Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Laporan Praktikum Uji Karakteristik Nilai Absorbansi dari Lapisan TiO2 dan Larutan Dye

I. Latar Belakang 
    Titanium Oxide (TiO2) merupakan bahan semikonduktor yang mempunyai bandgap lebar. TiO2 juga merupakan bahan yang inert, tidak berbahaya dan memiliki karakteristik optik yang baik [1] . Larutan dye merupakan zat pewarna, dimana digunakan untuk menggantikan material inorganik semikonduktor. Didalam DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell), dye berperan sebagai penangkap foton yang kemudian terjadi proses eksitasi elektron pada molekul dye, sehingga akan menghasilkan energi listrik [2]. 
    Kemampuan dye menyerap foton dan lapisan semikonduktor (TiO2) sebagai tempat terserapnya dye sangatlah penting untuk dipelajari. Karena kedua hal tersebutlah yang berperan penting untuk membuat DSSC lebih efisien [3]. Maka dari itu dilakukan percobaan pengukuran absorbansi dari lapisan TiO2 dan larutan dye. 

II. Tujuan
1. Mengukur absorbansi dari lapisan TiO2 dan larutan dye 

III. Dasar Teori
    Untuk mengukur absorbans lapisan TiO2 dan larutan dye, digunakan metode spektrofotometri Uv-Vis. Spektrometri serap merupakan pengukuran interaksi antara radiasi elektromagnetik yang panjang gelombangnya tertentu (mendekati monokromatik), dengan molekul dari suatu zat (dalam hal ini digunakan dye). Jika frekuensi dari cahaya sama dengan frekuensi getaran dari molekul, maka elektron yang terikat dan yang tidak terikat akan tereksitasi pada suatu daerah, dimana frekuensinya sama dengan cahaya ultraviolet dan cahaya tampak (Uv-Vis) [4]. 
   Spektrum absorbsi daerah ini adalah sekitar 220-800 nm dan dinyatakan sebagai spektrum elektron. Suatu spektrum ultra-violet meliputi daerah ultraviolet (190-380 nm), spektrum Visible bagian sinar tampak (380-780 nm) [5]. 
    Spektrofotometer Uv-Vis digunakan terutama untuk analisa kuantitatif, tetapi dapat juga untuk analisa kualitatif. Penggunaan untuk analisa kuantitatif didasarkan pada hukum Lambert-Beers yang menyatakan hubungan empirik antara intensitas cahaya yang ditransmisikan dengan tebalnya larutan (Hukum Lambert), dan hubungan antara intensitas tadi dengan konsentrasi zat (Hukum Beers) [6] :

A = Log Io/It = a.b.c = 𝓔.b.c

dimana A adalah absorbansi (serapan), Io adalah intensitas sinar yang datang, It adalah intensitas yang ditransmisikan, 𝛆 adalah tetapan serapan, b adalah lebar kuvet, c adalah konsentrasi larutan. 
    Jumlah relatif cahaya yang melewati sample (I/Io) dikenal dengan istilah Transmitas (T) :

T = P/Po
sehingga percen transmitannya adalah :
%T = 100 x (P/Po)

Absorban (A) adalah jumlah relatif cahaya terabsorbsi olehsampel dan berhubungan dengan transmitan (T) [6] :
A = - Log (P/Po)= -Log (T) = - Log (%T/100)

  Panjang gelombang yang digunakan untuk melakukan analisis kuantitatif suatu zat biasa mempunyai serapan maksimal (𝛌 maksimal) ,karena dengan begitu keakuratan pengukurannya akan semakin besar. Hal ini terjadi karena 𝛌 maksimal mempunyai bentuk serapan yang landai, sehingga perubahan yang tidak terlalu besar pada kurva serapan tidak akan menyebabkan kesalahan pembacaan yang terlalu besar pula (dapat diabaikan) [7]. 
    Serapan yang optimum untuk pengukuran dengan spektrometri Uv-Vis ini berkisar antara 0,2 - 0,2. Serapan sebesar 2-3 relatif masih memberikan hasil perhitungan yang baik. Akan tetapi, lebih baik dibawah 2 dengan cara mengencerkan larutan zat yang akan diukur [8]. 

