KONVERSI NANOSELULOSA DARI KULIT PISANG KEPOK

(Musa Paradisiaca L) MENJADI GULA ALKOHOL MENGGUNAKAN

NANOKOMPOSIT Ni0,55Cu0,45Fe2O4 DI BAWAH PENGARUH SINAR UV

(Skripsi)

Oleh

Matthew Maranatha

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

ABSTRAK

KONVERSI NANOSELULOSA DARI KULIT PISANG KEPOK

(Musa Paradisiaca L) MENJADI GULA ALKOHOL MENGGUNAKAN

NANOKOMPOSIT Ni0,55Cu0,45Fe2O4 DI BAWAH PENGARUH SINAR UV.

Oleh

MATTHEW MARANATHA

Telah dilakukan konversi nanoselulosa dari kulit pisang kepok menjadi gula

alkohol menggunakan nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4. Nanoselulosa yang

berhasil dibuat memiliki ukuran partikel 20,81 nm dengan indeks kristalinitas

sebesar 19,28 %. Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 berhasil dipreparasi

menggunakan metode sol-gel dengan pektin sebagai agen pengemulsi yang

kemudian dikalsinasi pada suhu 600 °C. Analisis jumlah situs asam menggunakan

metode gravimetri menunjukkan nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 memiliki

jumlah situs asam 1,42 mmol piridin/gram nanokomposit. Analisis jenis

situs asam menggunakan Fourier Transform Infrared menunjukkan situs asam

Lewis sebagai jenis situs asam yang mendominasi pada permukaan nanokomposit.

Hasil analisis menggunakan X-Ray Diffractometer (XRD) menunjukkan

nanokomposit memiliki fasa kristalin dominan yaitu NiFe2O4 dan CuFe2O4.

Identifikasi struktur dan ukuran nanokomposit menggunakan Transmission

Electron Microscope (TEM) menunjukkan terbentuknya struktur kubus khas dari

spinel ferrite dengan rata rata ukuran partikel 30,89 nm. Analisis energi band gap

dengan alat Diffuse Reflectance Spectrophotometer (DRS) menunjukkan bahwa

nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 memiliki nilai energi direct band gap yaitu 1,99.

Konversi nanoselulosa dilakukan di bawah pengaruh sinar UV pada waktu

penyinaran 15, 30, 45, dan 60 menit dengan persentase tertinggi dari nanoselulosa

yang terkonversi didapat pada waktu 45 menit sebesar 26 %. Uji Fehling pada

sampel menunjukkan terbentuknya gula reduksi pada tiap variasi waktu yang

digunakan. Uji kuantitatif menggunakan pereaksi DNS menunjukkan kandungan

glukosa tertinggi dalam larutan hasil konversi sebesar 125 ppm pada waktu

konversi 15 menit. Uji menggunakan High Performance Liquid Chromatography

(HPLC) menunjukkan belum terdeteksinya gula alkohol sorbitol.

Kata Kunci : Nanokomposit, nanoselulosa, sinar UV, konversi, gula alkohol

ABSTRACT

CONVERSION OF NANOCELLULOSE FROM KEPOK BANANA PEEL

(Musa Paradisiaca L) INTO SUGAR ALCOHOL USING Ni0,55Cu0,45Fe2O4

NANOCOMPOSITE UNDER THE IRRADIATION OF UV LIGHT

By

MATTHEW MARANATHA

The conversion of nanocellulose from kepok banana peel (Musa Paradisiaca L)

has been carried out using Ni0,55Cu0,45Fe2O4 nanocomposite under UV irradiation.

The nanocellulose that has been succesfully made has particle size of 20,81 nm

and crystallinity index of 19,28 %. Ni0,55Cu0,45Fe2O4 nanocomposite was

succesfully prepared using a sol-gel method with pectin as an emulsifying agent

and calcined at 600 °C. Acidity analysis by gravimetry method resulted that

Ni0,55Cu0,45Fe2O4 nanocomposite has acidity of 1,42 mmol pyridine/gram

nanocomposite. Analysis of acid type using Fourier Transform Infrared

Spectrophotometer (FTIR) revealed that Lewis acid are dominant on the

nanocomposite surface. The result of analysis using X-ray Diffractometer (XRD)

stated that Ni0,55Cu0,45Fe2O4 nanocomposite consist of a various crystal phase,

such as NiFe2O4 and CuFe2O4. Identification of nanocomposite’s structure and

size using Transmission Electron Microscope (TEM) showed the existence of a

cube structure of the spinel with average particle size of 30,89 nm. The

nanocomposite has the band gap value of 1,99 eV based on the results of analysis

using Diffuse Reflectance Spectrophotometer (DRS). Nanocellulose conversion

was tested under the UV light at irradiation time of 15, 30, 45 and 60 minutes with

the highest percentage nanocellulose converted at 45 minutes by 26 %. The

Fehling test in the sample showed the formation of reducing sugar in each sample.

Quantitative test using 3,5-dinitrosalycyclic reagent showed the highest glucose

content in the sample solution of 125 ppm at 15 minutes conversion time.

Analysis of sugar alcohol content using High Performance Liquid

Chromatography (HPLC) showed that sorbitol has not been detected.

Keyword : nanocomposite, nanocellulose, UV light, conversion, sugar alcohol.

KONVERSI NANOSELULOSA DARI KULIT PISANG KEPOK

(Musa Paradisiaca L) MENJADI GULA ALKOHOL MENGGUNAKAN

NANOKOMPOSIT Ni0,55Cu0,45Fe2O4 DI BAWAH PENGARUH SINAR UV

Oleh

Matthew Maranatha

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar

SARJANA SAINS

Pada

Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kramat Jati, Jakarta Timur pada tanggal

30 Desember 1996 dan merupakan anak kedua dari pasangan

berdarah batak yaitu Hasudungan Tamba dan Resli Manalu

serta memiliki 3 orang saudara kandung. Penulis mengenyam

pendidikan di SDN Bojong Menteng VII Kota Bekasi,

SMPN 08 Kota Bekasi dan SMAN 11 Kota Bekasi. Penulis diterima di Jurusan

Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung

melalui Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri tahun 2014 dan

mendapatkan beasiswa pendidikan Bidikmisi.

Selama berkuliah, penulis pernah menjadi asisten praktikum kimia fisik semester

ganjil 2017/2018 untuk mahasiswa jurusan kimia Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam. Dalam bidang organisasi, penulis pernah menjadi anggota

bidang sosial masyarakat Himpunan Mahasiswa Kimia (HIMAKI) Universitas

Lampung. Selain berorganisasi, penulis terlibat dalam beberapa kegiatan baik

pada tingkat fakultas, universitas dan kegiatan di luar universitas. Penulis pernah

menjadi anggota panitia bidang hubungan masyarakat pada kegiatan Karya Wisata

Ilmiah Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universita Lampung.

Selain itu, penulis aktif dalam kegiatan kerohanian kristen di lingkungan

Universitas Lampung antara lain sebagai anggota sie publikasi, dekorasi dan

dokumentasi pada kegiatan Paskah Civitas Akademika Universitas Lampung

tahun 2015, menjadi anggota tim buletin paskah Civitas Akademika Universitas

Lampung tahun 2018, anggota sie acara Paskah Persekutuan Oikumene

Mahasiswa Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (POM MIPA) dan

dipercaya sebagai pemusik dalam beberapa kegiatan kerohanian di POM MIPA.

Pada bulan agustus tahun 2018, penulis terlibat dalam kegiatan olahraga Asian

Games 2018 Jakarta-Palembang sebagai Liaison Officer Transportasi selama 18

hari untuk cabang olahraga sepakbola.

Karya Ini Aku Persembahkan Khususnya Untuk :

Tuhan YESUS KRISTUS

Ayah dan Ibu Ku

Kakak dan adik-adik ku

serta

Almamater tercinta

“Life is A Choice

So

Don’t Be

a

Lukewarm Person”

Based on Revelation 3 : 15-16

“LeBIH BAIK LeLAH KARenA BeLAJAR DARI

PADA LELAH MENJALANI HIDUP AKIBAT

KeBoDoHAn”

SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena kasih

karunia-Nya skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.

Skripsi dengan judul “Konversi Nanoselulosa dari Kulit Pisang Kepok (Musa

Paradisiaca L) Menjadi Gula Alkohol Menggunakan Nanokomposit

Ni0,55Cu0,45Fe2O4 di Bawah Pengaruh Sinar UV “ merupakan salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan Kimia, Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan

yang bagitu besar kepada :

1. Hasudungan Tamba dan Resli Manalu selaku orang tua dari penulis yang

senantiasa mendukung, mendoakan dan memenuhi kebutuhan penulis untuk

menyelesaikan tanggung jawab selama belajar di Universitas Lampung, serta

kakak penulis Novita Maranatha yang telah menjadi pribadi yang senantiasa

menguatkan dan menasehati penulis selama mengerjakan skripsi. Tidak lupa

juga kepada dua adik penulis yaitu Stephen Maranatha dan Marcello Benayah

yang selalu memberikan keceriaan, motivasi dan semangat selama

perkuliahan sehingga penulis boleh terus diingatkan akan mereka yang telah

menjadi berkat bagi penulis.

2. Dr. Rudy T.M. Situmeang, M.Sc sebagai pembimbing utama penelitian

penulis yang telah memberikan ilmu, pengalaman, bimbingan, keceriaan,

saran dan kritik kepada penulis hingga mampu menyelesain skripsi ini.

3. Prof. Wasinton Simanjuntak, Ph.D selaku pembimbing kedua pada penelitian

ini. Penulis mengucapkan terima kasih atas ilmu, bimbingan, saran dan

dukungan hingga mampu menyempurnakan skripsi ini.

4. Dr. Ni Luh Gede R.J., M.Si selaku penguji dalam penelitian penulis yang

telah memberikan ilmunya sehingga penulis dapat termotivasi lebih lagi

untuk terus belajar sampai kapanpun.

5. Dosen Jurusan Kimia FMIPA Universitas Lampung yang telah mendidik dan

memberikan ilmu yang bermanfaat kepada penulis.

6. Ua Alexon Tamba dan Eske Lontoh yang senantiasa menjadi orang tua rohani

dan mendukung penulis untuk masuk dalam perguruan tinggi. Terima kasih

atas kedewasaan yang telah diajarkan kepada penulis, bimbingan dan kasih

kepada penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada anak anak

beliau yaitu kakak Gleene Grace Yovanca, Timothy Blessing Tamba,

Rebekah Egkratela Tamba yang telah menjadi saudara dan penolong dalam

banyaknya masalah yang penulis alami.

7. Sanak Saudara dari keluarga besar Tamba dan Manalu yang senantiasa

mendoakan, memberi dukungan dan perhatian kepada penulis.

8. Partner penelitian penulis yaitu Erwin Simarmata, Meliana Sari Simarmata,

Lilian Elisabeth, Renaldi Arlento, Vincentius Ari Viggi Handrika, Sola

Gracia Br Ginting, Muhammad Ilhan Imanudin. Terima kasih untuk setiap

teguran yang membangun, semangat , motivasi, kesabaran yang telah

diberikan kepada penulis selama proses penelitian hingga tersusunnya skripsi

ini. Semoga kebersamaan yang terjalin tetap bertahan sampai tua nanti.

9. Jemaat JKI GPCC Lampung yaitu Ps. Petrus Ong, ibu hani, Bang Boy, Kak

Diola Panjaitan, Kak Magdalena Sopiyani, Bang Teguh, Kak Tari, Bang

Amigo, Mas Cipto , Kak Ria, Kak Mawar, Kak Nenny, Bang Damar, Kak

April, Kak Desye, Koh Johan, Tirza, Mona, Selvi, Dina, Fajar, Hagai, Putra,

Devi, Iwen, Bang Angga, dan lainnnya yang telah memberikan arti pelayanan

yang sebenarnya kepada penulis serta menjadi sarana bagi penulis untuk

mengembangkan talenta bermusik. Terimakasih untuk setiap pengajaran yang

boleh terus menerus diberikan sehingga penulis senantiasa bersemangat untuk

menjadi pribadi yang dewasa secara rohani dan melakukan hal baik .

10. Kepada sahabat sepelayanan yaitu Daniel Simanjuntak, Benardo Kristian

Sitorus, Ribka Munthe, Hotasi Tambunan, Novi Indarwati, Rose Maria dan

Wahyu Widyanto. Terima kasih untuk setiap teguran, motivasi, keterbukaan,

kejujuran dan pengalaman hidup yang telah terjalin selama ini. Semoga

kenangan yang ada boleh terus menerus menjadi motivasi bagi kita untuk

terus melayani Tuhan Yesus Kristus.

11. Fernando silaban sebagai sahabat penulis dalam pendakian beberapa gunung

di Provinsi Lampung. Terimakasih untuk pengalaman hidup, keceriaan,

keanehan, dan canda yang telah diberikan kepada penulis. Semoga kelak kita

bisa menjadi partner pendakian di puncak-puncak tertinggi di Indonesia.

12. Melisa siahaan yang menjadi motivator dan penolong bagi penulis untuk

mengembangkan kemampuan bahasa inggris.

13. Jemaat Persekutuan Oikumene Mahasiswa Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam (POM MIPA) Universitas Lampung. Penulis bersyukur atas sarana yang

boleh diberikan bagi penulis untuk mengembangkan bakat dan talenta untuk

kemuliaan Tuhan Yesus Kristus. Semoga kita semua menjadi dampak bagi

masyarakat dan membawa Indonesia menjadi negara yang takut akan Tuhan.

14. Bang Ferdinan Haryanto Simangunsong, bang Ventus Bang Lucky, Kak

Dewi, Kak Fera, Kak Yunitri, Bang Roi, Bang Romario, Bang Joshua, Kak

Eva Monica, Kak Suwarni dan lainnya selaku kakak rohani penulis selama

perkuliahaan. Semoga berkat Tuhan selalu melimpah bagi mu.

15. Teman-Teman Kuliah Kerja Nyata di Desa Taman Sari yaitu Ahmad Febrian

Arahap, Bibid Widyantoro, Margaretha Siburian serta Elisabeth Yulinda.

