET-BJH).

## b.  Sintesis material Zn-MCM-41
Sintesis  Zn-MCM-41  dilakukan  pada temperatur  kamar  dengan  metode  sonokimia. Langkah  pelaksanaan  sintesis  Zn-MCM-41 adalah sebagai berikut: Sintesis diawali dengan melarutkan  CTAB  ke  dalam  akuades  dengan rasio  mol  CTAB/Si=0,16,  dan  dilakukan
pengadukan sampai larutan homogen. Kemudian  ditambahkan  34  mL  etanol  dan  10 mL larutan amonia, pH dikondisikan pada 10- 11.  Selanjutnya,  ke  dalam  campuran  tersebut ditambahkan  Zink  nitrat  dengan  variasi perbandingan  mol  Si/Zn=33,33,  50,  100,  dan 200. Langkah selanjutnya adalah menambah- kan  TEOS  secara  bertetes-tetes  pada  larutan campuran,  dan  tetap  diaduk  selama  3  jam sampai diperoleh gel putih.
Gel yang terbentuk kemudian disonikasi  selama  3  jam.  Sampel  padat dipisahkan dengan filtrasi, dan dicuci dengan akuades dan metanol sampai pH netral, dan padatan  yang  didapat  dioven  pada  suhu 100°C  selama  6  jam.  Selanjutnya  sampel dikalsinasi  pada  suhu  550°C  selama  6  jam. Sampel  yang  didapat  kemudian  dianalisis dengan  XRD,  FTIR,  dan  adsorpsi-desorpsi gas N 2 (BET-BJH).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1.  Hasil  karakterisasi  MCM-41  dengan difraksi sinar X
Sintesis  MCM-41  dalam  penelitian  ini menggunakan  metode  sonokimia,  yakni kombinasi  sol-gel  dengan  sonikasi  yang berperan  menggantikan  proses aging pada temperatur kamar. Hasil karakterisasi MCM- 41  sebelum  dan  setelah  kalsinasi  disajikan pada  Gambar  1.  Material  MCM-41  setelah kalsinasi memiliki intensitas yang lebih tinggi dibandingkan  MCM-41  sebelum  kalsinasi. Selain itu, MCM-41 setelah kalsinasi mempunyai  nilai  2θ  yang  lebih  besar daripada  MCM-41  sebelum  kalsinasi,  yang berarti  bahwa  nilai  parameter  kisinya  lebih kecil.  Keberhasilan  dalam  sintesis  MCM-41 dikonfirmasi menggunakan data JCPDF, dan
MCM-41  hasil  sintesis  pada  penelitian  ini memiliki  puncak  dan  nilai spacing yang hampir  sama  dengan  data  JCPDF  No.  49- 1712  (Lampiran  1).  Hal  ini  menunjukkan bahwa  MCM-41  telah  berhasil  disintesis. Adanya  kenaikan  intensitas  puncak  pada MCM-41  setelah  kalsinasi  ini  diakibatkan oleh  hilangnya  surfaktan  CTAB yang mengakibatkan  material  semakin  kristalin dengan  penataan  kristal  yang  semakin teratur. Selain itu, hilangnya surfaktan CTAB menyebabkan MCM-41 memiliki unit sel yang lebih kecil.
Gambar 1.  Difraktogram MCM-41: (a) sebelum kalsinasi dan (b) setelah kalsinasi
MCM-41  hasil  sintesis  pada  gambar  (b) menunjukkan tiga puncak utama pada 2θ=2,35°;  2θ=4,19°;  dan  2θ=4,80°  yang berturut-turut  merupakan  difraksi  bidang  kristal [100] , [110] ,  dan [200] .  Hal  ini  menunjukkan bahwa MCM-41 hasil sintesis memiliki keteraturan pori yang baik yang ditandai dengan munculnya tiga puncak utama MCM-41.

