MODIFIKASI PERMUKAAN BAHAN TEKSTIL MENGGUNAKAN NANOPARTIKEL TITANIUM DIOKSIDA UNTUK MENDAPATKAN BAHAN YANG BERSIFAT SELF CLEANING

Abstract

Sifat self cleaning merupakan kemampuan bahan dalam membersihkan atau mendegradasi kotoran yang menempel pada kain. Konsep self cleaning bersifat ramah lingkungan karena secara efektif mengurangi upaya pembersihan, mampu menghemat air, energi, waktu, dan penggunaan deterjen. Pada penelitian ini pengembangan material tekstil yang bersifat self cleaning dilakukan dengan mengaplikasikan nanopartikel titanium dioksida (TiO2). TiO2 merupakan katalis semikonduktor yang tidak bersifat toksik, ekonomis, dan memiliki stabilitas kimia yang baik. Pada penggunaannya reaksi fotokatalisis pada nanopartikel TiO2 aktif bekerja di bawah iradiasi sinar UV karena energi celah pita TiO2 yang relatif besar (3.2 eV untuk fase anatase), sedangkan sinar UV yang masuk ke bumi hanya berkisar 3-5% dan efisiensi hasil yang rendah kurang dari 10% karena proses rekombinasi yang terlalu cepat antara elektron dan hole. Modifikasi TiO2 mampu mengubah struktur elektronik TiO2 dan meningkatkan aktivitas fotokatalitik dengan doping logam transisi. Proses doping menggunakan material logam atau non-logam bertujuan untuk menurunkan celah band gap, meningkatkan efek fotokatalitik pada cahaya tampak. Penelitian dilakukan meliputi sintesis nanopartikel TiO2 dengan doping logam besi (Fe) menggunakan metode sol gel, dilanjutkan dengan immobilisasi pada kain kapas dengan metode pad-dry-cure menggunakan asam sitrat sebagai zat pengikat silang, serta dilakukan percobaan dengan menggunakan binder sebagai zat pengikat, untuk mendapatkan modifikasi permukaan kain yang bersifat self- cleaning yang efektif, sederhana dan penggunaan bahan yang ekonomis. Sintesis dilakukan dengan prekursor titanium tetraklorida (TiCl4) menggunakan doping logam besi (Fe) konsentrasi 0,25%, 0,5%, dan 1%, dilanjutkan dengan proses kalsinasi pada suhu 480oC selama 3 jam. Partikel nano TiO2 diaplikasikan pada kain kapas menggunakan metode pad-dry-cure dengan konsentrasi 1 dan 5 g/L, uji performa self cleaning dilakukan dengan menggunakan methylene blue sebagai noda zat organik yang kemudian diiradiasi dengan lampu cool daylight dan UV A. Berdasarkan hasil karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) struktur kristalin yang terbentuk pada TiO2 dan TiO2 doping Fe 1% menunjukkan fase anatase. Hasil karakterisasi dengan menggunakan Particle Size Analyzer (PSA) ukuran partikel sol TiO2 murni 88 nm dan 326 nm untuk sol TiO2 doping Fe 1%. Ukuran kristal serbuk TiO2 murni dan 1% Fe-TiO2 berturut-turut sebesar 16,63 nm dan 16,64 nm. Karakterisasi gugus fungsi menggunakan Fourier Transform Infra Red (FTIR) pada serbuk TiO2 menunjukkan puncak pada bilangan gelombang 3340 cm-1,880 cm-1, 679 cm-1 dan 584 cm-1 yang mengindikasikan adanya vibrasi dari gugus fungsi –OH, Ti-OH, Ti-O-Ti dan Fe-O-Ti. Pada kain kapas yang telah diberi perlakuan TiO2 terdapat puncak serapan pada bilangan gelombang 1728 cm-1, 1633 cm-1 menunjukkan gugus karbonil C=O stretching dari proses esterifikasi yang mengindikasikan terjadi ikatan kovalen ester antara zat ikat silang asam sitrat dengan kain kapas dan TiO2. Partikel TiO2 dengan bantuan asam sitrat sebagai zat ikat silang dan binder sebagai zat pengikat menunjukkan nanopartikel TiO2 telah berada dan terikat pada kain kapas. Hasil uji fotokatalitik kain menunjukkan penambahan dopan Fe hingga konsentrarsi 0,5% mampu meningkatkan efek fotokatalitik dari TiO2 pada iradiasi cool daylight dan sinar UV A dengan nilai penurunan nilai K/S hingga 100 % setelah iradiasi selama 15 jam. Konsentrasi nanopartikel TiO2 yang digunakan menunjukkan peningkatan efek fotokatalitik pada konsentrasi yang lebih tinggi yaitu 5 g/L. Struktur kristalin dengan fase anatase yang terbentuk memiliki efek fotokatalitik yang baik dan dapat digunakan sebagai material self cleaning.