ANALISIS PERHITUNGAN AWAL STRUKTUR ELEKTRONIK DAN MIKROSTRUKTUR TiO2 ANATAS TERDADAH ION Cr3+

Adinda Putri Puspitasari, Universitas Negeri Yogyakarta, Indonesia
Hari Sutrisno, Universitas Negeri Yogyakarta, Indonesia

Abstract


Titanium dioksida seringkali digunakan sebagai bahan fotokatalis namun masih memiliki kelemahan karena memiliki energi celah pita yang besar sehingga perlu dilakukan modifikasi untuk menurunkannya. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh variasi kuantitas ion sebagai pendadah  anatas terhadap mikrostruktur dan struktur elektronik. Metode yang digunakan adalah pendekatan density functional theory (DFT) dengan korelasi perubahan Generalizated Gradien Approximation+Perdew-Burke-Ernzerhof fos Solid (GGA+PBESol) yang dilakukan menggunakan aplikasi BIOVIA Material Studio 2017 subprogram CASTEP. Variasi kuantitas ion Cr3+ yang digunakan adalah 0; 2; 4,5; 7; 9,5; 12; 14,5; 17; 19,5; 22; dan 24,5%. Hasil perhitungan mikrostruktur TiO2 dengan berbagai variasi kuantitas pendadah ion Cr3+ tidak mengalami perubahan struktur, namun penambahan doping mengakibatkan kecenderungan penurunan volume dan parameter kisi dengan struktur anatas space group /amd. Nilai struktur elektronik dari TiO2 anatas terdadah ion Cr3+ menghasilkan penurunan energi celah pita dari pita konduksi ke pita valensi dengan nilai energi celah pita 3,2 sampai 2,995 eV. Struktur DOS mengalami pergeseran dari pita konduksi ke pita valensi. Doping optimal berada pada 14,5%, secara keseluruhan  anatas yang didoping ion  menghasilkan celah pita tidak langsung (indirect gap) yang bersifat semikonduktor.

Kata Kunci: DFT; Kromium; Mikrostruktur; Struktur elektronik; TiO2 Anatas


Full Text:

PDF

References


Asmara, A. P., Mudasir, M., & Siswanta, D. (2015). Analisis hubungan kuantitatif struktur dan aktivitas senyawa turunan triazolopiperazin amida menggunakan metode semiempirik AM1. Elkawnie: Journal of Islamic Science and Technology, 1(2), 125-138.

Ahad, A., Podder, J., Saha, T., & Das, H. N. (2024). Effect of chromium doping on the band gap tuning of titanium dioxide thin films for solar cell applications. Heliyon, 10(1) https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e23096.

Choudhury, B., & Choudhury, A. (2013). Structural, optical and ferromagnetic properties of Cr doped TiO2 nanoparticles. Materials Science and Engineering: B, 178(11), 794-800.

Clark, S. J., Segall, M. D., Pickard Ii, C. J., Hasnip, P. J., Probert, M. I. J., Refson, K., & Payne, M. C. (2005). First principles methods using castep. Zeitschrift Für Kristallographie-Crystalline Materials, www.accelrys.com/references/castep/. 220, 567–570.

Hossain, R., & Apblett, A. (2025). Cr3+-Doped Anatase-Phase TiO2 Nanocrystals with (101) and (004) Dominant Facets: Synthesis and Characterization. Catalysts, 15(1). https://doi.org/10.3390/catal15010033.

Karim, S., Pardoyo, & Subagiyo, A. (2016). Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 19 (2) (2016): 63-67 Sintesis dan Karakterisasi TiO2 Terdoping Nitrogen (N-Doped TiO2) dengan Metode Sol-Gel. Jurnal Kimia Sains Dan Aplikasi, 19(2), 63–67.

Kumari, H., Sonia, Suman, Ranga, R., Chahal, S., Devi, S., Sharma, S., Kumar, S., Kumar, P.,

Kumar, S., Kumar, A., & Parmar, R. (2023). A Review on Photocatalysis Used For Wastewater Treatment: Dye Degradation. In Water, Air, and Soil Pollution (Vol. 234, Issue 6). Institute for Ionics. https://doi.org/10.1007/s11270-023-06359-9.

Liu, X., Li, Y., Wei, Z., & Shi, L. (2018). A Fundamental DFT Study of Anatase (TiO2) Doped with 3d Transition Metals for High Photocatalytic Activities. Journal Wuhan University of Technology, Materials

https://doi.org/10.1007/s11595-018-1836-5. of Science Edition, 33(2), 403–408.

Mahmoud, C. Ben, Anelli, A., Csanyi, G., & Ceriotti, M. (2020). Learning the electronic density states in condensed matter. Physical Review B, 102(23). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.235130.

Marni, L. G., Emriadi, Syukri, & Imelda. (2019). Mempelajari inhibisi korosi senyawa khellin dan visnagin pada atom besi menggunakan metode DFT (density functional theory). Jurnal Litbang https://doi.org/10.24960/jli.v9i2.5403.111-118. Industri, 9(2), 111–118.

Prasetyowati, R., Ariswan, & Katriani, L. (2018). Distribusi energi celah pita titania yang disisipi logam Cu atau Fe, serta potensi aplikasinya dalam sel surya tutania (TiO2). Jurnal Sains Dasar, 7(2).

Schneider, J., Bahnemann, D., Ye, J., Puma, G. L., & Dionysiou, D. D. (Eds.). (2016). Photocatalysis: fundamentals and perspectives. Royal Society of Chemistry.

Sudiarta, W., Alaa’, S., & Parameswari, K. S. (2022). Studi awal struktur pita WS2 menggunakan metode density functional theory.

Sutrisno, H. (2015). Prediksi energi celah pita dalam TiO2-anatas dan TiO2-anatas terdadah perak (Ag). Chem. Prog, 8(2), 41–47. https://doi.org/10.35799/cp.8.2.2015.13264

Tahir, M. B., Rafique, M., Rafique, M. S., Fatima, N., & Israr, Z. (2020). Metal oxide- and metal sulfide-based nanomaterials as photocatalysts. In Nanotechnology and Photocatalysis for Environmental Applications

https://doi.org/10.1016/b978-0-12-821192-2.00006-1. (pp. 77–96). Elsevier.

Toriyama, M. Y., Ganose, A. M., Dylla, M., Anand, S., Park, J., Brod, M. K., Munro, J. M., Persson, K. A., Jain, A., & Snyder, G. J. (2022). How to analyse a density of states. Materials Today Electronics, 1. https://doi.org/10.1016/j.mtelec.2022.100002.

Triwardiati, D., & Ermawati, I. R. (2018). Analisis Bandgap Karbon Nanodots (C-Dots) Kulit Bawang Merah Menggunakan Teknik Microwave. 3.

Wang, F., Feng, L., Zhang, D., Tang, Q., & Feng, D. (2014). A first-principles calculation on electronic structure and optical performance of chromium and nitrogen codoped anatase titanium dioxide. Journal of Alloys and Compounds, 611, 125–129. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.05.065.

Yadav, H. M., Kolekar, T. V., Barge, A. S., Thorat, N. D., Delekar, S. D., Kim, B. M., Kim, B. J., & Kim, J. S. (2016). Enhanced visible light photocatalytic activity of Cr3+-doped anatase TiO2 nanoparticles synthesized by sol–gel method. Journal of Materials

Science: Materials in Electronics, 27(1), 526–534. https://doi.org/10.1007/s10854

-3785-6.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.