Terimakasih untuk kecerian, pengalamn hidup , konflik dan kerjasama yang

telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menjadi pribadi yang lebih

dewasa. Terima kasih sudah menjadi teman yang jujur selama ini.

16. Teman-teman Kimia Angkatan 2014 yaitu Michael Alberto Sihombing,

Ganjar Andhulangi, Liana Haryanti, Herliana, Khasandra, Mahliani Erianti,

Tika Dwi Febriyanti, Rizky Nurfitriyani, Ni Putu Rahma Agustina, Bunga

Lantri Dwinta, Riza Mufarida Akhsin, Rica Aulia, Erika Liandini,

Hestianingsih Famela, Diva Amila, Ayuning Fara M, Jepry Romansyah,

Bidari Maulid Diana, Asrul Fanani, Lutfi Hijriyanto, Leony Fransiska, Agung

Setyo Wibowo, Angga Hidayatullah Eza, Audina Uci Pertiwi, Hafis Darmais

Halan, Fikri Muhammad, Lucia Arum Haritati, Rica Royjanah, Devi Tri

Lestari, Cindy Claudia Putri, Ainun Nadiyah, Ana Devita Mutiara, Ismi

Aditya, Ferita Angriana, Fitria Luziana, Asdini Virginia, Aniza Vidya Widata,

Khumi Ajmila, Putri Sendi Khairunnisa, Widia Sari, Bayu Andani, Deni

Diora, Dira Fauzi Ridwan, Kartika Dewi Rachmawati, Elisabeth Yulinda,

Gabriela Setiw W, Astriva Novri Harahap, Laili Dini Ariza, Herda Yulia,

Rizky Fijaryani, Nur laelatul K, Hidayatul Mufidah, Dicky Sildianto, Risa

Septiana, Wahyu Fichtiana Dewi,Berliana Anastasia P, Fendi Setiawan, Erien

Ratna P, Fitri Oktavianica, Rahma Hanifah, Nella Merliani, Fransisca Clodina

Dacosta, Dhia Hawari, Hamidin, Windi Antika, Teguh WijayaHakim, M.

Ilham Haqqiqi, Desi Tiara, Dellania Frida Yulita, Fitrah AdhiNugroho,Riri

Auliya, Yunita Damayanti, Ayisa Ramadona, Heny Wijaya, Nova Ariska, Siti

Fatimah, Rizka Ari Wandari, Fergina Prawaningtyas, Dinda Mezia Physka,

Yolla Yashinta Batubara, M. Firza Ersa, Edith Hendri Purnami, M. Firdaus,

Riza Umami, M. Arqam, Grace Nadya Putri D, Diani Widya Pangestika,

Ismini Hidayati, Agnesa Anugrah. Penulis berterimakasih untuk setiap momen

kebersamaan dan kedewasaan yang tumbuh melalui pertemanan selama

perkuliahan. Semoga setiap kita yang menjadi bagian dari keluarga ini dapat

menjadi dampak bagi Indonesia.

17. Tim transportasi Asian Games 2018 venue stadion Wibawa Mukti yaitu Kang

Indra, valerian, daffa, bang krisno, bang satrio, hendra, tofa, herry, bang hans,

bang jibril , almas, yevi dan resti. Semoga kita bisa menjadi satu tim lagi

untuk event internasional lainnya.

Bandar Lampung, Desember 2018

Penulis,

Matthew Maranatha

i

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ...................................................................................................... i

DAFTAR TABEL ........................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... iv

I. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

A. Latar Belakang ...................................................................................... 1

B. Tujuan Penelitian .................................................................................. 6

C. Manfaat Penelitian ................................................................................ 6

II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 7

A. Selulosa ................................................................................................. 7

B. Nanoselulosa ......................................................................................... 8

C. Gula Alkohol ......................................................................................... 9

1. Sorbitol ............................................................................................ 9

2. Xylitol ........................................................................................... 10

3. Manitol .......................................................................................... 11

D. Nanokatalis ......................................................................................... 13

E. Nanokomposit ..................................................................................... 14

F. Reaksi Fotokatalitik ............................................................................ 15

G. Spinel Ferrite ...................................................................................... 16

H. Pektin .................................................................................................. 17

I. Metode Preparasi Katalis .................................................................... 19

1. Metode Sol-Gel ............................................................................. 19

2. Pengeringan Beku ......................................................................... 20

3. Kalsinasi ........................................................................................ 21

J. Karakterisasi Nanokomposit ............................................................... 22

1. Analisis Keasaman ....................................................................... 22

a. Metode Gravimetri .................................................................. 22

b. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) ................. 23

2. X-Ray Diffraction (XRD) .............................................................. 24

3. Transmission Electron Microscope (TEM) .................................. 27

4. Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS) ...................................... 29

ii

K. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) ......................... 31

III. METODE PENELITIAN ....................................................................... 36

A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 36

B. Alat dan Bahan .................................................................................... 36

C. Prosedur Penelitian ............................................................................. 37

1. Isolasi Selulosa dari Kulit Pisang ................................................. 37

2. Pembuatan Nanoselulosa .............................................................. 38

3. Sintesis Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 .................................... 39

4. Karakterisasi Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 ............................ 40

a. Analisis Keasaman Nanokomposit ......................................... 40

b. Analisis Struktur Kristal Nanokomposit ................................. 41

c. Analisis Morfologi Nanokomposit ......................................... 41

d. Analisis Energi Band Gap ...................................................... 41

5. Uji Katalitik Nanokomposit .......................................................... 41

a. Konversi Nanoselulosa menjadi Gula Alkohol ....................... 41

b. Analisis Hasil Konversi Nanoselulosa .................................... 42

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 44

A. Pembuatan Nanoselulosa .................................................................... 44

B. Karakterisasi Nanoselulosa ................................................................. 47

C. Sintesis Nanokomposit ........................................................................ 49

D. Karakterisasi Nanokomposit ............................................................... 51

1. Analisis Keasaman Nanokomposit ............................................... 51

2. Analisis Struktur Nanokomposit ................................................... 53

3. Analisis Morfologi Nanokomposit ............................................... 56

4. Analisis Energi Band Gap ............................................................ 58

E. Uji Katalitik Nanokomposit ................................................................ 61

1. Konversi Nanoselulosa menjadi Gula Alkohol ............................. 61

2. Analisis Kualitatif Hasil Konversi Nanoselulosa.......................... 62

3. Analisis Kuantitatif Hasil Konversi Nanoselulosa........................ 63

V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 69

A. Kesimpulan ......................................................................................... 69

B. Saran ................................................................................................... 70

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 71

LAMPIRAN .................................................................................................... 78

iii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Puncak representatif hasil analisis nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4

menggunakan instrumen X- Ray Diffraction .................................................. 54

2. Data puncak-puncak fasa kristalin berdasarkan acuan JCPDF ....................... 55

3. Persentase hasil konversi nanoselulosa pada beberapa variasi waktu ............ 61

4. Konsentrasi glukosa hasil konversi ................................................................. 66

5. Data puncak-puncak representatif hasil karakterisasi nanokomposit

menggunakan XRD (lanjutan) ........................................................................ 82

6. Data hasil analisis menggunakan instrumen DRS .......................................... 83

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Struktur selulosa ................................................................................................ 7

2. Struktur sorbitol .............................................................................................. 10

3. Reaksi konversi selulosa menjadi sorbitol ...................................................... 10

4. Struktur xylitol ............................................................................................... 11

5. Reaksi konversi selulosa menjadi xylitol ....................................................... 11

6. Struktur manitol .............................................................................................. 12

7. Reaksi konversi selulosa menjadi manitol ..................................................... 12

8. Struktur pektin ................................................................................................ 18

9. Spektrum inframerah yang menunjukkan jenis situs asam ............................ 24

10. Pola difraksi NiFe2O4 yang disintesis dengan metode sol-gel pada

suhu yang berbeda ........................................................................................... 25

11. Mikrograf nanopartikel NiFe2O4 yang disintesis dengan beberapa

variasi suhu ................................................................................................... 27

12. Penentuan energi band gap pada pelet NiFe2O4 dengan membuat

ektrapolasi ...................................................................................................... 31

13. Komponen alat HPLC ................................................................................... 32

14. Contoh kromatogram beberapa gula alkohol ................................................ 35

15. Rancangan reaktor konversi ......................................................................... 42

16. Hasil penggilingan kulit pisang kering ......................................................... 44

v

17. Proses bleaching larutan selulosa ................................................................ 45

18. Nanoselulosa yang diperoleh setelah proses freeze-drying .......................... 46

19. Difraktogram nanoselulosa kristalin dan nanoselulosa amorf ...................... 48

20. Hasil pengeringan gel nanokomposit menggunakan freeze-dryer selama 24

jam dan nanokomposit yang telah dikalsinasi disertai penggerusan dengan

mortar agate .................................................................................................. 50

21. Spektrum inframerah nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 ................................ 52

22. Difraktogram nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 ............................................ 56

23. Mikrograf nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 pada skala 20 nm, 50 nm, 100

nm, 200 nm ................................................................................................... 57

24. Spektrum absorbansi terhadap panjang gelombang dan spektrum reflektan

terhadap panjang gelombang ........................................................................ 58

25. Skema perbedaan direct band gap dan indirect band gap ............................ 59

26. Nilai energi indirect band gap dan direct band gap pada nanokomposit

Ni0,55Cu0,45Fe2O4 .......................................................................................... 60

27. Hasil uji kualitatif terbentuknya gula pereduksi menggunakan reagen

Fehling dari tiap variasi waktu konversi sampel .......................................... 62

28. Reaksi yang terjadi pada reagen DNS saat mengalami reduksi dalam proses

analisis kualitatif gula pereduksi .................................................................. 63

29. Perubahan warna Perubahan warna larutan DNS seiring meningkatnya

konsentrasi glukosa saat pengujian ............................................................... 64

30. Larutan standar reagen DNS dan dan larutan hasil uji kuantitatif dari sampel

pada variasi waktu konversi 15, 30, 45 dan 60 menit ................................... 64

31. Kurva standar glukosa .................................................................................. 65

32. Kromatogram hasil analisis sampel larutan nanoselulosa yang telah

dikonversi ..................................................................................................... 67

33. Skema reaksi untuk konversi selulosa menjadi heksitol............................... 68

34. Kromatogram larutan standar sorbitol 50 ppm ............................................. 86

35. Kromatogram larutan standar sorbitol 75 ppm ............................................. 86

vi

36. Kromatogram larutan standar sorbitol 100 ppm ........................................... 87

37. Kromatogram larutan standar sorbitol 150 ppm ........................................... 87

38. Kromatogram larutan standar sorbitol 250 ppm ........................................... 87

39. Kromatogram larutan standar sorbitol 500 ppm ........................................... 88

40. Kromatogram larutan standar sorbitol 1000 ppm ......................................... 88

41. Kromatogram larutan standar sorbitol 1500 ppm ......................................... 88

42. Kromatogram larutan standar sorbitol 2000 ppm ......................................... 89

43. Kromatogram hasil analisis larutan nanoselulosa yang telah dikonversi ..... 89

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam beberapa tahun terakhir, pertumbuhan ekonomi yang meningkat memicu

peningkatan kebutuhan akan sumber bahan baku yang berkelanjutan dan

melimpah untuk keperluan produksi pada berbagai bidang industri. Salah satu

sumber bahan baku yang banyak dimanfaatkan dan diteliti saat ini adalah

biomassa karena sifatnya yang dapat diperbaharui (renewable resources) dan

ramah lingkungan (Crocker and Crofcheck, 2007). Potensi biomassa di Indonesia

bersumber dari komponen organik pada industri pertanian dan limbah rumah

tangga. Salah satu komponen biomassa yang paling banyak dimanfaatkan adalah

selulosa. Berdasarkan pada tiga komponen utama dalam lignoselulosa (selulosa,

hemiselulosa dan lignin), selulosa yang memiliki persentase berkisar 40% - 50%

dalam lignoselulosa dikenal sebagai biopolimer paling melimpah di alam (Corma

et al, 2007).

Selulosa sebelumnya banyak diteliti untuk bahan baku pembuatan bioetanol (Suri

dkk, 2013 dan Puspawati dkk, 2015). Namun, diketahui bahwa selulosa juga

memiliki potensi besar sebagai bahan baku untuk menghasilkan gula alkohol

(Fukuoka and Dhepe, 2006). Gula alkohol umumnya digunakan sebagai pengganti

2

glukosa pada beberapa produk makanan karena sifat gula alkohol yang dapat

meminimalisir terjadinya karies gigi, mengurangi resiko penyakit diabetes serta

mencegah obesitas (Ramayanti dan Purnakarya, 2007). Proses konversi selulosa

menjadi gula alkohol dimulai dengan hidrolisis selulosa yang dapat menghasilkan

komponen glukosa. Glukosa hasil hidrolisis ini dapat dikonversi menjadi gula-

gula alkohol seperti sorbitol, manitol, xylitol, eritritol dan inositol (Frieder, 2002).

Sorbitol, manitol dan xylitol adalah monosakarida turunan glukosa, manosa dan

xylosa. Gula alkohol ini dapat diproses melalui proses hidrogenasi glukosa (Lim

et al., 2011).

Limbah pertanian seperti kulit buah saat ini banyak dimanfaatkan sebagai sumber

selulosa. Kulit pisang merupakan salah satu limbah pertanian yang mudah

didapatkan dan menjadi sumber selulosa yang unggul karena mudah dicari,

keberadaanya melimpah dan murah. Indonesia merupakan salah satu negara

penghasil pisang dengan varieatas yang beraneka ragam. Pisang kepok (Musa

Paradisiaca L.) diketahui memiliki kandungan selulosa yang paling banyak pada

kulit buahnya dibandingkan jenis pisang lainnya dengan kandungan sebesar 17,36

% dan lignin sebesar 15,36 % (Hernawati dan Aryani, 2007).