## 2. Hasil karakterisasi MCM-41 dengan TEM
Analisis dengan TEM  dilakukan untuk mengetahui morfologi, struktur, serta
keteraturan  pori  padatan  MCM-41  hasil sintesis.  Hasil  TEM  material  MCM-  41  yang disintesis disajikan dalam Gambar 2.
Gambar 2. Mikrograf TEM MCM-41 waktu sonikasi
3 jam: (a) perbesaran 20.000, (b) 80.000 dan (c) 120.000 kali Bentuk sferis dari partikel ini
dikarenakan oleh adanya penggabungan rantai pendek  alkohol  (etanol)  pada  gel  mula-mula. Keberadaan  alkohol  ini  dapat  mengontrol morfologi  partikel  selama  proses  sintesis. Bentuk sferis ini memiliki keuntungan yakni luas permukaan  yang  besar  dan  partikelnya homogen. Dari gambar mikrograf TEM padatan MCM-41 dengan perbesaran 80.000 (Gambar 2(b))  terlihat  bahwa  MCM-41  hasil  sintesis memiliki bentuk sferis dengan pori yang teratur dan seragam. Kenampakan pori yang seragam ini  terlihat  lebih  jelas  pada  mikrograf  TEM perbesaran  120.000  (Gambar  2(c))  dimana pada permukaan material terlihat keseragaman mesopori melengkung menyerupai pipa seperti kanal  dengan  pipa-pipa  yang  teratur  dan homogen.
3.  Hasil karakterisasi Zn-MCM-41  dengan difraksi sinar X dan pengaruh rasio Si/Zn
Keberadaan  Zn  di  dalam  kerangka MCM-41  dikonfirmasi  dengan  difraksi  sinar- X. Terdapat perubahan yang signifikan akibat masuknya  logam  Zn  dengan  cara  sintesis secara langsung terhadap karakter MCM-41. Perbedaan  intensitas  puncak  antara  MCM- 41  dan  Zn-MCM-41  dapat  dilihat  pada Gambar  3.  Perubahan  utama  yang  terlihat karena  pemasukan  logam  Zn  ke  dalam MCM-41 adalah penurunan intensitas puncak utama yakni pada d [100] yang berarti terjadi penurunan kristalinitas material, serta adanya pergeseran sudut 2θ yang bergeser ke  nilai  yang  lebih  kecil  yang  diikuti  dengan peningkatan  harga  parameter  kisi  (unit  sel) material.
Gambar 3. Pola difraksi sinar X: Zn-MCM-41: (a)
Si/Zn=33,33; (b) Si/Zn=50; c) Si/Zn=100;
(d) Si/Zn=200, dan (e) MCM-41
Terjadinya
penurunan intensitas puncak dan meningkatnya parameter kisi ini dapat menjadikan alasan bahwa diperkirakan logam  Zn  masuk  ke  dalam  kerangka  MCM- 41.  Hal  ini  disebabkan  oleh  penataan  atom yang kurang teratur setelah masuknya logam Zn  kedalam  kerangka  MCM-41 yang
disebabkan  oleh  perbedaan  panjang  ikatan antara  Zn-O  dengan  Si-O  pada  kerangka MCM-41 [9]. Jari- jari ionik Zn2+ (0,74 Ǻ) lebih besar daripada Si4+ (0,41 Ǻ), sehingga akan meningkatkan jarak ikat M-O dimana M bisa berupa Si atau Zn.
Keberadaan logam Zn pada kerangka MCM-41 juga diperkuat dengan difraktogram Zn-MCM- 41 pada harga sudut 2θ yang besar (20°-70°) seperti disajikan pada Gambar 4.