IV. Metodologi Percobaan 
4.1. Alat dan Bahan 
  • Spektrometer Uv-Vis Parkin Elmer's LAMDA 25
  • Lapisan TiO2
  • Larutan Dye
  • Kaca FTO 
  • Blanko Ru
4.2. Gambar Alat dan Bahan

4.3. Langkah Kerja 

4.4. Metode Grafik


V. Data Percobaan 



















VI. Analisa Data
    Prinsip kerja dari spektrofotometer adalah menganalisa pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu sampel / larutan pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan prisma atau kisi difrasi dengan detektor fototube. Jadi, ketika cahaya (polikromatik) datang, cahaya tersebut dipecah atau dipisah-pisahkan menurut panjang gelombangnya dengan prisma atau kisi difraksi. Sehingga cahaya tersebut menjadi monokromatik (panjang gelombangnya tunggal). Berkas cahaya monokromatik tersebut dibagi menjadi dua dengan intensitas yang besarnya sama menggunakan setengan cermin. Sinar yang satu melewati blanko atau disebut sinar referensi, dan sinar yang kedua melewati sampel yang diuji. Kedua sinar tersebut akan diukur menggunakan detektor dan dibandingkan. Dengan adanya detektor tersebut, akan dapat mengetahui nilai absorbansi dari suatu sampel, sehingga dapat dibentuk suatu grafik dimana variabel bebasnya adalah panjang gelombang (𝝺). Dari grafik dapat diketahui dipanjang gelombang manakah yang nilai absorbansinya paling besar (Puncak). Dalam percobaan ini juga dilakukan pengukuran transmitan dari sampel tersebut.
     Sampel pertama yang diuji adalah TiO2 (Titanium Oxide), menggunakan TiO2 karena merupakan bahan yang inert, tidak berbahaya, mudah didapat, dan memiliki karakteristik yang baik. Berikut adalah grafik hubungan antara Absorbansi (A) dan panjang gelombang (𝝺) dari data percobaan menggunakan sampel TiO2.

    Nilai absorbansi tertinggi (pada puncak) adalah 1,51014 yang berada pada panjang gelombang 392 nm. Dari literature yang didapatkan bahwa nilai absorbansi yang baik pada rentang 0,2 - 0,8 akan tetapi rentang 2-3 masih memberikan hasil yang baik. Menurut panjang gelombangnya, hasil percobaan ini berada pada rentang sinar tampak (visible) karena visible mempunyai rentang panjang gelombang (380 - 780 nm). Prinsip absorbansi yaitu semakin tinggi nilai absorbansi suatu larutan, maka kemapuannya untuk menyerap foto akan semakin tinggi.
 Berikutnya digunakan sampel larutan dye untuk membandingkan hasil apakah larutan dye mempunyai nilai absorbansi lebih besar daripada lapisan TiO2 atau sebaliknya. Berikut adalah grafik hubungan antara absorbansi dengan panjang gelombang (𝝺) dari percobaan menggunakan larutan dye