Konversi selulosa telah banyak dilakukan dengan bantuan katalis berbahan dasar

logam. Berdasarkan penelitian sebelumnya, diketahui bahwa selulosa dapat

dikonversi menjadi gula alkohol dengan menggunakan katalis berbasis logam

transisi (Kobayashi et al, 2011). Platinum, nikel dan ruthenium merupakan logam

transisi yang umum dipakai sebagai bahan dasar katalis untuk konversi

monosakarida menjadi gula alkohol. Katalis berbahan dasar platinum atau

3

ruthenium memiliki aktivitas katalitik yang jauh lebih baik dibandingkan katalis

berbahan dasar nikel. Namun, nikel lebih banyak digunakan karena memiliki

harga yang jauh lebih murah dan memiliki aktivitas katalitik yang tidak berbeda

jauh dibandingkan platinum dan ruthenium. Logam-logam transisi seperti Cr,

Mn,Fe, Co, Ni, Cu, dan Zn dapat dipadukan dengan nikel untuk dapat

meningkatkan aktivitas katalis berbasis logam nikel (Gao et al., 2015).

Beberapa katalis berbahan dasar logam nikel telah berhasil mengkonversi selulosa

menjadi gula alkohol. Katalis Ru-Ni/AC dan Ru-Ni/CNT mampu mengkonversi

selulosa menjadi sorbitol sebanyak 50-60 % (Ribeiro et al, 2017), katalis Ni/CNF

dapat menghasilkan sorbitol 50,3% dan mannitol 6,2% (Van et al., 2010), katalis

logam Ni4,63Cu1Al1,82Fe0,79 cukup efektif menghasilkan sorbitol sebesar 68,07 %

(Liu et al., 2014) serta katalis Ni0,7Cu0,3Fe2O4 suhu kalsinasi 600 °C dan 800 °C

mampu mengkonversi selulosa menjadi gula akohol berupa sorbitol dan mannitol

dengan persen konversi dan produk terbaik dihasilkan pada katalis

Ni0,7Cu0,3Fe2O4 suhu kalsinasi 600 °C (Noviyanthi, 2015). Selain logam nikel,

katalis berbasis logam lain seperti molibdenum dan lantanum telah berhasil

mengkonversi selulosa menjadi gula alkohol. Katalis LaCr0,7Mo0,3O3±δ pada suhu

kalsinasi 700 °C aktif dalam mengkonversi selulosa menjadi manitol (Sari, 2016).

Hasil konversi selulosa dapat dipengaruhi oleh banyak faktor, salah satunya yaitu

ukuran selulosa. Selulosa berukuran nano telah dikembangkan saat ini untuk

memperoleh produk hasil konversi yang lebih baik dengan rendemen yang tinggi.

Selain ukuran partikel dari reaktan yang akan dikonversi, peningkatan hasil

konversi dapat juga dipengaruhi oleh ukuran katalis yang digunakan. Peningkatan

4

aktivitas katalis dapat dilakukan dengan mengubah ukuran katalis pada skala

nano. Materi berukuran nano memiliki rentang ukuran partikel 1-100 nm. Katalis

berukuran nano memiliki luas permukaan yang cukup tinggi, sehingga

memudahkan transfer massa reaktan untuk dapat berdifusi sampai masuk ke

dalam situs aktif katalis (Widegren et al., 2003).

Salah satu metode yang berhasil dalam mempreparasi katalis berukuran nano

adalah metode sol-gel. Penelitan sebelumnya yang telah berhasil dalam preparasi

nanokatalis menggunakan metode sol-gel yaitu, preparasi ZnO dengan pelarut

etanol menghasilkan struktur ZnO berukuran 84,98 nm (Hasnidawati, 2016),

preparasi katalis α-Fe2O3 dengan pelarut asam sitrat dan (PEG)-6000

menghasilkan ukuran partikel 30 nm pada suhu kalsinasi 600 °C (Wu and Wang,

2011), katalis CuFe2O4 dengan pelarut asam sitrat menghasilkan ukuran partikel

< 45 nm (Faungnawakij et al., 2009), katalis NiFe2O4 dengan pelarut putih telur

menghasilkan ukuran partikel < 60 nm pada kalsinasi 500 °C (Maensiri et al.,

2007), katalis NiFe2O4 dengan pelarut glisin menghasilkan ukuran partikel

4-70 nm pada kalsinasi 300 °C (Alarifi et al., 2009) serta penggunaan pektin

sebagai agen pengikat telah menghasilkan spinel Ni0,9Cu0,1Fe2O4 berukuran

35.42 nm (Djayasinga and Situmeang, 2015).

Berdasarkan beberapa penelitian sebelumnya, proses konversi selulosa

menggunakan katalis berbasis logam transisi dilakukan dengan metode termal

yang mana memerlukan suhu tinggi dan waktu yang cukup lama. Hal ini menjadi

permasalahan baru dimana dengan kondisi tersebut, tentunya akan berpengaruh

pada sisi ekonomis dan efisiensi waktu. Fotokatalisis saat ini menjadi alternatif

5

yang dikembangkan untuk konversi selulosa. Konversi dengan memanfaatkan

reaksi fotokatalisis dapat dilakukan pada suhu ruang dan tekanan atmosfer. Waktu

yang dibutuhkan lebih singkat dan membutuhkan energi yang lebih sedikit

dibandingkan proses termal. Proses konversi secara fotokatalisis lebih baik bila

dibandingkan dengan proses termal yang membutuhkan beberapa tahapan proses

dan bahan yang lebih banyak. Pemanfaatan radiasi sinar tertentu seperti sinar UV

dalam suatu reaksi fotokatalisis dapat memudahkan suatu katalis untuk dapat

teraktivasi (Putera, 2008).

Berdasarkan deskripsi di atas maka pada penelitian ini dilakukan pembuatan

nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 untuk konversi nanoselulosa menjadi gula

alkohol (xylitol, manitol, sorbitol). Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 dipreparasi

menggunakan metode sol-gel dengan pektin sebagai pengemulsi. Kalsinasi

Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 diatur pada suhu 600 °C. Nanokomposit

Ni0,55Cu0,45Fe2O4 dikarakterisasi dengan metode Fourier Transform Infrared

Spectrophotometer (FTIR) dan metode gravimetri untuk menentukan jenis situs

asam dan jumlah situs asam, metode X-Ray Diffraction (XRD) untuk menentukan

fasa kristalin, Transmission Electron Microscope (TEM) untuk menentukan

morfologi nanokomposit dan Diffuse Reflectance Spectrophotometer (DRS) untuk

menganalisis energi band-gap. Nanoselulosa yang digunakan dibuat dari kulit

pisang kepok (Musa Paradisiaca L.). Uji aktivitas nanokomposit dilakukan

dengan menggunakan reaktor konversi yang terdiri dari sumber sinar UV dan gas

hidrogen. Hasil konversi nanoselulosa menjadi gula alkohol dianalisis

menggunakan metode High Performance Liquid Chromatography (HPLC)

dengan target analit yaitu xylitol, manitol dan sorbitol. Produk hasil konversi

6

dapat lebih optimal dengan mengatur besar perbandingan banyaknya katalis dan

reaktan yang digunakan, variasi lama waktu penyinaran dengan sinar UV dan

memperbesar aliran gas H2 saat proses konversi (Susanti, 2017).

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah :

1. Membuat selulosa berukuran nano dari kulit pisang kepok (Musa

Paradisiaca L.).

2. Mensintesis nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 dengan metode sol-gel.

3. Mengkarakterisasi nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 menggunakan metode

gravimetri, FTIR, XRD, DRS dan TEM.

4. Mengetahui aktivitas katalitik nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 sebagai katalis

untuk konversi nanoselulosa menjadi gula alkohol dengan variasi waktu dan

lamanya radiasi sinar UV.

C. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah

1. Memberikan informasi mengenai pembuatan nanoselulosa dari kulit pisang

kepok ( Musa Paradisiaca L.).

2. Meningkatkan daya guna selulosa sebagai bahan baku produksi gula alkohol.

3. Memberikan informasi mengenai penggunaan nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4

sebagai katalis untuk mengkonversi selulosa menjadi gula alkohol.

7

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Selulosa

Selulosa merupakan karbohidrat atau polisakarida rantai panjang, dibentuk lebih

3000 unit D-glukosa yang dihubungkan melalui ikatan β-1,4 glikosida (Fengel

and Wegener, 1984). Selulosa merupakan komponen biomassa yang paling

berlimpah di alam. Umumnya selulosa banyak terdapat pada kayu dan dinding sel

tanaman berkisar 40%-50% (Fukuoka and Dhepe, 2008). Struktur selulosa berupa

kristal dengan beberapa bagiannya yang bersifat amorf (Sjostrom, 1981). Struktur

selulosa dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur selulosa.

Morfologi selulosa mempunyai pengaruh besar terhadap reaktifitasnya.

Reaktifitas selulosa juga dipengaruhi oleh kehalusan struktur selulosa. Selulosa

tidak mempunyai rasa dan bau, tidak larut dalam beberapa pelarut seperti air,

relatif stabil terhadap panas dan tahan terhadap oksidasi. Selulosa akan larut

dalam larutan asam dengan konsentrasi tinggi akibat hidrolisis yang terjadi.

8

Inovasi dalam pemanfaatan selulosa telah banyak diteliti, salah satunya sebagai

bahan baku pembuatan gula alkohol. Konversi selulosa diawali dengan hidrolisis

selulosa yang menghasilkan glukosa. Glukosa yang terbentuk kemudian

dikonversi lebih lanjut menjadi gula alkohol melalui reaksi hidrogenasi dan

bantuan katalis (Kobayashi et al, 2011).

B. Nanoselulosa

Selulosa dapat diubah ukurannya menjadi selulosa berukuran nano yang disebut

juga sebagai nanoselulosa. Perubahan ukuran ini dapat diikuti dengan

peningkatan sifat amorf, luas permukaan, peningkatan dispersi dan biodegradasi.

Sifat amorf dari selulosa memiliki manfaat tersendiri yaitu bagian amorf akan

lebih mudah mengalami reaksi hidrolisis (Kobayashi et al, 2011). Salah satu

metode untuk menghasilkan nanoselulosa adalah dengan hidrolisis asam

menggunakan asam kuat. Asam sulfat menjadi pilihan pelarut asam kuat untuk

metode hidrolisis asam pada pembuatan nanoselulosa.

Menurut Peng (2011), asam sulfat sering digunakan dalam produksi nanoselulosa,

namun dispersabilitas dari nanoselulosa yang diperoleh dari jenis asam ini

berbeda dengan jenis asam lainnya, karena kelimpahan dari gugus sulfat pada

permukaan, nanoselulosa yang diperoleh dari hidrolisis menggunakan asam sulfat

dapat terdispersi dengan mudah di dalam air dibanding dengan menggunakan

asam kuat lainnya. Namun, pembuatan nanoselulosa tanpa menggunakan zat asam

berbahaya seperti HCL dan H2SO4 telah dikembangkan saat ini dengan memakai

urea dan NaOH (Shankar and Jong-Whan, 2016).

9

C. Gula Alkohol

Gula alkohol merupakan senyawa hasil reduksi dari glukosa di mana semua atom

oksigen dalam molekul gula alkohol yang sederhana terdapat dalam bentuk

kelompok hidroksil atau disebut polyhidric alcohol (poliol). Poliol disebut alkohol

polihidrat atau gula alkohol karena bagian dari struktur poliol menyerupai gula

dan alkohol, tetapi pemanis bebas gula ini bukan gula dan juga bukan alkohol.

Poliol diturunkan dari karbohidrat yang gugus karbonilnya (aldehid atau keton,

gula pereduksi) direduksi menjadi gugus hidroksi primer atau sekunder. Poliol

mempunyai rasa dan kemanisan hampir sama dengan gula tebu (sukrosa), bahkan

beberapa jenis lebih manis. Poliol diturunkan dari gula tetapi tidak dimetabolisme

seperti halnya metabolisme gula oleh tubuh. Gula alkohol bersifat noncariogenic

atau tidak menyebabkan kerusakan pada gigi, sehingga aman dikonsumsi.

1. Sorbitol

Sorbitol dikenal sebagai D-sorbitol, D-glucitol, L-gulitol, sorbit atau sorbol dan

mempunyai berat molekul 182,17 gram/mol dengan rumus molekul C6H14O6.

Sorbitol dapat diproduksi dalam jaringan tubuh manusia yang merupakan hasil

katalisasi dari D-glukosa oleh enzim aldose reductase, yang mengubah struktur

aldehid (CHO) dalam molekul glukosa menjadi alkohol (CH2OH) . Sorbitol

bersifat polar seperti air dan alkohol. Sorbitol secara komersial dibuat dari glukosa

melalui proses hidrogenasi dalam tekanan tinggi (Cahyadi, 2006). Sorbitol

termasuk dalam kelompok poliol asiklik dengan enam rantai karbon. Struktur

sorbitol dapat dilihat pada Gambar 2.

10

Gambar 2. Struktur sorbitol.

Sorbitol digunakan secara luas dalam industri makanan sebagai pemanis,

pelembab, pemberi tekstur dan pelembut. Dalam industri makanan, sorbitol dapat

digunakan sebagai pengganti sukrosa sehingga aman untuk penderita penyakit

diabetes karena jalur metaboliknya tidak bergantung pada insulin. Nilai kalori

makanan yang mengandung sorbitol sama tinggi dengan gula namun memiliki

tingkat kemanisannya sekitar 60% dari tingkat kemanisan sukrosa (Sroda, 2010).

Sorbitol dapat diperoleh dari konversi selulosa. Proses konversi selulosa menjadi

sorbitol diawali dengan hidrolisis selulosa menjadi monomer glukosa yang

dilanjutkan dengan reaksi hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol (Anand, et al.,

2012).

Gambar 3. Reaksi konversi selulosa menjadi sorbitol (Kobayashi et al, 2011).