Gambar  4.  Pola  difraksi  sinar  X  pada  sudut besar Zn-MCM-41: (a) Si/Zn=33,33; (b) Si/Zn=50; (c) Si/Zn=100; (d) Si/Zn=200; dan (e) ZnO
Pengukuran  sampel  pada  sudut  2θ besar ini untuk membuktikan ketiadaan ZnO pada  material  Zn-MCM-41  hasil  sintesis. Dengan  pemikiran  bahwa  jika  logam  Zn masuk  ke  dalam  kerangka  MCM-41,  maka tidak akan ditemukan logam Zn dalam bentuk oksidanya,  yakni  ZnO.  Hal  ini  dikarenakan logam  Zn  dalam  bentuk  oksida  ini  hanya akan  muncul  jika  logam  Zn  berada  di permukaan  MCM-41,  bukan  pada  kerangka MCM-41  [10].  Oksida  Zn  dapat  dikenali dengan  munculnya  puncak  tertinggi  pada sudut  2θ  dengan  harga  sekitar  36°.  Pada sampel  Zn-MCM-41  hasil  sintesis  dengan berbagai  variasi  rasio  mol  Si/Zn  ternyata
tidak  ditemukan  adanya  puncak  pada  sudut 2θ=36°, sehingga diperkirakan Zn tidak berada di permukaan sebagai oksida, melainkan masuk ke dalam kerangka MCM-41 menggantikan Si.
Data struktural MCM-41 dan Zn-MCM- 41  hasil  sintesis  disajikan  dalam  Tabel  1. Berdasarkan data tersebut, diperoleh bahwa adanya logam Zn mengakibatkan penurunan intensitas puncak pada bidang [100] dengan semakin  kecil  rasio  mol  Si/Zn.  Semakin bertambahnya  logam  Zn  yang  dimasukkan dalam  proses  sintesis  maka  sudut  2θ bergeser  ke  nilai  yang  lebih  kecil,  yang mengakibatkan  parameter  kisi  atau  unit  sel (a0)  semakin  besar,  sehingga  dengan asumsi bahwa dinding pori berukuran 10 Ǻ, maka harga diameter pori menurut data XRD semakin besar.
Tabel  1.  Data  struktural  MCM-41  waktu sonikasi  optimum  dan  Zn-MCM-41 dengan berbagai rasio mol Si/Zn
Keterangan: ( a ) merupakan harga parameter kisi= 2d√3,  ( b )  merupakan  harga  perkiraan diameter  pori,  D XRD =  a 0 (A)-10A,  dengan asumsi  ketebalan dinding  pori  relatif  tetap 10 A (Sutarno, 2015)
Pada  material  Zn-MCM-41  dengan rasio mol Si/Zn=200 terlihat adanya penurunan  intensitas  puncak  pada  d [100] sebesar  11,54%,  pada  rasio  mol  Si/Zn=100 terjadi penurunan intensitas sebesar 13,47%, pada  rasio  Si/Zn=50  terjadi  penurunan intensitas sebesar 69,24%, dan dengan rasio Si/Zn=33,33  terjadi  penurunan  intensitas
paling  besar  yakni  78,85%.  Pada  rasio  mol Si/Zn=200  dan  100  dapat  dikatakan  bahwa penurunan intensitas yang terjadi relatif kecil, tidak  mencapai  25%,  hal  ini  berarti  struktur MCM-41 masih dapat dipertahankan.
Sedangkan  pada  rasio  mol  Si/Zn=50  dan 33,33  terjadi  penurunan  intensitas  yang relatif  besar  yakni  lebih  dari  50%  sehingga dapat  dikatakan  bahwa  struktur  MCM-41 tidak dapat dipertahankan. Dari hasil data ini, diperoleh  bahwa  semakin  kecil  rasio  mol Si/Zn  (semakin  banyak  logam  Zn  yang dimasukkan)  maka  penurunan  intensitas yang terjadi pada material semakin besar.
Berdasarkan data pada Tabel 1 terlihat bahwa  semakin  kecil  rasio  mol  Si/Zn (semakin banyak logam Zn yang dimasukkan) diperoleh bahwa pergeseran 2θ semakin  ke  kiri  atau  nilainya  semakin  kecil, yang juga berarti bahwa parameter kisi atau unit sel material semakin besar, dan diameter pori  material  makin  besar  (dengan  asumsi tebal  dindin g  pori  relatif  tetap  10  Ǻ).