     Titik puncak menunjukkan rentang 530-540 nm, nilai absorbansi tertinggi pada panjang gelombang 533 nm yaitu 1,68386. Munurut literature dari Wahyu Tirta dan Diah Susanti dari ITS yang menggunakan sampel larutan dye dari ekstrak bunga geranium (Geranium Sylvaticum) mendapatkan 2 titik puncak tertinggi nilai absorbansi. Puncak pertama yaitu pada panjang gelombang 380 nm dengan nilai 4,545 dan yang kedua pada panjang gelombang 540 nm dengan nilai 4,638 [9].
     Nilai absorbansi larutan dye lebih besar dibandingkan dengan menggunakan lapisan TiO2, hal ini disebabkan larutan dye berbentuk cair sedangkan lapisan TiO2 berbentuk padat. Karena konsentrasi larutan dye lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi lapisan TiO2 yang berbentuk padar. Hukum Beer telah terbukti dalam percobaan ini, dimana besarnya konsentrasi dari sampel akan berbanding lurus dengan nilai absorbansi dari sampel tersebut [6].
     Nilai absorbansi ini selajutnya digunakan untuk menghitung nilai Transmitan menggunakan persamaan Lambert-Beer yaitu T = 10^-A . Sehingga dapat ditentukan hubungan antara panjang gelombang dengan nilai Transmitan setiap sampel. Ketika cahaya diserap oleh sebuah sampel (Absorbansi), maka cahaya tersebut sebagian ada yang dipantulkan dan ada yang diteruskan (Transmitan). Maka dari itu sangat penting untuk mengetahui besarnya suatu sampel dalam mentransmisikan cahaya yang terserap. Berikut adalah grafik hubungan antara panjang gelombang dan transmitan dari sampel lapisan TiO2 :


     Nilai Transmitan terbesar terletak pada rentang panjang gelombang 200 - 205 nm yaitu sebesar 0,23963 pada panjang gelombang 203 nm. Berikut adalah grafik hubungan antara panjang gelombang dengan transimitan menggunakan sampel larutan dye :


     Titik puncak berada pada rentang panjang gelombang 790-800 nm, dengan nilai transmitan tertinggi yaitu 0,97678 pada panjang gelombang 800 nm. Dalam percobaan ini menggunakan blanko referensi yaitu Ru, sedangkan kaca sebagai tempatnya digunakan FTO yang mempunyai nilai resistansi.

VII. Kesimpulan 
7.1. Nilai absorbansi (A) maksimum dari 2 sampel adalah :

  • Lapisan TiO2 : 1,51014 pada panjang gelombang 392 nm 
  • Larutan dye : 1,68386 pada panjang gelombang 533 nm 
VIII. Daftar Pusataka
[1] Anson-Casaus, A., Tacchini, I., Unzue, A., Martinez, M. 2013. Combined Modification of a TiO2 Photocatalyst with Two Different Carbon Forms. Applied Surface Science 270 : 675-684.

[2] Puspitasari, N., Amalia, N., Prajitno, G., Rubiyanto., Endarko. 2018. Pengaruh ketebalan Lapisan TiO2 terhadap Performansi Dye-Sentized Solar Cells. Jurnal Fisika dan Aplikasinya 14 (1).

[3] Lee, B.K., Klm, J.J. 2008. Enhanced Efficiency of Dye-Sentized Solar Cells by Uv-O3 Treatment of TiO2 Layer. Departemen of Material Science and Engineering, Seoul National University.

[4] Sastromidjojo., Hardjono. 1985. Spektroskopi Edisi I. Liberty : Yogyakarta.
[5] Ruth, H.J.1994. Analisis Farmasi. Yogyakarta : UGM Press.
[6] Paira., Donald. 1979. Introduction to Spectroscopy. Philadelphia : W.B. Saunders Company.
[7] Ingle., Jame., Crouch. 1988. Spectrochemical Analysis. New Jersey : Practice Hall.
[8] Willard., Habart. 1974. Instrument Methods of Analysis 4th Edition. New York : Litton Educational Publishing.

[9] Tirta, W., Susanti. 2015. Analisis Pengaruh Susunan Komposit Laminar Graphene TiO2 Sebagai Lapisan Semikonduktor Terhadap Unjuk Kerja Dye-Sentized Solar Cells. Jurnal teknik ITS 4 (1).

IX. Lampiran


Posting Komentar untuk "Laporan Praktikum Uji Karakteristik Nilai Absorbansi dari Lapisan TiO2 dan Larutan Dye"