2. Xylitol

Xylitol merupakan bentuk alkohol dari xylose yang memiliki rumus kimia

C5H12O5 dan berat molekul 152,15 g/mol. Senyawa ini memiliki kelarutan

169 g/100 g air dengan pH 5-7, dimana kemanisannya sama dengan sukrosa

bahkan lebih manis dibandingkan gula alkohol lainnya (Bar, 1991).

11

Jumlah kalori xylitol tiga kali lebih kecil dibandingkan sukrosa. Gambar 4

menunjukkan struktur xylitiol.

Gambar 4. Struktur xylitol.

Xylitol umumnya digunakan sebagai pengganti gula untuk beberapa produk

pangan seperti produk coklat, permen, es krim, selai, jus, roti dan minuman.

Xylitol merupakan pengganti gula yang paling baik karena bakteri plak tidak bisa

memetabolisme xylitol dan dapat mengurangi bakteri Streptococcus mutans pada

mulut (Brown and Dodds, 2008). Xylitol dapat diperoleh dari bahan lignoselulosa

khususnya xilan atau hemiselulosa. Proses hidrolisis xilan akan membentuk xilosa

dan arabinosa yang kemudian dapat dihidrogenasi menjadi xylitol (Chandel et al,

2012). Reaksi konversi selulosa menjadi xylitol ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Reaksi konversi selulosa menjadi xylitol.

3. Manitol

Manitol merupakan isomer dari sorbitol. Manitol digunakan dalam industri

makanan, produk perawatan gigi, farmasi, dan berbagai industri lainnya. Manitol

juga dapat diproduksi melalui reaksi hidrolitik hidrogenasi selulosa dengan

12

bantuan katalis (Dekker, 2001). Perbedaan terbesar antara manitol dan sorbitol

ialah sorbitol bersifat higroskopis sedangkan manitol tidak. Hal ini menyebabkan

manitol lebih inert dan stabil dibanding sorbitol, sehingga manitol cocok

digunakan dalam farmasi dan sebagai suplemen. Struktur manitol ditunjukkan

pada Gambar 6.

Gambar 6. Struktur manitol.

Manitol dan sorbitol bila dikonsumsi tidak meningkatkan resiko terjadinya karies

gigi, dimana kondisi ini diakibatkan oleh naiknya keasaman dalam mulut akibat

konsumsi karbohidrat dan protein. Dari pengukuran pH, manitol dan sorbitol tidak

menyebabkan penurunan pH dalam mulut setelah dikonsumsi. Hal ini

menunjukkan bahwa konsumsi manitol maupun sorbitol tidak menyebabkan

kerusakan pada gigi, ini juga menjadi alasan manitol dan sorbitol digunakan

dalam produk perawatan gigi (Dekker, 2001). Reaksi konversi selulosa menjadi

manitol dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Reaksi konversi selulosa menjadi manitol.

13

D. Nanokatalis

Katalis secara umum didefinisikan sebagai zat yang dapat mempercepat suatu

reaksi kimia tertentu. Katalis dapat menyediakan situs aktif yang befungsi untuk

mempertemukan reaktan dan menyumbangkan energi sehingga molekul pereaktan

mampu melewati energi aktivasi secara lebih mudah. Suatu reaksi terkatalisis

merupakan siklus peristiwa dimana katalis berpartisipasi dalam reaksi dan

kembali ke bentuk semula pada akhir siklus. Aktivitas katalis biasanya

dinyatakan dalam jumlah produk yang dihasilkan dari (jumlah) reaktan yang

digunakan dalam waktu reaksi tertentu. Aktivitas katalis sangat bergantung pada

sifat kimia katalis, luas permukaan dan distribusi pori katalis. Secara umum,

katalis dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu katalis homogen dan katalis

heterogen. Penggunaan katalis heterogen lebih disukai dibandingkan katalis

homogen. Keunggulan menggunakan katalis heterogen antara lain memiliki

efisiensi yang tinggi, tidak korosif, dapat dipisahkan dari campuran reaksi, dan

dapat digunakan secara berulang (Frenzer and Maier, 2006). Katalis berbasis

logam menjadi topik penelitian terkini, salah satunya penggunaan katalis logam

untuk mensintesis gula alkohol melalui reaksi hidrolitik dan hidrogenasi selulosa

(Kobayashi et al., 2011).

Nanokatalis adalah istilah yang umum digunakan untuk katalis berukuran nano.

Nanokatalis saat ini dikembangkan karena keunggulannya dalam mengkatalisis

suatu reaksi dengan lebih cepat daripada katalis beukuran mikro (Latununuwe

dkk., 2008). Keunggulan nanokatalis ini disebabkan oleh permukaan yang luas

14

dan rasio-rasio atom yang tersebar secara merata pada permukaannya. Sifat ini

sangat mendukung dalam proses adsorpsi suatu katalis (Widegren et al., 2003).

Banyak metode yang telah dikembangkan untuk sintesis nanokatalis seperti

microemulsions, koopresipitasi, reverse micelles, metode sonokimia, metode

hidrotermal, dan metode sol-gel. Pada penelitian ini digunakan metode sol-gel

untuk mensintesis nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 sebagai nanokatalis. Metode

sol gel memiliki banyak keunggulan seperti dispersi yang tinggi dari spesi aktif

yang tersebar secara homogen pada permukaan katalis, tekstur porinya

memberikan kemudahan difusi dari reaktan untuk masuk ke dalam situs aktif

(Lecloux and Pirard, 1998), luas permukaan yang cukup tinggi, serta kemudahan

memasukkan satu atau dua logam aktif sekaligus dalam prekursor katalis

(Lambert and Gonzalez, 1998). Dengan alasan ini metode sol-gel ini dapat

diterapkan pada katalis.

E. Nanokomposit

Nanokomposit merupakan material padat multi fasa yang umumnya terbentuk dari

kombinasi dua atau lebih material, dimana tiap fasanya memiliki satu, dua, atau

tiga dimensi yang kurang dari 100 nm, atau struktur padat dengan dimensi

berskala nanometer yang berulang pada jarak antar bentuk penyusun struktur yang

berbeda. Pada prakteknya komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu fase kontinu

(matriks) dan fase diskontinu (penguat). Matriks berfungsi untuk perekat atau

pengikat dan pelindung. Matriks yang umum digunakan adalah polimer, metal,

keramik, dan lain-lain. Penguat (reinforcing) dapat berupa serat atau partikel,

15

yang berfungsi sebagai penguat dari matriks. Penguat yang umum digunakan

adalah glass, karbon, aramid, keramik alami dan kevlar.

Nanokomposit dibuat dengan menyisipkan nanopartikel (nanofiller) ke dalam

sebuah material makrokospik (matriks). Pencampuran nanopartikel ke dalam

matriks penyusun merupakan bagian perkembangan dunia nanoteknologi

(Chitraningrum, 2008). Ikatan antar partikel yang terjadi pada material

nanokomposit memainkan peranan penting pada peningkatan dan pembatasan

sifat material. Partikel-partikel yang berukuran nano tersebut memiliki luas

permukaan interaksi yang tinggi. Semakin banyak partikel yang berinteraksi,

semakin kuat pula material. Inilah yang membuat ikatan antar partikel semakin

kuat sehingga sifat mekanik material bertambah. Umumnya, material

nanokomposit menunjukkan perbedaan sifat katalis, dan struktur dibandingkan

dengan material penyusunnya (Hadiyawarman et al., 2008).

F. Reaksi Fotokatalitik

Fotokatalisis merupakan reaksi katalitik dibawah pengaruh sinar dengan panjang

gelombang tertentu yang diabsorbsi oleh reaktan untuk menurunkan energi

aktivasi sehingga mempercepat proses aktivasi dari katalis yang digunakan.

Aktivitas fotokatalis bergantung pada kemampuan katalis untuk menghasilkan

sepasang lubang elektron pada pita valensinya (Putera, 2008). Lubang ini

kemudian akan berfungsi sebagai tempat terjadinya oksidasi. Keberadaan lubang

elektron ini akan mempercepat proses transfer elektron yang terjadi. Secara

umum, fotokatalitik terbagi menjadi dua jenis, yaitu fotokatalik homogen dan

fotokatalitk heterogen. Fotokatalitik homogen adalah reaksi fotokatalitik dengan

16

bantuan oksidator seperti ozon dan hydrogen peroksida, sedangkan fotokatalitik

heterogen merupakan teknologi yang didasarkan pada radiasi sinar ultraviolet

pada semikonduktor. Ultraviolet merupakan suatu radiasi elektromagnetik yang

memiliki panjang gelombang lebih pendek daripada sinar violet yang berkisar dari

10-400 nm. Sinar UV diklasifikasikan menjadi tiga jenis berdasarkan panjang

gelombangnya, yaitu: UVA (320-400 nm), UVB (290-320 nm) dan UVC (100-

290 nm) (Masschelein, 2002).

Reaksi fotokatalitik umumnya terjadi melalui bantuan bahan semikonduktor.

Pada semikonduktor, terdapat pita energi yang memperbolehkan keberadaan

elektron, yaitu pita valensi berenergi rendah yang terisi penuh oleh elektron dan

pita konduksi yang berenergi tinggi yang kosong. Celah energi yang memisahkan

kedua pita tersebut yaitu pita terlarang atau disebut juga sebagai band gap (Eg).

Salah satu karakteristik penting semikonduktor adalah memiliki energi band gap

berkisar antara 0,2-2,5 eV. Energi celah pita yang kecil ini memungkinkan suatu

elektron memasuki level energi yang lebih tinggi. Perpindahan elektron ini dapat

terjadi karena pengaruh suhu dan penyinaran (Malvino, 1989). Untuk

berlangsungnya proses katalisis, semikonduktor memerlukan serapan energi yang

sama atau lebih dari band gap.

G. Spinel Ferrite

Spinel ferite adalah salah satu bentuk struktur senyawa yang memiliki rumus

umum AB2O4, dimana A adalah kation-kation bervalensi 2 seperti Fe, Ni, Mo

dan lain-lain yang menempati posisi tetrahedral dalam struktur kristalnya dan B

adalah kation-kation bervalensi 3 seperti Fe, Mn, Cr dan lain-lain, yang

17

menempati posisi oktahedral dalam struktur kristalnya (Kasapoglu et al., 2007;

Iftimie et al., 2006).

Terdapat tiga bentuk distribusi kation-kation dalam sruktur spinel, yaitu keadaan

normal, keadaan terbalik (inverse) dan keadaan antara normal dan terbalik. Pada

keadaan normal ion-ion logam bervalensi 2 akan terletak pada posisi tetrahedral,

pada keadaan terbalik, ion-ion logam bervalensi 2 akan terletak pada posisi

oktahedral dan keadaan antara normal dan terbalik, setengah dari ion-ion logam

bervalensi 2 dan 3 akan menempati posisi tetrahedral dan oktahedral (Manova et

al., 2005). Salah satu spinel ferrite yang telah banyak digunakan sebagai katalis

adalah nickel ferrite (NiFe2O4). Nickel ferrite ini memiliki struktur spinel terbalik

(inverse) yang mana setengah dari ion Fe mengisi pada posisi tetrahedral (posisi

A) dan sisanya menempati posisi pada oktahedral (posisi B) (Kasapoglu et al.,

2007; Maensiri et al., 2007).

H. Pektin

Pektin merupakan suatu golongan polisakarida kompleks yang umumnya

ditemukan dalam dinding sel tanaman tinggi dengan rumus molekul C6H10O7 dan

memiliki berat molekul 194,139 g/mol. Beberapa sinonim dari pektin diantaranya

2,3,4,5 Tetrahidroksilpentanal, pectinose, calcium pectinate dan trobicin. Pektin

telah banyak diaplikasikan dalam beberapa industri, diantaranya sebagai sizing

agent pada industri kertas dan tekstil, pembuatan film yang mudah terdegradasi,

dan digunakan sebagai bahan untuk preparasi pembuatan membran untuk

keperluan ultrasentrifugasi dan elektrodialisis. Pemanfaatan lain dari pektin yaitu

sebagai agen pengikat (binding agent) pada sintesis nanomaterial menggunakan

18

metode sol-gel (Djayasinga and Situmeang, 2015) dan obat-obatan (Chavan et al,

2017). Sebagai binding agent, perktin mampu mengikat ion ion logam dalam

larutan. Struktur kimia dari pektin ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Struktur pektin.

Pektin akan mudah terdekomposisi dan terlarut di dalam air, jika memiliki DE

lebih dari 50%, dengan pH 5-6 pada temperatur ruang. Pektin ini tergolong dalam

High Methoxyl Pectin (HMP). Sedangkan pektin yang tergolong dalam Low

Methoxyl Pectin (LMP) yaitu pektin dengan DE kurang dari 50% dan hanya dapat

larut di dalam alkali serta asam oksalat. Pektin yang umum dipasarkan adalah

pektin jenis HMP. Jenis ini secara termal akan cepat membentuk gel pada pH

(<3,5) dengan asam dan gula seperti sukrosa. Namun pada pektin jenis LMP,

pembentukan gel dapat terbentuk pada pH yang rendah (pH 3-4,5) dengan

penambahan ion-ion kalsium (Kohn, 1982). Semakin rendah kadar metoksil maka

jumlah gugus aktif pada rantai pektin akan semakin banyak, yang menyebabkan

meningkatnya aktivitas pengikatan terhadap ion logam, sehingga pektin jenis

LMP dapat digunakan sebagai pengkhelat pada preparasi katalis. Pektin jenis

LMP dapat dihasilkan dari HMP dengan proses demetilasi.

19

I. Metode Preparasi Katalis

1. Metode Sol-Gel

Metode sol-gel merupakan metode sintesis yang didasarkan pada perubahan fasa

dari suspensi koloid (sol) membentuk fasa padat kontinu (gel). Proses ini

membututuhkan peran dari prekursor aktif, umumnya berupa logam-logam

anorganik atau senyawa logam organik yang dikelilingi oleh ligan reaktif

seperti logam alkoksida. Hal ini dikarenakan sifat logam alkoksida yang mudah

bereaksi dengan air. Beberapa keunggulan metode sol-gel yaitu memiliki tingkat

stabilitas termal dan mekanik yang baik, memiliki daya tahan pelarut dan

kehomogenan yang baik dan memiliki kemurnian yang tinggi karena dapat

meminimalkan kehilangan bahan akibat penguapan.