Peningkatan harga parameter kisi (a0) yang diidentikkan  dengan  meningkatnya  diameter pori material MCM-41 setelah dimasuki oleh logam  Zn  ini  diperkirakan  logam  Zn  telah masuk ke dalam kerangka MCM-41 [9].
Keteraturan  pori  material  diidentifikasi berdasarkan  adanya  puncak  kuat  pada  2θ pada  1,8°-2,40°  yang  merupakan  difraksi bidang [100] dan  empat  puncak  pada  2θ antara  3,00°- 8,00°  yaitu  antara  2θ=3,50°-
4,12°  untuk  difraksi  bidang [110] ,  2θ=4,31°-
4,82°  merupakan  difraksi  bidang [200] , 2θ=5,64°-6,00°  untuk  difraksi  bidang [210] , dan 2θ=6,70° untuk difraksi bidang [300] [1].
Pada  material  Zn-MCM-41  degan  rasio  mol Si/Zn=200 memiliki  3  puncak pada 2θ=2,28°
Sampel Intensitas Relatif (%) 2 ɵ(ᶱ) d[100] d[100] (A) a 0 a (A) DXRD b (A) MCM-41 100 2,36 37,43 43,22 33,22 Zn-MCM-41 (Si/Zn=200) 88,46 2,28 38,68 44,66 34,66 Zn-MCM-41 (Si/Zn=100) 86,53 2,19 40,30 46,53 36,53 Zn-MCM-41 (Si/Zn=50) 30,76 2,18 40,42 46,67 36,67 Zn-MCM-41 (Si/Zn=33,3) 21,15 2,16 40,84 47,16 37,16
yang  merupakan  difraksi  bidang [100] ,  pada 2θ=4,12°  untuk  difraksi  bidang [110] ,  dan pada  2θ=4,76°  yang  merupakan  difraksi bidang [200] .  Hal  ini  menunjukkan  bahwa material  Zn-MCM-41  dengan  rasio  mol Si/Zn=200 memiliki keteraturan pori yang baik.
Material  Zn-MCM-41  dengan  rasio Si/Zn=100  memiliki  3  puncak  pada  2θ=2,19° yang  merupakan  difraksi  bidang [100] dan memiliki intensitas paling tinggi, pada 2θ=4,07° yang  merupakan  difraksi  bidang [110] ,  dan pada 2θ=4,58° yang merupakan difraksi bidang
[200] .  Hal  tersebut  menunjukkan  bahwa  Zn- MCM-41  dengan  rasio  mol  Si/Zn=100  juga memiliki  keteraturan  pori  yang  baik.  Jika dibandingkan  dengan  Zn-MCM-41  dengan rasio mol Si/Zn=200, nilai 2θ pada Zn-MCM-41 (Si/Zn=100)  lebih  kecil  daripada  Zn-MCM-41 (Si/Zn=200). Pergeseran nilai 2θ ke nilai yang lebih  kecil  ini  menunjukkan  bahwa  terjadi peningkatan parameter kisi yang juga mengakibatkan  peningkatan  diameter  pori material.
Pada material Zn-MCM-41 dengan rasio mol  Si/Zn=50  menunjukkan  3  puncak  pada 2θ=2,18°; 3,96°; dan 4,54° yang berturut-turut merupakan  bidang  difraksi [100] , [110] ,  dan
[200] .  Hal  ini  juga  menunjukkan  bahwa  Zn- MCM-41  dengan  rasio  mol  Si/Zn=50  memiliki keteraturan pori yang baik. Untuk material Zn- MCM-41  dengan  rasio  mol  Si/Zn=33,33 menunjukkan 3 puncak utama pada 2θ=2,16°; 3,99°; dan 4,54° yang berturut-turut merupakan difraksi  bidang [100] , [110] ,  dan [200] . Sehingga,  dapat  dikatakan  bahwa  Zn-MCM-4 dengan  rasio  mol  Si/Zn=33,33  memiliki keteraturan pori yang baik.
