EFEK SUBSTITUSI Fe2+ DAN Fe3+ TERHADAP STRUKTUR KRISTAL, SIFAT OPTIK DAN MAGNETIK PADA NANOPARTIKEL ANATASE Ti1-d(d %Fe)O2

Authors

  • Wisnu Ari Adi Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju-BATAN
  • Adel Fisli Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju-BATAN

DOI:

https://doi.org/10.17146/jsmi.2018.19.2.4151

Keywords:

TiO2, anatase, nanopartikel, modifikasi, struktur kristal, sifat optik dan magnetik

Abstract

Bahan penyerap gelombang elektromagnetik sekarang ini menjadi kajian yang sangat menarik untuk dipelajari lebih mendalam karena sifatnya yang unik ditinjau dari interaksinya dengan gelombang elektromagnetiknya itu sendiri. Syarat utama yang harus dipenuhi sebagai bahan penyerap gelombang elektromagnetik adalah bahwa bahan tersebut harus memiliki karakteristik dielectric loss dan magnetic loss yang tinggi. Anatase TiO2 merupakan bahan dielektrik yang baik namun bahan ini adalah diamagnetic. Substitusi Fe ini diharapkan dapat merekayasa sifat magnetic bahan ini. Modifikasi dari TiO2 anatase ini dibuat dengan metode presipitasi melalui prosedur sebagai berikut: 25 mL larutan garam besi 0,3M Fe2+ dan 0,3M Fe3+ (rasio mol 2:1) masing-masing dicampurkan ke dalam 50 mL larutan 3 M TiCl4. Larutan campuran titanium dan besi ini ditambahkan larutan 150 mL amonia 2,5 M dengan laju tetes 3 ml/menit. Setelah itu endapan yang terbentuk dicuci kemudian dipanaskan dalam oven dan dikalsinasi pada 500 oC selama 3 jam. Ada dua jenis sampel anatase yang diperoleh yaitu Ti1-d(d %Fe3+) dan Ti1-d(d %Fe2+) dimana (d = 0; 0,5; 1; dan 5 % berat). Identifikasi fasa diukur dengan difraksi sinar-X dan struktur Kristal dianalisis dengan menggunakan metode Rietveld. Hasil refinement menunjukkan bahwa sampel memiliki struktur kristal tetragonal fasa tunggal anatase TiO2. Atom Fe telah berhasil tersubstitusi ke dalam Ti tanpa merubah struktur Kristal bahan ini. Sementara berdasarkan hasil analisis sifat optik dan magnetik menunjukkan bahwa pengaruh substitusi baik Fe2+ maupun Fe3+ telah berhasil menurunkan energy band gapnya dan dapat mentransformasi fasa magnetic bahan ini dari diamagnetik menjadi paramagnetik di suhu kamar. Disimpulkan bahwa telah berhasil dilakukan rekayasa material bahan anatase TiO2 dengan substitusi hingga 5% berat baik ion Fe2+ maupun Fe3+ ke dalam ion Ti4+ dengan metode presipitasi.

Downloads

Download data is not yet available.

References

. A. Wypych, I. Bobowska, M. Tracz,A. Opasinska, S. Kadlubowski, A. Krzywania-Kaliszewska, J. Grobelny, and P. Wojciechowski, “Dielectric properties and characterisation of titanium dioxide obtained by different chemistry methods.” J. Nanomater., vol. 2014, ID 124814, 2014.

. Biao Zhao, Gang Shao, Bingbing Fan, Wanyu Zhao and Rui Zhang. “Investigation of the ElectromagneticAbsorption Properties of Ni@TiO2

and Ni@SiO2 Composite Microspheres with CoreShell Structure.” Phys. Chem. Chem. Phys., vol. 17, pp. 2531-2539, 2015.

. Gengping Wan, Lei Yu, Xiange Peng, Guizhen Wang, Xianqin Huang, Haonan Zhao and Yong Qin. “Preparation and Microwave Absorption

Properties of Uniform TiO2@C Core-Shell Nanocrystals, RSC Adv., vol. 5, pp. 77443-77448, 2015.

. Wanchun Jiang, Yu Wang, Aming Xie and Fan Wu. “Microwave Absorption of a TiO2@PPy Hybrid and Its Nonlinear Dielectric Resonant Attenuation Mechanism.” Journal of Physics D: Applied Physics., vol. 49, no. 38, 2016.

. Junye Dong, Rohan Ulla, Jie Han, Shanghai Wei, Xin Ouyang, Junzhe Dong and Wei Gao. “Partially Crystallized TiO2 for Microwave Absorption.” J. Mater. Chem.A, vol. 3, 5285-5288, 2015.

. Kexue Li, Jilian Xu, XiaodongYan, Lei Liu, Xiaobo Chen, Yongshi Luo, Jun He and D. Z. Shen. “The Origin of the Strong Microwave Absorption in Black TiO2.” Appl. Phys. Lett. 108, 183102, 2016; http://dx.doi.org/ 10.1063/1.4948456.

. Sukanta Das, G. C. Nayak, S. K. Sahu, P. C. Routray, A. K. Roy&H. Baskey. “Titania-Coated Magnetite and Ni-Ferrite Nanocomposite-Based RADAR Absorbing Materials for Camouflaging Application.” Journal Polymer-Plastics Technology and Engineering, vol. 54, Issue 14, pp. 1483-1493, 2015, http://dx.doi.org/10.1080/ 03602559.2015.1010217.

. V. L. Soethe, E. L. Nohara, L. C. Fontana, and M. C. Rezende. “Radar Absorbing Materials Based on Titanium Thin Film Obtained by Sputtering Technique, vol. 3, 279-286, 2011.

. A. Kumar, V. Agarwala, and D. Singh. “Microwave Absorbing Behavior of Metal Dispersed TiO2 Nanocomposites, vol. 25, pp. 483-489, 2014.

. Ting Xia, Chi Zhang, Nathan A. Oyler and Xiaobo Chen. “Enhancing MicrowaveAbsorption of TiO2 Nanocrystals via Hydrogenation, Journal of Materials Research, vo. 29, Issue 18, pp. 2198-2210, 2014.

. Toby B. H. “EXPGUI A Graphical User Interface for GSAS.” J. Appl. Crystallogr. 34, pp. 210-221, 2001.

. Haiming Lu, Xiangkang Meng, Correlation between band gap, dielectric constant, Young’s modulus and melting temperature of GaN nanocrystals and their size and shape dependences, Scientific Reports5,Article number: 16939,2015, doi:10.1038/ srep 16939

Downloads

Published

31-01-2018

How to Cite

Wisnu Ari Adi, & Adel Fisli. (2018). EFEK SUBSTITUSI Fe2+ DAN Fe3+ TERHADAP STRUKTUR KRISTAL, SIFAT OPTIK DAN MAGNETIK PADA NANOPARTIKEL ANATASE Ti1-d(d %Fe)O2. Jurnal Sains Materi Indonesia, 19(2), 54–60. https://doi.org/10.17146/jsmi.2018.19.2.4151