Metode sol-gel sendiri meliputi hidrolisis, kondensasi, pematangan gel dan

pengeringan. Proses pertama yaitu pembentukan sol melalui hidrolisis secara

bertahap pada logam prekursor. Hidrolisis menggantikan ligan (-OR) menjadi

gugus hidroksil (-OH). Faktor yang sangat berpengaruh terhadap proses hidrolisis

adalah rasio pelarut polimer yang digunakan. Peningkatan rasio pelarut akan

meningkatkan reaksi hidrolisis yang mengakibatkan reaksi berlangsung cepat

sehingga waktu gelasi lebih cepat. Kedua, terjadi proses gelasi dari sol koloid

menjadi gel dengan membentuk jaringan dalam fasa cair yang kontinue, reaksi

kondensasi ini melibatkan gugus hidroksil yang terdapat pada sol koloid. Ketiga,

setelah reaksi hidrolisis dan kondensasi, dilanjutkan dengan proses pematangan

gel agar jaringan gel yang terbentuk menjadi lebih kaku, kuat, dan menyusut

20

didalam larutan. Tahapan terakhir adalah proses penguapan larutan yang tidak

diinginkan untuk menghasilkan katalis dengan luas permukaan tinggi.

2. Pengeringan Beku

Pada proses sintesis katalis, molekul-molekul pelarut sering terperangkap

dalam pori-pori katalis. Pelarut yang menempel tersebut harus dihilangkan dari

zat padatnya sampai nilai kadar airnya rendah dengan cara pengeringan.

Umumnya pengeringan dapat dilakukan dengan pemanasan pada temperatur

120°C. Namun, pemanasan dapat menyebabkan rusaknya situs aktif katalis

sehingga aktivitas katalis tidak optimal. Peningkatan temperatur yang lebih tinggi

juga dapat menyebabkan kerusakan terhadap pembentukan kisi kristal katalis dan

luas permukaannya.

Freeze Dryer merupakan suatu alat pengeringan yang termasuk

kedalam Conduction Dryer, dimana proses perpindahan terjadi secara tidak

langsung antara sampel yang akan dikeringkan (bahan basah) dan media

pemanas, dimana terdapat dinding pembatas sehingga air dalam sampel (bahan

basah) yang terlepas tidak terbawa bersama media pemanas tapi perpindahan

panas terjadi secara konduksi.Prinsip teknologi pengeringan beku ini dimulai

dengan proses pembekuan pangan, dan dilanjutkan dengan pengeringan; yaitu

mengeluarkan/ memisahkan hampir sebagian besar air dalam bahan yang terjadi

melalui mekanisme sublimasi.

Pengeringan beku mempunyai keunggulan dalam mempertahankan mutu hasil

pengeringan, khususnya untuk produk-produk yang sensitif terhadap panas.

21

Dalam katalis, metode ini digunakan untuk menghilangkan air hidrat dalam

rongga bahan katalis tanpa merusak struktur jaringan bahan tersebut (Labconco,

1996).

3. Kalsinasi

Kalsinasi merupakan salah satu proses dekomposisi termal (penguraian dengan

temperatur) pada kondisi tidak adanya oksigen. Kalsinasi diperlukan sebagai

penyiapan serbuk untuk diproses lebih lanjut dan juga untuk mendapatkan ukuran

partikel yang optimum serta menggunakan senyawa-senyawa dalam bentuk

garam atau dihidrat menjadi oksida, membentuk fase kristal. Peristiwa yang

terjadi selama proses kalsinasi antara lain:

1. Pelepasan air bebas (H2O) dan terikat (OH) berlangsung sekitar suhu

100 °C dan 300 °C.

2. Pelepasan gas CO2 berlangsung sekitar suhu 600 °C dan pada tahap ini

disertai terjadinya pengurangan berat yang cukup signifikan.

3. Pada suhu lebih tinggi (sekitar 800 °C maupun lebih) struktur kristal

sudah terbentuk, dimana pada kondisi ini ikatan di antara partikel serbuk

belum kuat dan mudah lepas. Peningkatan suhu kalsinasi akan

mempengaruhi ukuran butiran yaitu semakin kecil sehingga ikatan antar

butirannya akan semakin meningkat di daerah permukaan (Kurniawan et

al., 2014). Pembentukan fasa nikel ferit yang ekstensif terjadi pada

temperatur 300-400 °C. Fasa nikel ferit yang homogen diperoleh pada

temperatur kalsinasi 600 °C.

22

J. Karakterisasi Nanokomposit

1. Analisis Keasaman

Analisis keasaman nanokomposit dilakukan untuk mengetahui jumlah situs asam

dan jenis situs asam. Jumlah situs asam ditentukan dengan metode gravimetri

sedangkan jenis situs asam yang terikat pada katalis dapat ditentukan dengan

menggunakan Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR) dari katalis yang

telah mengadsorpsi basa adsorbat lewat metode gravimetri.

a. Metode Gravimetri

Keasaman merupakan salah satu karakter penting dalam suatu padatan yang

digunakan sebagai katalis heterogen, terutama untuk melihat sejauh mana katalis

dapat mempercepat reaksi yang memerlukan keasaman. Pada teori asam-basa

Bronstead, asam adalah zat yang memiliki kecenderungan untuk melepaskan

proton (H+), sehingga keasaman suatu padatan didefinisikan sebagai kemampuan

suatu padatan untuk memberikan proton. Teori Lewis menyatakan bahwa asam

suatu zat padatan didefinisikan sebagai kemampuan suatu padatan untuk

menerima pasangan elektron. Perhitungan pusat asam pada permukaan padatan

berkenaan dengan teori asam Bronstead dan Lewis yaitu jumlah gugusan asam

Bronstead (proton) dan asam Lewis (orbital kosong yang mampu menerima

pasangan elektron) yang terdapat pada permukaan padatan (Junaidi, 2012).

Pada penelitian ini, penentuan jumlah situs asam menggunakan piridin sebagai

basa adsorbat merupakan penentuan jumlah situs asam yang terdapat pada

permukaan nanokomposit, dengan asumsi bahwa ukuran molekul piridin yang

23

relatif besar sehingga hanya dapat teradsorpsi pada permukaan nanokomposit

(Rodiansono et al., 2007). Jumlah basa piridin yang teradsorpsi pada

nanokomposit (dalam satuan mmol piridin/gram nanokomposit) dihitung dengan

rumus :

easaman w3-w

w -w piridinx mmol ...........................(1)

Keterangan :

w1 = Berat wadah

w2 = Berat wadah + sampel

w3 = Berat wadah + sampel yang telah mengadsorpsi piridin

BMpiridin = Berat molekul piridin

b. Fourier Transform Infrared Spectroscopy

FTIR merupakan alat yang digunakan untuk mengumpulkan spektrum inframerah

dari material yang dianalisis. Prinsipnya adalah terjadinya vibrasi molekul akibat

penyerapan energi, yang dalam hal ini adalah sinar infra merah. Penyerapan

energi ini akan mengakibatkan molekul (gugus fungsi) bervibrasi dengan berbagai

cara yakni, vibrasi peregangan (stretch) meliputi vibrasi ulur simetri dan vibrasi

ulur asimetri. Selain itu terdapat vibrasi penekukan (bending) meliputi vibrasi

bergoyang (rocking), pengguntingan (scissoring), pengibasan (wagging) dan

vibrasi memilin (twisting) (Utama, 2009). Informasi yang diperoleh dari analisis

menggunakan FTIR yaitu jenis situs asam yang terdapat pada sampel. Jenis situs

asam ada dua yaitu situs asam Lewis dan situs asam Bronsted-Lowry. Gambar 9

menunjukkan contoh spektrum dari dua jenis situs asam.

24

Gambar 9. Spektrum inframerah yang menunjukkan jenis situs asam.

Pada penggunaan piridin sebagai basa adsorbat, situs asam Brønsted-Lowry akan

ditandai dengan puncak serapan pada bilangan-bilangan gelombang 1485–1500,

~1620, dan~1640 cm-1

sedangkan untuk situs asam Lewis ditandai dengan

puncak-puncak serapan pada bilangan-bilangan gelombang 1447–1460, 1488–

1503, ~1580, dan 1600–1633 cm-1

(Rodiansono et al., 2007).

2. X-Ray Diffraction

Ukuran dari partikel merupakan parameter terpenting untuk mendeskripsikan

material nanokristal. Terdapat berbagai macam teknik pengukuran untuk

mengetahui ukuran particle seperti Transmission Electron Microscopy (TEM),

Scanning Probe Microscopy (SPM), Scanning Electron Microscopy (SEM) dan

X-ray diffraction (XRD). Dari keempat teknik pengukuran tersebut, XRD

memiliki keunggulan karena preparasi sampel lebih sederhana.

Difraksi sinar-X terjadi pada hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom pada

kisi-kisi kristal dalam suatu material padat. Hamburan monokromatis sinar-X

dalam fasa tersebut memberikan interferensi yang konstruktif. Prinsip kerja dari

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

30

45

60

75

90

105

%T

34

41

.01

29

24

.09

16

12

.49

13

65

.60

11

03

.28

96

6.3

4

58

4.4

3

katalis NiCuoFeO4

Asam Bronsted-Lowry Asam Lewis

25

XRD terdiri dari empat tahap yaitu produksi, difraksi, deteksi dan interpretasi.

Gambar 10 menunjukkan contoh difraktogram dari material nickel ferrite.

Gambar 10. Pola difraksi sinar-X dari NiFe2O4 yang disintesis dengan metode

sol-gel pada suhu yang berbeda (Nogueira et al,2015).

Karakterisasi katalis yang sering dilakukan adalah menentukan luas permukaan

dan kristalinitas suatu material. Metode yang sering digunakan sebagai alternatif

dalam menentukan ukuran partikel nano adalah metode Scherrer. Metode ini

menetntukan ukuran kristal berdasarkan pelebaran puncak difraksi sinar-X yang

muncul. Metode ini sebenarnya memprediksi ukuran kristalin dalam material,

bukan ukuran partikel. Jika satu partikel mengandung sejumlah kristalit yang

kecil-kecil maka informasi yang diberikan metode Scherrer adalah ukuran

kristalin tersebut, bukan ukuran partikel. Untuk partikel berukuran nanometer,

biasanya satu partikel hanya mengandung satu kristalit. Dengan demikian, ukuran

kristal yang diprediksi dengan metode Scherrer juga merupakan ukuran partikel

(Liherlinah dkk., 2009).

26

Berdasarkan metode Scherrer, makin kecil ukuran kristal, maka makin lebar

puncak difraksi yang dihasilkan. Kristal yang berukuran besar dengan satu

orientasi menghasilkan puncak difraksi mendekati bentuk garis vertikal. Kristalit

yang sangat kecil menghasilkan puncak difraksi yang sangat lebar. Lebar puncak

difraksi tersebut memberikan informasi tentang ukuran kristalit. Hubungan antara

ukuran kristali dengan lebar puncak difraksi dapat dihubungkan dengan

persamaan Scherrer berikut :

k

β os ........................................................(2)

Keterangan :

D = ukuran partikel (nm)

k = konstanta (0,94)

= 1,5405 Å

β = radian (FWHM)

= lebar puncak

FWHM = lebar pada setengah tinggi suatu puncak difraktogram

Ketika berkas sinar-X berinteraksi dengan lapisan permukaan kristal, sebagian

sinar-X ditransmisikan, diserap, direfleksikan dan sebagian lagi dihamburkan

serta didifraksikan. Penentuan fasa kristalin dari sampel ditentukan dengan

membandingkan difraktogam sampel dengan difraktogram yang diterbitkan

JCPDF dalam PCPDFwin 1997 dengan mengambil 3 - 4 puncak dengan intensitas

tertinggi (Cullity, 1978).

27

3. Transmission Electron Microscope (TEM)

TEM memiliki fungsi untuk analisis morfologi, struktur kristal, dan komposisi

spesimen. TEM menyediakan gambar beresolusi lebih tinggi dibandingkan SEM,

dan dapat memudahkan analisis morfologi suatu partikel berukuran nanometer

menggunakan energi berkas electron sekitar 60 sampai 350 keV. TEM cocok

untuk menjadi teknik pencitraan material padat pada resolusi atomik. Informasi

struktural diperoleh dengan pencitraan resolusi tinggi dan difraksi elektron.

Contoh hasil pencitraan TEM dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 11. Mikrograf nanopartikel NiFe2O4 yang disintesis dengan beberapa

variasi suhu (Nogueira et al, 2015).

Prinsip kerja TEM dimulai dari sumber emisi (pistol elektron) yaitu tungsten

filament dan sumber lanthanum hexaboride (LaB6). Dengan menghubungkan

pistol ini dengan sumber tegangan tinggi (biasanya ~ 100-300 kV) pistol akan

mulai memancarkan elektron baik dengan termionik maupun emisi medan

elektron ke sistem vakum. ekstraksi ini biasanya dibantu dengan menggunakan

silinder Wehnelt. Interaksi elektron dengan medan magnet akan menyebabkan

28

elektron bergerak sesuai dengan aturan tangan kanan, sehingga memungkinkan

elektromagnet untuk memanipulasi berkas elektron. Penggunaan medan magnet

akan membentuk sebuah lensa magnetik dengan kekuatan fokus variabel yang

baik. Selain itu, medan elektrostatik dapat menyebabkan elektron didefleksikan

melalui sudut yang konstan. Dua pasang defleksi yang berlawanan arah dengan

intermediete gap akan membentuk arah elektron yang menuju lensa. Berbeda

dengan mikroskop optik yang lensanya bisa langsung difungsikan, optik TEM

bisa cepat berubah, TEM memiliki kekuatan lensa yang berubah-ubah. Lensa

TEM memungkinkan adanya konvergensi, dengan sudut konvergensi yang sesuai

variabel parameter, TEM berkemampuan untuk mengubah perbesaran dengan cara

memodifikasi jumlah arus yang mengalir melalui kumparan, lensa quadrupole

atau lensa hexapole.