Dari uraian  tersebut, diperoleh bahwa semakin  kecil  rasio  mol  Si/Zn  ternyata keteraturan  pori  material  masih  dapat dipertahankan,  walaupun  intensitas  material tidak  dapat  dipertahankan.  Selain  itu, semakin kecil rasio mol Si/Zn menyebabkan pergeseran  harga  2θ  semakin  ke  kiri  atau semakin kecil yang mengindikasikan meningkatnya  parameter  kisi  material  (a0) yang  berarti  juga  diameter  pori  material semakin besar. Untuk memilih material yang paling  baik  untuk  aplikasi,  maka  ditentukan berdasarkan  dua  kriteria  yakni  struktur material  masih  dapat  dipertahankan,  dan memiliki  harga  parameter  kisi  yang  besar dengan kata lain memiliki diameter pori yang besar. Material Zn-MCM-41 dengan rasio mol Si/Zn=50 dan 33,33 terjadi kerusakan struktur yang  signifikan  sehingga  kedua  material  ini tidak akan dipilih untuk aplikasi. Zn-MCM-41 dengan  rasio  mol  Si/Zn=200  dan  100 merupakan  material  yang  strukturnya  tidak mengalami  kerusakan  secara  signifikan dimana persentase kerusakan struktur hanya selisih  1,93%,  sementara  jika  dilihat  dari harga parameter kisi atau perkiraan diameter porinya,  terdapat  selisih  yang  signifikan, yakni 1,87 Ǻ. Oleh karena itu, material yang optimal adalah Zn-MCM-41 dengan rasio mol Si/Zn=100  karena  selain  struktur  MCM-41 masih  bisa  dipertahankan,  juga  memiliki harga parameter kisi yang lebih besar.

## 4.  Perbandingan karakter MCM-41 dengan
Zn-MCM-41 dengan FTIR
Karakterisasi  dengan  spektroskopi inframerah  dari  material  MCM-41  dan  Zn- MCM-41 disajikan dalam Gambar 5.
Gambar  5.  Spektra  inframerah:  (a)  MCM-41 dan (b) Zn-MCM-41 rasio mol Si/Zn=100
Untuk  menunjukkan  perbedaan  kedua material tersebut, maka dilakukan analisis pada bilangan  gelombang  yang  peka  terhadap kerangka  struktur,  yakni  pada  bilangan gelombang  300  cm -1 sampai  1150  cm -1 .
Bilangan  gelombang  yang  dimaksud  meliputi vibrasi  ulur  asimetris  berupa  bahu  pita  di daerah  1150-1050  cm-1,  vibrasi  ulur  simetris Si-O-Si di daerah 820-750 cm-1, vibrasi cincin ganda  di  daerah  650-500  cm-1  dan  vibrasi bukaan pori di daerah 420-300 cm-1.
Karakteristik  puncak  serapan  pada material  MCM-41  pada  bilangan  gelombang 1087 cm -1 dan  802 cm -1 bergeser ke panjang gelombang  yang lebih kecil pada material Zn- MCM-41 yakni berturut-turut menjadi 1085 cm - 1 dan 794 cm -1 . Bilangan gelombang pada 1087 cm -1 tersebut merupakan vibrasi ulur asimetris dan pada daerah 802 cm -1 merupakan vibrasi ulur simetris Si-O-Si. Kedua bilangan gelombang karakteristik ini bergeser ke bilangan gelombang  yang  lebih  kecil  mengindikasikan masuknya  Zn  dalam  kerangka  MCM-41, dimana  dengan  masuknya  Zn  akan  terjadi peningkatan  jarak  T-OT  (T  dapat  berupa  Si atau  Zn)  pada  dinding  pori  yang  disebabkan oleh perubahan jari-jari ionik karena substitusi
atom Si dengan atom Zn yang memiliki jari-jari ionik lebih besar.