Secara umum TEM terdiri dari tiga tahap lensing. Tiga tahapan itu adalah lensa

kondensor, lensa objektif, dan lensa proyektor. Lensa kondensor bertanggung

jawab untuk pembentukan balok primer, sedangkan fokus lensa objektif datang

melalui sampel itu sendiri (dalam STEM mode pemindaian, ada juga lensa

objektif atas sampel untuk membuat konvergen insiden berkas elektron). Lensa

proyektor digunakan untuk memperluas sinar ke layar fosfor atau perangkat

pencitraan lain, seperti film. Pembesaran TEM berasal dari rasio jarak antara

spesimen dan lensa objektif. Selain itu, lensa Quad dan hexapole digunakan untuk

koreksi distorsi balok asimetris, yang dikenal sebagai astigmatisme.

29

4. Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS)

Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS) merupakan metode yang digunakan

untuk dapat mengetahui besar energi band gap suatu material. Energi band gap

merupakan besar energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron dari pita

valensi ke pita konduktansi dan menjadi salah satu informasi yang diperlukan

apakah suatu bahan dapat dijadikan sebagai fotokatalis atau tidak. Suatu bahan

dapat berfungsi sebagai katalis jika diiluminasi dengan foton yang memiliki

energi yang setara atau lebih dari energi band gap hυ ≥ Eg bahan yang dianalisis.

Induksi oleh sinar tersebut akan menyebabkan terjadinya eksitasi elektron (dari

pita valensi ke pita konduksi) dalam bahan semikonduktor (Richardson, 1989).

Energi band gap yang dianalisis menggunakan instrumen Diffuse Reflectance

Spectrophotometer UV-Visible. Hasil analisis yang diperoleh dari penggunaan

metode ini adalah data berupa spektrum yang menggambarkan hubungan antara

absorbansi sampel dengan panjang gelombang serta hubungan persentase

reflektan dengan panjang gelombang. Penentuan energi band gap dilakukan

dengan menggunakan hubungan Tauc (Chantharasupawong, et al., 2012 dan

Chavan, et al., 2010) yang memiliki persamaan :

α.h.v hv-Eg n

............................................(3)

dimana α merupakan koefisien absorbsi, A adalah konstanta yang bergantung pada

struktur pita dan indeks bias material, h adalah konstanta Planck, v adalah

frekuensi, Eg adalah energi band gap dan n adalah angka yang nilainya

bergantung pada tipe transisi optik dari pita valensi ke pita konduksi.

30

Berdasarkan tipe transisi optik yang terjadi, nilai n antara lain :

Transisi langsung terijinkan (direct), n = 1

Transisi langsung terlarang (direct forbidden), n = 3

Transisi tidak langsung terijinkan (indirect), n = 4

Transisi tak langsung terlarang (indirect forbidden), n = 6

Nilai koefisien absorbsi dapat diketahui dengan melihat hubungannya dengan

nilai , dimana keduanya memiliki hubungan dengan fungsi Kubelka-Munk

(F(Rꚙ)) seperti yang ditunjukkan pada persamaan 4.

α ( ) -

.............................................(4)

Nilai energi band gap dihitung dengan langkah awal melakukan plotting pada

grafik (αhv)2 terhadap hv untuk tipe transisi direct dan (αhv)

0,5 terhadap hv untuk

tipe transisi indirect kemudian dilakukan ekstrapolasi pada grafik yang memiliki

garis linear hingga mencapati titik nol pada sumbu y. Contoh ekstrapolasi pada

penentuan energi band gap dapat dilihat pada Gambar 12.

31

Gambar 12. Penentuan energi band gap dengan membuat

ekstrapolasi (Joshi et al., 2014).

K. High Performance Liquid Chromatography

High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) merupakan salah satu metode

kimia dan fisikokimia. HPLC termasuk metode analisis terbaru yaitu teknik

kromatografi dengan fasa gerak cairan dan fasa diam cairan atau padat. Ciri khas

dari HPLC adalah penggunaan tinggi dalam mengirim fase gerak ke dalam kolom.

Perlakuan ini dapat meningkatkan laju dan efisiensi pemisahan: Beberapa

kelebihan HPLC antara lain :

32

- mudah dalam pemakaiannya

- memiliki kecepatan analisis dan kepekaan yang tinggi

- memiliki kolom pemisah yang stabil terhadap perubahan yang terjadi pada

sampel

- dapat menghindari terjadinya dekomposisi atau kerusakan bahan yang

dianalisis

- memiliki resolusi yang baik

- dapat digunakan menggunakan bermacam-macam detektor

- kolom dapat digunakan kembali

- mudah melakukan sample recovery

- limbah yang dihasilkan dari penggunaan eluen lebih sedikit (Veronika,R.M,

1999).

Komponen penting dari HPLC dapat dilihat pada diagram blok berikut:

Gambar 13. Komponen alat HPLC.

1. Pompa

Pompa berfungsi untuk mendorong eluent dan sampe masuk ke dalam

kolom.Tekanan pompa normanya berkisar 400-600 bar. Ada dua tipe pompa yang

33

digunakan, yaitu kinerja konstan (constant pressure) dan pemindahan konstan

(constant displacement). Pemindahan konstan dapat dibagi menjadi dua, yaitu:

pompa reciprocating dan pompa syringe. Pompa reciprocating menghasilkan

suatu aliran yang berdenyut teratur (pulsating),oleh karena itu membutuhkan

peredam pulsa atau peredam elektronik untuk, menghasilkan garis dasar (base

line) detektor yang stabil, bila detektor sensitif terhadapan aliran. Keuntungan

utamanya ialah ukuran reservoir tidak terbatas. Pompa syringe memberikan aliran

yang tidak berdenyut, tetapi reservoirnya terbatas.

2. Injektor

Injektor berfungsi untuk memasukkan sampel ke dalam kolom. Injektor dalam

sistem HPLC harus menyediakan volume injeksi berkisar 1-100 mL dengan

reproduktivitas tinggi dan di bawah tekanan tinggi (hingga 4000 psi).

3. Kolom

Kolom atau fase diam berfungsi untuk memisahkan komponen. Keterpaduan

kolom dan eluent bisa memberikan hasil/puncak yang maksimal. Kolom dapat

dibagi menjadi dua kelompok yaitu kolom analitik dan kolom preparatif. Kolom

analitik memiliki diameter 2-6 mm dengan panjang kolom 50-100 cm sementara

kolom preparatif memiliki diameter 6 mm atau lebih besar dengan panjang kolom

25-100 cm. Kolom HPLC biasanya terbuat dari stainlessteel dan dioperasikan

pada suhu kamar maupun pada temperatur tinggi.

4. Detektor

34

Suatu detektor dipakai untuk mendeteksi adanya komponen sampel di dalam

kolom (analisis kualitatif) dan menghitung kadamya (analisis kuantitatif).

Detektor yang baik memiliki sensitifitas yang tinggi, gangguan (noise) yang

rendah, kisar respons linier yang luas, dan memberi respons untuk semua tipe

senyawa. Suatu kepekaan yang rendah terhadap aliran dan fluktuasi temperatur

sangat diinginkan, tetapi tidak selalu dapat diperoleh. Detektor HPLC yang sering

digunakan adalah antara lain detektor UV dan detektor indeks refraksi.Variabel

panjang gelombang dapat digunakan untuk mendeteksi banyak senyawa dengan

range yang lebih luas

5. Rekorder

Rekorder berfungsi untuk merekam dan mengolah data yang masuk (Weiss.J,

1995). Sinyal-sinyal yang ditangkap oleh detektor diteruskan pada komputer

untuk ditampilkan dalam bentuk puncak-puncak kromatogram (Kupiec, 2004).

Mekanisme kerja ringkas dari HPLC yaitu sampel yang dilarutkan dalam solvent

dimasukkan ke dalam aliran fasa gerak dengan cara injeksi, di dalam kolom akan

mengalami pemisahan komponen dengan adanya interaksi antara analit dengan

fase diam. Analit yang interaksinya kurang kuat dengan fase diam akan keluar

dari kolom terlebih dahulu. Sedangkan analit yang interaksinya kuat akan keluar

lebih lama. Setiap komponen yang keluar dari kolom akan dideteksi oleh detektor

kemudian direkam dalam bentuk kromatogram. kromatogram dari beberapa gula

alkohol ditunjukkan pada Gambar 14.

35

Gambar 14. Contoh kromatogram beberapa gula alkohol (Gembrecka et al,

2014).

Dalam penelitian ini, setiap analit diinjeksikan kedalam kolom HPLC dengan

volume 10 µL dan waktu analisis selama 15 menit. Kromatogram gula-gula

alkohol seperti eritritol, xylitol, sorbitol dan manitol kemudian monosakarida

seperti glukosa dan fruktosa muncul pada waktu retensi kurang dari 24 menit

sedangkan sukrosa, maltitol, dan maltosa kromatogramnya muncul pada waktu

retensi antara 28-38 menit (Grembecka et al., 2014).

36

III. METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik-Fisik Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung. Analisis

keasaman (FTIR) dilakukan di Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi Badan Tenaga

Nuklir Nasional, Serpong. Analisis struktur kristal (XRD) dilakukan di Pusat

Sains dan Teknologi Bahan Maju, Badan Tenaga Nuklir Nasional, Serpong.

Analisis morfologi katalis (TEM) dilakukan di Laboratorium Anorganik

Universitas Gadjah Mada. Analisis energi band gap (DRS) dilakukan di

Laboratorium Kimia Analisis Universitas Indonesia. Analisis hasil konversi

nanoselulosa menjadi gula alkohol menggunakan HPLC dilakukan di

PT. Saraswanti Indo Genetech (SIG) Bogor. Penelitian ini dilakukan dari bulan

Maret 2018 sampai dengan bulan Juni 2018.

B. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan adalah Fourier Transform Infrared Spectrophotometer

(FTIR) tipe SHIMADZU PRESTIGE 21, X-Ray Diffractometer (XRD) tipe

Miniflex 600 Rigaku, Transmission Electron Microscope (TEM) tipe JEOL JEM

37

1400, Diffuse Reflectance Spectrophotometer (DRS) tipe Shimadzu UV-2450,

High Performance Liquid Chromatography (HPLC) tipe Waters Breeze RID-

PDA, alat ultrasonikasi tipe Bandelin Sonorex Technik, heat magnetic strirrer

tipe Stuart heat-stir CB162 , freeze dryer tipe ModulyoD Freeze Dryer, lampu UV

125 Watt merek Solar Glo, oven, freezer, neraca digital, sentrifuge, mortar agate,

desikator, reaktor uji katalitik, termometer, spatula, botol dan selang infus serta

peralatan gelas.

Bahan-bahan yang digunakan adalah nikel nitrat (Ni(NO3)2 .6H2O), tembaga

nitrat (Cu(NO3)2.3H2O), feri nitrat (Fe(NO3)3.9H2O), kulit pisang, akuades,

pektin, amoniak, piridin, kertas saring, indikator pH, gas hidrogen, NaOH,

NaClO2 dan HNO3..

C. Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap yang dimulai dengan isolasi

selulosa dari kulit pisang, pembuatan nanoselulosa, sintesis nanokomposit yang

dilanjutkan dengan karakterisasinya, konversi nanoselulosa melalui reaksi

fotokatalisis dan analisis hasil konversi.

1. Isolasi Selulosa dari Kulit Pisang

Isolasi selulosa dimulai dengan cara memotong kulit pisang menjadi ukuran yang

lebih kecil, kemudian dijemur hingga kering. Proses pengeringan ini dilanjutkan

dengan penggilingan sehingga didapatkan serbuk kulit pisang berwarna coklat

kehitaman. Bubuk yang diperoleh diambil sebanyak 50 gram dan dimasukkan

dalam labu bulat dan ditambahkan larutan NaOH 4%. Campuran tersebut

38

direfluks pada suhu 100-120 °C selama 2 jam. Hasil dari proses refluks tersebut

kemudian disaring dan dicuci dengan akuades sebanyak 4 kali untuk memisahkan

lignin dan hemiselulosa. Setelah itu, proses bleaching dilakukan dengan cara

memasukkan 60 gram bubuk selulosa pada labu bulat dan ditambahkan 400 mL

larutan NaClO2 5,12% dan larutan buffer asetat pH 5, lalu direfluks pada

temperatur 110-130 °C selama 4 jam. Hasil refluks yang diperoleh kemudian

didinginkan dan dicuci dengan akuades hingga padatan putih selulosa diperoleh.

Selulosa yang diperoleh kemudian dikeringkan menggunakan freeze-dryer selama

24 jam (Zain et al., 2014; Shankar and Jong-Whan, 2016).

2. Pembuatan Nanoselulosa

Nanoselulosa dibuat dengan cara menyiapkan bubuk selulosa sebanyak 10 gram

dan dimasukkan dalam labu bundar bervolume 1 L dan ditambahkan larutan

HNO3 50% . Campuran tersebut kemudian disonikasi selama 25 jam lalu

direfluks selama 45 menit pada suhu 60 °C. Proses selanjutnya yaitu penambahan

akuabides sebanyak 200 mL pada larutan yang telah direfluks kemudian

didinginkan. Sampel yang sudah didinginkan kemudian disentrifugasi selama 15

menit dengan kecepatan 3500 rpm. Proses pencucian kemudian diulangi

menggunakan akuabides hingga pH cairan mendekati 7. Larutan selulosa

dikeringkan kembali dengan freeze dryer. Nanoselulosa yang diperoleh disimpan

pada suhu 4 °C sebelum digunakan ( Zain et al., 2014 dan Shankar Rhim, 2016 ).