## 5. Perbandingan MCM-41 dengan Zn-MCM- 41 berdasar Hasil Analisis Porositas
Hasil isoterm adsorpsi-desorpsi MCM- 41  dan  Zn-MCM-41  menunjukkan klasifikasi tipe  IV  yang  merupakan  ciri  khas  material mesopori. Bentuk histeresis MCM-41
menunjukkan jenis H1 yang merupakan hasil dari bentuk kapiler silinder yang teratur [11]. Gambar 6. Kurva isoterm (a) MCM-41 dan (b)
Zn-MCM-41 (rasio mol Si/Zn=100)
Berdasarkan hasil adsorpsi N 2
menunjukkan bahwa MCM-41 dan Zn-MCM-41 merupakan material mesopori dengan diameter pori berturut- turut adalah 31,42 Ǻ dan
V o lu m e N 2 ter a d s o rp si (m L /g ) V o lu m e N 2 t e ra d s o rp s i (m L /g ) Tekanan relatif (P/P 0 ) Tekanan relatif (P/P 0 ) (a) (b)
35,58 Ǻ (Tabel 2). Adanya penambahan logam Zn  pada  sintesis  MCM-41  menyebabkan penurunan  luas  permukaan  pori  dari  894,7 m2.g-1  menjadi  881,3  m2.g-1,  peningkatan diameter pori dari 31,42Ǻ menjadi 35,58Ǻ yakni meningkat sebesar 4,16 Ǻ, serta peningkatan volume  pori  dari  0,7028  cm 3 .g -1 menjadi 0,7838 cm 3 .g -1 .
Tabel  2.  Hasil  karakterisasi  struktur  pori isoterm adsorpsi-desorpsi nitrogen
Material 𝑎 0 (Å) A BET (m 2 /g) Dp (Å) Vp (cm 2 /g) Wdp (Å) MCM-41 43,22 894,70  31,42 0,70 11,80 Zn-MCM-41  46,53 881,30  35,58 0,78 10,95 A BET = Luas area permukaan BET, Dp=diameter pori, Vp=volume pori, Wdp=tebal dinding pori
Penurunan  luas  permukaan  yang terjadi  pada  MCM-41  setelah  penambahan logam  Zn  secara  langsung  dalam  proses sintesis  diperkirakan  terjadi  karena  adanya ketidakteraturan  dalam  penataan  atom  pada kerangka MCM-41 yakni Si-O-Si dimana atom Si digantikan oleh Zn. Logam Zn yang masuk pada kerangka MCM-41 akan mengakibatkan perubahan  ikatan  yang  dapat  mengubah struktur  dengan  penataan  atom-atom  yang kurang  teratur  sehingga  luas  permukaan menurun.  Sedangkan  peningkatan  ukuran diameter  pori  disebabkan  karena  perbedaan panjang  ikatan  antara  Zn-O  dengan  Si-O akibat perbedaan jari-jari ionik, dimana jari-jari io nik Zn2+ (0,74 Ǻ) lebih besar daripada Si4+
(0,41 Ǻ) sehingga panjang ikatan Zn-O akan lebih besar daripada Si-O. Adanya logam Zn mempengaruhi luas permukaan dan diameter pori MCM-41 [9].