39

3. Sintesis Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4

Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 disintesis dengan tahap awal yaitu melarutkan 8

gram pektin dengan 400 mL akuades menggunakan heat magnetic stirrer pada

suhu ruang selama ± 2 jam hingga terbentuk larutan yang homogen. Larutan

amoniak pekat ditambahkan pada larutan pektin tersebut sebanyak 40 mL hingga

pH larutan 11. Perlakuan selanjutnya yaitu penambahan secara bersamaan dan

perlahan larutan nikel nitrat 1,38 gram dalam 85 mL akuades, tembaga nitrat

0,918 gram dalam 75 mL akuades dan larutan feri nitrat 6,827 dalam 400 mL

akuades pada larutan pektin sambil diaduk hingga terbentuk larutan yang

homogen. Larutan berisi logam, pektin dan amoniak tersebut dipanaskan pada

temperatur 70-80 °C sampai terbentuk gel. Gel yang terbentuk dikeringkan selama

24 jam dengan alat freeze dryer. Padatan nanokomposit yang terbentuk

dikalsinasi pada suhu 600 °C selama 11 jam. Kalsinasi dilakukan melalui

beberapa tahap. Tahap pertama dilakukan pemanasan dari suhu ruang (temperatur

30 °C) hingga mencapai suhur 120 °C dengan kenaikan 2 °C /menit, kemudian

ditahan selama 2 jam. Tahap kedua, temperatur dinaikkan dari temperatur 120 °C

sampai temperatur 350 °C dan ditahan selama 2 jam. Selanjutnya, temperatur

dinaikkan kembali menjadi 600 °C kemudian ditahan lagi selama 2 jam. Setelah

suhu maksimal tercapai, proses kalsinasi dihentikan dan didiamkan sampai

kembali pada suhu kamar. Bubuk nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 yang diperoleh

selanjutnya digerus sampai halus dengan mortar agate kemudian ditimbang

(Djayasinga and Situmeang, 2015)

40

4. Karakterisasi Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4

a. Analisis Keasaman Nanokomposit

Situs asam secara kuantitatif ditentukan dengan metode gravimetri melalui proses

kemisorpsi basa piridin. Metode gravimetri dilakukan dengan menyiapkan wadah

kosong yang sudah diketahui massanya kemudian diisi dengan 0,1 gram serbuk

nanokomposit dan dimasukkan ke dalam desikator yang telah divakumkan selama

2-3 jam untuk menghilangkan udara didalamnya. Pada bagian bawah wadah berisi

nanokomposit tersebut diletakkan wadah berisi basa piridin kemudian ditutup

rapat dan dibiarkan selama 24 jam. Setelah 24 jam, nanokomposit yang telah

mengadsorpsi basa piridin dikeluarkan dan didiamkan di tempat terbuka selama 2

jam agar basa yang terikat secara adsorbsi fisika terlepas kembali. Wadah tersebut

ditimbang kembali, dimana selisih berat katalis tersebut merupakan banyaknya

basa yang teradsorpsi pada permukaan nanokomposit.

Penentuan jenis situs asam Bronsted-Lowry dan situs asam Lewis dilakukan

secara kualitatif dengan menggunakan alat FTIR. Sampel katalis yang telah

mengadsorpsi basa adsorbat dicampur dengan KBr, dengan perbandingan 1:50

atau 1:100. Kemudian sampel yang sudah dicampur dengan KBr dibentuk

menjadi tablet, lalu dimasukkan ke dalam vessel sampel. Setelah itu sampel

diukur menggunakan FTIR pada daerah bilangan gelombang 1200–2100 cm-1

(Rodiansono dkk, 2007)..

41

a. Analisis Struktur Kristal Nanokomposit

Struktur kristal diidentifikasi mengunakan alat X-ray Difractometer(XRD).

Struktur kristal ditentukan dengan mengambil data 3-4 puncak hasil analisis yang

memiliki intensitas tertinggi dan dibandingkan dengan standar data difraktogram

yang diterbitkan oleh JCPDF dalam program PCPDF win 1997. Ukuran partikel

nanokomposit dihitung menggunakan persamaan Scherrer (Cullity,1978).

b. Analisis Morfologi Nanokomposit

Penentuan morfologi dilakukan menggunakan alat Transmission Electron

Microscope (TEM). Sampel nanokomposit dipersiapkan sampai ketebalan 20 µm.

Selanjutnya sampel ditembak dengan ion Argon sampai berlubang dan berkas

yang menembus sampel akan dibaca oleh detektor kemudian data diolah menjadi

gambar (Bendersky and Gayle, 2001).

c. Analisis Energi Band Gap

Energi band gap ditentukan dengan menentukan panjang gelombang serapan

maksimum menggunakan UV-Vis Reflectance Spectrophotometer, kemudian

ditentukan besar energi band gap dengan satuan eV.

5. Uji Katalitik Nanokomposit

a. Konversi Nanoselulosa menjadi Gula Alkohol

Nanoselulosa seberat 0,5 gram dicampurkan ke dalam gelas kimia berisi 100 mL

akuades. Larutan nanoselulosa ditambahkan dengan nanokomposit

42

Ni0,55Cu0,45Fe2O4 sebanyak 0,1 gram dan dialirkan gas hidrogen. Lampu UV

dipasangkan dengan jarak 10-15 cm ke permukaan reaktor (Manurung et al,

2015). Kekuatan energi lampu UV yang digunakan sebesar 125 W. Variasi

lamanya waktu radiasi sinar UV yaitu 15, 30, 45 dan 60 menit. Sampel diambil

sebanyak 10 mL dari tiap variasi waktu penyinaran untuk dianalisis secara

kualitatif dan kuantitatif untuk melihat kandungan gula alkohol dalam sampel.

Rancangan reaktor konversi ditunjukkan pada Gambar 15.

Gambar 15. Rancangan Reaktor Konversi. 1.Tabung gas hidrogen; 2. Selang

penghantar gas hidrogen; 3. Reaktor konversi; 4. Lampu UV;

5. Wadah larutan nanoselulosa dan nanokomposit; 6. Pengaduk.

b. Analisis Hasil Konversi Nanoselulosa

Hasil konversi nanoselulosa yang telah diperoleh kemudian dianalisis untuk

mengetahui kandungan gula alkohol yang terkandung dalam larutan hasil

konversi. Pada uji kualitatif, larutan hasil konversi nanoselulosa dianalisis

menggunakan reagen Fehling untuk melihat adanaya gula reduksi yang terbentuk.

Pada uji kuantitatif, sampel diuji menggunakan reagen DNS (3,5 dinitrosalicylic

acid) dengan cara mencampurkan 1 ml larutan sampel dengan 1 mL reagen DNS .

Campuran keduanya kemudian dipanaskan menggunakan penangas air selama 10

43

menit untuk melihat perubahan warna campuran dan ditentukan kadar glukosa

yang terbentuk menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang

540 nm. Sampel dengan kandungan glukosa paling tinggi kemudian dianalisis

dengan High Performance Liquid Chromatography (HPLC) untuk melihat

konsentrasi gula alkohol yang terdapat pada sampel tersebut.

69

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan yaitu :

1. Selulosa berukuran nano telah berhasil dibuat dengan ukuran partikel 20,81

nm dan penggunaan pektin sebagai agen pengemulsi terbukti dapat

menghasilkan nanokomposit

2. Hasil analisis struktur nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 menunjukkan bahwa

fasa kristalin yang dominan yaitu NiFe2O4 dan CuFe2O4 dengan ukuran

kristal yaitu 34,57 nm.

3. Situs asam Lewis mendominasi pada permukaan nanokomposit

Ni0,55Cu0,45Fe2O4

4. Jumlah situs asam pada nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 yaitu 1,42 mmol

piridin/ gram nanokomposit.

5. Nilai energi band gap dari nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 sebesar 1,99 eV.

Hal ini menandakan bahwa nanokomposit tersebut dapat bekerja di bawah

pengaruh sinar tampak dan sinar UV.

6. Hasil analisis morfologi nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 menunjukkan

terbentuknya struktur yang menjadi ciri khas dari spinel ferrite dengan ukuran

rata-rata sebesar 30,89 nm.

70

7. Nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4 memiliki aktivitas katalitik untuk

mengkonversi nanoselulosa dengan persentase nanoselulosa terkonversi

paling besar yaitu 26 % pada waktu konversi 45 menit.

8. Konversi nanoselulosa menggunakan nanokomposit Ni0,55Cu0,45Fe2O4

terbukti menghasilkan gula reduksi yang ditandai dengan terbentuknya

endapan merah bata pada uji kualitatif menggunakan reagen Fehling.

9. Hasil uji kuantitatif pada larutan hasil konversi menggunakan reagen DNS

menunjukkan terbentuknya glukosa dengan konsentrasi terbesar yaitu 125,14

ppm pada waktu konversi 15 menit.

10. Berdasarkan hasil uji menggunakan HPLC, diketahui bahwa gula alkohol

sorbitol belum terdeteksi pada larutan hasil konversi.

B. SARAN

Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, maka pada penelitian selanjutnya

disarankan untuk :

1. Memastikan gas H2 yang mengalir selama proses konversi stabil pada

masing-masing larutan nanoselulosa yang akan dikonversi.

2. Menggunakan alat ukuran intensitas cahaya untuk memastikan cahaya yang

berasal dari lampu mengenai larutan nanoselulosa yang akan dikonversi.

3. Memilih larutan hasil konversi yang memiliki kandungan glukosa terendah

untuk analisis kandungan gula alkohol menggunakan HPLC.

4. Menggunakan sinar tampak saat proses konversi nanoselulosa.

71

DAFTAR PUSTAKA

A. Kumar, A. Mukasyan and E. Wolf. 2010. Impregnated Layer Combustion

Synthesis Method for Preparation of Multicomponent Catalysts for The

Production of Hydrogen from Oxidative Reforming of Methanol. Applied

Catalysis A. 372(2):175-183.

Anand, A., Kulkarni, R.D., Gite, V.V. 2012. Preparation and Properties of Eco-

Friendly Two Pack PU Coatings Based on Renewable Source (Sorbitol)

and Its Property Improvement by Nano ZnO. Progress in Organik

Coatings. 747(4): 764-767.

Bar, A. 1991. Xylitol Alternative Sweetener 2nd Edition. Marcel Dekker, Inc.

Hongkong. Pp. 349-376.

Bendersky, L.A and Gayle, F.W. 2001. Electron Diffraction Using Transmission

Electron Microscopy. Journal of Research of The National Institute of

Standards and Technology. 106(6): 997-1012.

Brown, J.P and Dodds, M.W. J. 2008. Dental Caries and Associated Risk Factors.

In: Cappelli Dp and Mobley CC. Prevention and Clinical Oral Health

Care. MO: Elsevier/Mosby. St.Louis. Pp 49-53.

Cahyadi, W. 2006. Bahan Tambahan Pangan. Bumi Aksara. Jakarta. Hal. 52.

Chandel, A.K and Silverio da Silva, S. 2012. D-Xylitol: Fermentative Production,

Application and Commercialization. Springer Science & Business Media.

New York. Pp. 41.

Chantarasupawong, P., Reji, P., Tamio, E., Jayan, T. 2012. Enhanced

Optical Limiting in Nanosized Mixed Zinc Ferrites. Applied Physics

Letters. 100(22108): 1-4.

Chavan, S., Suvarna, D., Sandhya, B., Vipul, J., Laxmikant, B., Sunil, P. 2017.

Isolation of Pectin From Orange Peel and Its Use as Binder in Tablet

Formation. World Journal of Pharmacy and Pharmaceutial Sciences.

6(4):1964-1969.

72

Chavan, S.M., M.K. Babrekar, S.S More, and K.M. Jadhav. 2010. Structural and

Optical Properties of Nanocrystalline Ni-Zn Ferrite Thin Films. Journal

of Alloys and Compounds. 507: 21-25.

Chen, W., H. Yu, Y. Liu and Y. Hai . 2011. Individualization of Cellulose

Nanofibers From Wood Using High-Intensity Ultrasonication Combined

With Chemical Pretreatments. Carbohydrate Polymers. 83(4): 1804-1811.

Chitraningrum, N. 2008. Sifat Mekanik dan Termal pada Bahan Nanokomposit

Epoxy-clay Tapanuli. (Skripsi). Departemen Fisika. FMIPA. UI. Depok.

Hal. 23-27.

Corma, A., Iborra, S., Velty A. 2007. Chemical Routes for The Transformation

of Biomass Into Chemicals. Chemical Reviews. 107:2411-2502.

Costa, L. A. D. S., A. F. Fonseca, F. V. Pereira, and J. I. Druzian. 2015.

Extraction and Characterization of Cellulose Nanocrystals From Corn

Stover. Cellulose and Chemistry Technology. 49(2): 127-133.

Crocker, Mark and Crofcheck, Czarena. 2006. Energia: Biomass Conversion to

Liquid Fuels and Chemical. University of Kentucky. Lexington. Pp. 17.

Cullity, B.D. 1978. Element of X-ray Diffraction 2nd Edition. Addison-Wesley

Publishing Company Incorporation. Philippines. Pp. 397-398.

Dekker, M. 2001. Alternative Sweeteners 3rd Edition, Edited by Lyn O'Brien-

Nabors. CRC Press. New York. Pp. 354-356.

Djayasinga, R and Situmeang, R. 2015. Preparation and Characterization of

Nanosize Spinel Ni0,9Cu0,1Fe2O4 Using Pectin as Binding Agent.

Proceedings of IConSSE FSM SWCU. Pp. 48-55.

Di Paola A, Garcia-Lopez E, Marci G, Palmisano L. (2012). A Survey of

Photocatalytic Materials for Environmental Remediation. Journal of

Hazardous Materials. 211-212: 3-29.

Faungnawakij. K., Shimoda. N., Fukunaga. T., Kikuchi. R., Eguchi. K. 2009.

Crystal Structure and Surface Species of CuFe2O4 Spinel Catalysts in

Steam Reforming of Dimethyl Ether. Applied Catalysis B. 92:341-350.

Fengel, D and Wegener, G. 1984. Wood, Chemistry, Ultrastructure, Reactions.

Waster & Grugter. New York. Pp. 38-39.

Frenzer, G and Maier, W. F. 2006. Amorphorous Pourous Mixed Oxides Sol-Gel

Ways to a Highly Versatile Class of Materials and Catalysts. Annual

Review of Materials Reseach. 36:281-331.

73

Friedel, W.L. 2002. Encyclopedia of Industrial Chemistry : Carbohydrated as

Organic Raw Materials. Technische Universitast Darmstadt. Darmstadt.

Pp. 588.

Fukuoka, A and Dhepe, P.L. 2006. Catalytic Conversion of Cellulose Into Sugar

Alcohols. Angewandte Chemie. 45:5161-5163.

Fukuoka, A., Dhepe, P., Hara, K., Ito, Y., Kobayasi, H. 2008. Synthesis of

Sugar Alcohols by Hydrolytic Hydrogenation of Cellulose Over Supported

Metal Catalysts. Green Chemistry. 13(2):326-333.

Gao, N., Liu, S., Han, Y., Xing, C., Li, A. 2015. Steam Reforming Of Biomass

Tar for Hydrogen Production Over NiO Ceramic Foam Catalyst.

International Journal of Hydrogen Energy. 40:7983-7990.

Grembecka, ., Lebiedzińska, ., Szefer, P. 4. Simultaneous Separation and

Determination of Erythritol, Xylitol, Sorbitol, Mannitol, Maltitol,

Fructose, Glucose, Sucrose And Maltose In Food Products by High

Performance Liquid Chromatography Coupled to Charged Aerosol

Detector. Microchemical Journal. 117:77-82.

Hadyawarman. 2008. Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan

Transparan Menggunakan Metode Simple Mixing. Jurnal Nanosains dan

Nanoteknologi. 1(1):14-21.

Hasdinawani, J.N., Azlina, H.N., Norita, H., Bonnia, N.N., Ratim, S., Ali,E.S.

2016. Synthesis of ZnO Nanostructures Using Sol-Gel Method. Procedia

Chemistry. 19:211-216.

Hernawati dan A. Aryani. 2007. Kajian Sifat Fisik dan Kimia Tepung Kulit

Pisang Hasil Pengeringan Oven dan Jemur. FPMIPA Universitas

Pendidikan Indonesia. Bandung. Hal. 15-16.

Iftimie, N., Rezlescu, E., Popa, P.D., and Rezlescu, N. 2006. Gas Sensitivity of

Nanocrystalline Nickel Ferrite. Journal of Optoelectronics and Advanced

Materials. 8(3):1016-1018.

Jiang, Chengjun. 2014. Hydrolytic Hydrogenation of Cellulose to Sugar Alcohols

by Nickel Salts. Cellulose Chemistry and Technology. 48(1-2) :75-78.

Johnson, E.L., dan Stevenson, R. 1991. Dasar-Dasar Kromatografi Cair.

Penerbit ITB. Bandung. Hal. 12-16.

Joshi,S., Manoj, K., Sandeep, C., Geetika, S., Mukesh, J., V.N, S. 2012.

Structural, Magnetic, Dielectric and Optical Properties of Nickel Ferrite

Nanoparticles Synthesized by Co-Precipitation Method. Journal of

Molecular Structure. 1076:55-62.

74

Kasapoglu, N., A. Baykal, M. S. Toprak, Y. Koseoglu, and H. Bayrakdar. 2007.

Synthesis and Characterization of NiFe2O4 Nano-Octahedrons by

Edtaassisted Hydrothermal Method. Turkish Journal of Chemistry. 31:

659-666.

Kobayashi, H., Yukiko, I., Tasuku, K., Yuto, H., Paresh L, D., Koji, K., Kenji, H.,

Atsushi, F. 2011. Synthesis of Sugar Alcohols by Hydrolytic

Hydrogenation of Cellulose Over Supported Metal Catalysts. Green

Chemistry. 13:326-333.

Kupiec, Tom. 2004. Quality-Control Analytical Methods: High-Performance

Liquid Chromatography. International Journal of Pharmaceutical

Compounding. 8(3):223-227.

Kurniawan. 2014. Studi Pengaruh Variasi Suhu Kalsinasi Terhadap Kekerasan

Bentuk Morfologi, dan Analisis Porositas Nanokomposi CaO/SiO2 Untuk

Aplikasi Bahan Biomaterial. Jurnal Pendidikan Fisika dan Aplikasinya.

Universitas Negeri Surabaya. 4(2): 23-26.

Labconco. 1996. Manual Book of Freeze Dry. USA. Pp 1-2.

Lambert C.K and Gonzalez, R.D. 1998. The Importance of Measuring The Metal

Content of Supported Metal Catalysts Prepared By The Sol Gel Method.

Applied Catalysis A: General. 172: 233-239.

Latununuwe, A., Setiawan, A., Lubis, P., Yulkifli, Winata, T., dan Sukirno. 2008.

Penumbuhan Nanokatalis Co-Fe dengan Metode Sputtering (online).

http://file.upi.edu. Diakses pada 20 Oktober 2017.

Lawrencekok. 2011. Glucose Assay using Colorimetry.

http://lawrencekok.com/2011/06/ib-biology-enzyme-kinetics-sucrose.html.

Diakses pada 16 November 2018.

Lecloux, A.J and Pirard, J.P. 1998. Surface Function High Temperature Catalysts

Trough Sol-Gel Synthesis. Journal of Non-Crystalline Solids. 225: 146-

152.

Lee, Koon-Yang. 2018. Nanocellulose and Sustainability : Production,

Properties,Application and Case Studies. CRC Press. London. Pp 72-74.

Liherlinah., Abdullah, M. dan Khairurrijal. 2009. Sintesis Nanokatalis

CuO/ZnO/Al2O3 Untuk Mengubah Metanol Menjadi Hidrogen Untuk

Bahan Bakar Kendaraan Fuel Cell. Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi.

1:90-95.

Lim, D.J., Crittenden, J. And Ravannele, R. 2011. The Conversion of Cellulose

Into Sorbitol Over Alumina-Supported Platinum Catalyst. Georgia Tech

Environmental Engineering Research Internship Program. 1:1-28.

75

Liu, Q., Q. Zhang, J. E. Mark and I. Noda. 2009. A Novel Biodegradable

Nanocomposite Based On Poly (3-Hydroxybutyrate-Co-3 Hydroxy

hexanoate) And Silylated Kaolinite/Silica Core–Shell Nanoparticles.

Applied Clay Science. 46: 51-56.

Liu, Y., Chen, L., Wang, T., Xu, Y., Zhang, Q., Ma, L., Liao, Y., and Shi, N.

2014. Direct Conversion of Cellulose Into C6 Alditols Over Ru/C

Combined with H+ - Released Boron Phosphate in an Aqueous Phase.

Royal Society of Chemistry Advances. 4:52402-52409.

Maensiri, S., C. Masingboon, B. Bonochom and S. Seraphin. 2007. A Simple

Route to Synthesize Nickel Ferrite (NiFe2O4) Nanoparticles Using Egg

White. Scripta Materialia. 56: 797-800.

Manova, E., Tsoncheva, T., Estournes, C., Paneva, D., Tenchev, K., Mitov, I., and

Petrov, L. 2005. Nanosized Iron And Iron-Cobalt Spinel Oxides As

Catalysts for Methanol Decomposition. Applied Catalyst A General.

300: 170-180.

Malvino, A.P. 1989. Aproksimasi Rangkaian Semi Konduktor (Pengantar

Transistor Rangkaian Terpadu). Erlangga. Jakarta. Hal. 487-494.

Manurung, P., Rudi, S, Ediman, G., I. Pardede. 2015. Synthesis and

Characterization of Titania-Rice Husk Silica Composites as Photocatalyst.

Indonesian Journal Chemistry. 15: 38-40.

Nugroho, A.E. 2009. Manggis (Garcinia mangostana L.) : Dari Kulit Buah Yang

Terbuang Hingga Menjadi Kandidat Suatu Obat. Universitas Gadjah

Mada. Yogyakarta. Hal. 38-40.

Nogueira, N.A.S., Utuni, V.A.S., Silva, Y.C., Kiyohara, P.K., Vasconcelos, I.F.,

Miranda, M.A.R., Sasaki, J.M. 2015. X-Ray Diffraction and Mossbauer

Studies on Superparamagnetic Nickel Ferrite (NiFe2O4) Obtained by The

Proteic Sol-Gel Method. Material Chemistry and Physics. 163:402-406.

Peng, B. L., Dhar, N., Liu H.L., K. C. Tam. 2011. Chemistry Applications of

Nanocrystalline Cellulose and Its Derivate : A Nanotechnology

Perspective. The Canadian Journal of Chemical Engineering. 89: 1191-

1206.

Pinna, F. 1998. Supported Metal Catalyst Preparation. Catalysis Today.

41(1):129-137.

Puspawati, S., Wagiman., Makhmudun, A., Darmawan, A.N., Haslianti. 2015.

The Production of Bioethanol Fermentation Substrate From Eucheuma

Cottonii Seawed Through Hydrolysis by Celullose Enzyme. Agriculture

and Agricultural Science Procedia. 3:200-205.

76

Putera, D.D. 2008. Sintesis Fotokatalisis CuO/ZnO untuk Konversi Metanol

Menjadi Hidrogen. (Skripsi). Program Studi Kimia Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung. Bandung. Hal

69-70.

Ramayanti, S dan Purnakarya, I. 2013. Peran Makanan Terhadap Terjadinya

Karies Gigi. Jurnal Kesehatan Masyarakat. 7(2):89-93.

Ribeiro, S.L., Juan, J.D., Jose, J.M.O., M.Fernando, R.P. 2017. Carbon Supported

Ru-Ni Bimetallic Catalysts for The Enhanced One-Pot Conversion Of

Cellulose to Sorbitol. Applied Catalysis B: Environmental. 217: 265-274.

Richardson, T.J. 1989. Principle of Catalyst Development. Plenum Press. New

York and London. Pp.25-26.

Rodiansono, W., Trisunaryanti and Triyono. 2007. Pembuatan, Karakterisasi dan

Uji Aktifitas Katalis Nimo/Z Dan Nimo/Z-Nb2O5 Pada Reaksi

Hidrorengkah Fraksi Sampah Plastik Menjadi Fraksi Bensin. Berkala

MIPA. 17: 43-54.

Rcyzkowski, J. 2001. Infrared Spectroscopy In Catalysis. Catalysis Today.

68:263-381.

Sari, S. Karlina. 2016. Konversi Selulosa Menjadi Gula Alkohol Menggunakan

Katalis LaCr0,7Mo0,3O3±δ. (Skripsi). Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Lampung. Bandar Lampung. Hal. 32-33.

Shankar, Shiv and Jong-Whan, Rhim. 2016. Preparation of Nanocellulose from

Micro-Crystalline Cellulosa: The Effect On The Performance And

Properties Of Agar-Based Composite Films. Carbohydrate Polymers.

135:18-26.

Sjostrom, E. 1981. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. Academic

Press. New York. Pp.122-123.

Sridhar Rapolu, Dachepalli Ravinder, K.Vijaya Kumar. 2012. Synthesis and

Characterization of Copper Substituted Nickel Nano-Ferrites by Citrate-

Gel Technique. Advances in Materials Physics and Chemistry. 2:192-199.

Sroda, R. 2010. Nutrition for a Healthy Mouth 2nd Edition. Lippincots Wiliams

and Wilkins. Baltimore. 45-46.

Streetman, B.G and Banerjee, S. 2006. Solid State Electronic Devices 6th

Edition. Pearson. London. Pp.106.

77

Suri, A., Yuniarti, S., Rumondang, B. 2013. Pengaruh Lama Fermentasi

Terhadap Kadar Bioetanol Dari Fermentasi Glukosa Hasil Hidrolisis

Selulosa Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis guineensis jack) Dengan

HCl 30% Menggunakan Ragi Roti. Jurnal Saintia Kimia. 1(2):1-7.

Susanti, R. 2017. Uji Aktivitas Katalis Nanokomposit Ni0,5Cu0,5Fe2O4

Dalam Mengkonversi Nanoselulosa menjadi Gula Alkohol Yang

Diiradiasi Sinar UV. (Skripsi). Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam Universitas Lampung. Bandar Lampung. Hal. 45-60.

Swoboda, A. R., and G. W. Kunze. 2006. Infrared Study of Pyridine Adsorbed

on Montmorillonite Surface. Texas Agricultural Experiment Station.

13:277-288.

Tibolla, H., F. M. Pelissari, and F. C. Menegalli. 2014. Cellulosa Nanofibers

Produced from Banana Peel by Chemical and Enzymatic Treatment.

LWT- Food Science and Technology. 59 (2) : 1311-1318.

Van, D., Geboer, J., Dusselier, Zhang, L., Van, T. G., Jacobs, P., and Sels, B.

Selective Bifunctional Catalytic Conversion of Cellulose Over Reshaped

Ni Particles at The Tip Of Carbon Nanofibers. Chemical Sustainable

Chemistry. 3: 698-701.

Veronika R. Meyer. 1999. Practical High Performance Liquid Chromatography

3rd Edition. John Wiley & Sons. New York. Pp.96-97.

Widegren, J., Finke, R., and Mol, J. 2003. Preparation of A Multifunctional Core-

Shell Nanocatalyst and Its Characterization by Hrtem. Journal of

Molecular Catalysis A: Chemical. 191: 187.

Wu, Y., and Wang, X. 2011. Preparation And Characterization of Single-Phase

Α-Fe2O3 Nano-Powders by Pechini Sol–Gel Method. Materials Letters.

65: 2062-206.

Zain, S.K., Lee, H.V., and Hamid, S.B.A. 2014. Conversion of Lignocellulosic

Biomass to Nanocellulose: Structure and Chemical Process. The Scientific

World Journal. 11: 20.

Zaki, M.I., Hasan, M.A., Al-Sagheer, F.A., and Pasupulety, L. 2001. In situ FTIR

Spectra Of Pyridine Adsorbed On SiO2–Al2O3, TiO2, ZrO2, and CeO2

General Considerations for The Identification of Acid Sites on Surfaces of

Finely Divided Metal Oxides. Colloids and Surfaces A: Physicochemical

and Engineering Aspects. 190(3): 261-274..