Berdasarkan hasil karakterisasi dengan XRD, spektroskopi inframerah, dan adsorpsi- desorpsi N2 dapat diperkirakan bahwa logam
Zn berada pada kerangka MCM-41 dan atom Zn  menggantikan  atom  Si  dengan  terjadinya substitusi isomorfis pada MCM-41.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dan  pembahasan, dapat diambil kesimpulan bahwa : (i) morfologi MCM-41  hasil  sintesis  memiliki  bentuk  sferis dengan pori yang teratur dan seragam, (ii) rasio Si/Zn  yang  optimal  untuk  modifikasi  MCM-41 dengan  logam  Zn  secara  direct  synthesis adalah  rasio  Si/Zn=100  karena  selain  struktur MCM-41  masih  bisa  dipertahankan,  juga memiliki harga parameter kisi yang lebih besar,
(iii) MCM-41 termodifikasi menunjukkan
penurunan kristalinitas dan peningkatan diameter pori yakni 35,58 Ǻ dibanding MCM-41 yang mempunyai diameter pori 31,42 Ǻ.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  Direktorat  Jenderal  Pendidikan  Tinggi yang telah  memberikan  bantuan dana penelitian demi terselesaikannya penelitian ini.

## DAFTAR RUJUKAN
[1]  J.  S.  Beck et  al., “A  New  Family  of Mesoporous Molecular Sieves Prepared with  Liquid  Crystal  Templates, ” J.  Am.
Chem. Soc ., vol. 114, pp. 10834-10843, 1992.
[2]  X.  S.  Zhao,  G.  Q.  Lu,  and  G.  J.  Millar, “Advances  in  Mesoporous  Molecular Sieve MCM- 41,” Ind. Eng. Chem. Res ., vol. 35, pp. 2075-2090, 1996.
[3]  G.  Zhang,  T.  Ling,  and  Z.  Gaoyong, “Effect  of  Hydrophobic  Carbon  Chain Length on the Crystal Structure of MCM- 41, ” Chin. J. Chem. Eng ., vol. 16, pp. 63- 634, 2008.
[4]  S. Oshima et al . , “Adsorption Behavior of Cadmium(II) and Lead(II) on Mesoporous Silicate MCM-41, ” J . Sep. Sci. Tech. , vol. 41, pp. 1635 –1643, 2006.
[5]  M.  P.  Mokhonoana  and  N.  J.  Coville, “Synthesis  of  [Si]-MCM-41  from  TEOS and  Water  Glass:  The  Water  Glass- Enhanced  Condensation  of  TEOS Under  Alkaline  Conditions, ” J.  Ceram. Trans. , vol. 54, pp. 83-92, 2010.
[6] I.  Yunita,  “Pengaruh  Waktu  Aging  dan Rasio  mol  Mol  Si/Al  Terhadap  Sintesis MCM- 41 pada Temperatur Kamar,” Tesis, Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 2012.
[7]  H. I. M. Ortiz, C. L. A. Gracia, and M. Y. Olivares, “Preparation of Spherical MCM- 41 Molecular Sieve At Room Temperature:
Influence  of  the  Synthesis  Condition  in the  Structural  Properties, ” Ceram.  Int. , vol. 38, pp. 6353-6358, 2012.
[8]  C. M. M. L. Riberio et al ., “Comparative Study of Al-MCM Materials Prepared at Room Temperature
with Different Aluminium  Source  and  by  Some Hydrothermal Methods, ” Micropor. Mesopor.  Mater. ,  vol.  92,  pp.  270-285, 2006.
[9]  J.  S.  Albero,  S.  I.  Escribano,  and  R.  G. Reinoso, “Preparation and Characterization of  Zinc  Containing  MCM- 41  Spheres,” Micropor.  Mesopor . Mater. ,  vol.  113,  pp. 362 –369, 2007.
[10]  G.  D.  Mihai et  al., “ZnO  Nanoparticles Supported  on  Mesoporous  MCM-41  and SBA-15: A Comparative Physicochemical and Photocatalytic  Study, ” J.  Mater.  Sci. , vol. 45, pp. 5786-5794, 2010.
[11] M.  Ahda,  “Sintesis  MCM-41  dengan Metode  Hidrotermal:  Pengaruh  Waktu Hidrotermal,  Rasio  mol  CTA/TMA,  dan Rasio  mol  Si/Al, ” Tesis ,  Jurusan  Kimia, FMIPA,  Universitas  Gadjah  Mada,
Yogyakarta , 2011.