UJI AKTIVITAS KATALIS NANOKOMPOSIT Ni0,5Cu0,5Fe2O4 DALAMMENGKONVERSI NANOSELULOSA MENJADI GULA ALKOHOL

YANG DIIRADIASI SINAR UV

(Skripsi)

Oleh

Renita Susanti

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG2017

ABSTRAK

UJI AKTIVITAS KATALIS NANOKOMPOSIT Ni0,5Cu0,5Fe2O4 DALAMMENGKONVERSI NANOSELULOSA MENJADI GULA ALKOHOL

YANG DIIRADIASI SINAR UV

Oleh

Renita Susanti

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas katalis nanokompositNi0,5Cu0,5Fe2O4 dalam konversi nanoselulosa menjadi gula alkohol. NanokatalisNi0,5Cu0,5Fe2O4 dipreparasi menggunakan metode sol-gel dengan pektin sebagaiagen pengemulsi dan dikalsinasi pada temperatur 600oC. Uji aktivitas katalisdilakukan melalui konversi nanoselulosa menjadi gula alkohol dengan bantuanradiasi sinar UV pada variasi waktu penyinaran 30, 45, dan 60 menit.Karakterisasi dengan XRD menunjukkan terbentuknya nanokatalisNi0,5Cu0,5Fe2O4 dengan adanya fasa CuFe2O4, NiFe2O4 yang saling bertumpangtindih. Ukuran rata-rata partikel dihitung dengan persamaan Scherrer sebesar 14,9nm. Analisis keasaman dengan metode gravimetri menunjukkan bahwa katalismemiliki keasaman 1,931 mmol piridin/g katalis. Analisis dengan FTIRmembuktikan bahwa situs asam Lewis merupakan situs asam yang dominanditunjukkan oleh serapan pada bilangan gelombang 1591,27 cm-1. Hasil analisismorfologi katalis dengan metode TEM menunjukkan katalis memiliki ukuranrata-rata sebesar 18,9 nm dengan morfologi yang cukup terdistribusi secara meratameski masih terdapat aglomerasi. Analisis menggunakan KCKT mengungkapkanbahwa katalis mampu mengkonversi nanoselulosa menjadi sorbitol dengan hasiltertinggi diperoleh pada waktu radiasi 60 menit sebesar 4,6 %.

Kata kunci: nanokatalis, pektin, nanoselulosa, gula alkohol, sinar UV.

ABSTRACT

THE ACTIVITY TEST OF Ni0.5Cu0.5Fe2O4 NANOCOMPOSITE INCONVERTING NANOCELLULOSE TO ALCOHOL SUGAR

IRRADIATED BY UV LIGHT

ByRenita Susanti

The purpose of this research was obtain, to know the catalytic activity ofNi0.5Cu0.5Fe2O4 nanocomposite in converting nanocellulose into alcohol sugar.Nanocatalyst Ni0.5Cu0.5Fe2O4 was prepared using sol-gel method with pectin as anemulsifying agent and calcined at the temperature 600°C. It’s activity test wascarried out through conversion of nanoselulose to alcohol sugar irradiated by UVlight with the irradiation time 30, 45, and 60 minutes. Characterization with XRDtechnique indicated the presence of CuFe2O4 and NiFe2O4 as a major phase whichare superimposed confirming the formation of Ni0.5Cu0.5Fe2O4. The averageparticle size calculated by Scherrer method is 14.9 nm. The acidity analysis by thegravimetric method revealed that the acidity of nanocatalyst is 1.931 mmolpyridine / g catalyst. FTIR analysis proved that Lewis acid sites is the dominansite shown on wave number of 1591.27 cm-1. The result of catalyst morphologyanalysis using TEM method showed that the catalyst has average size of 18.9 nmwith fairly distributed morphology evenly although there is still agglomeration.Analysis using HPLC revealed that the catalyst was able to convert nanocelluloseinto sorbitol with the highest yield of 4.6% obtained at 60 minutes of radiation.

Keyword: nanocatalyst, pectin, nanocellulose, alcohol sugar, UV light

UJI AKTIVITAS KATALIS NANOKOMPOSIT Ni0,5Cu0,5Fe2O4 DALAM

MENGKONVERSI NANOSELULOSA MENJADI GULA ALKOHOL

YANG DIIRADIASI SINAR UV

Oleh

Renita Susanti

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

2017

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Utama Jaya pada tanggal 25 Oktober

1995 sebagai anak pertama dari dua bersaudara, yang

merupakan buah hati dari pasangan Bapak Sudiman dan Ibu

Gemi Puspita.

Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri 1 Trimulyo Mataram pada

tahun 2007, dan Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 2 Seputih Mataram

pada tahun 2010. Pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA Wijaya Bandar

Lampung pada tahun 2013. Pada tahun yang sama, Penulis diterima sebagai

mahasiswa Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Lampung.

Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah aktif dalam organisasi Himpunan

Mahasiswa Kimia (HIMAKI) Fakultas MIPA periode 2014-2015 sebagai anggota

Biro Usaha Mandiri (BUM) dan 2015-2016 sebagai anggota Bidang Sains dan

Penalaran Ilmu Kimia (SPIK). Penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia

Dasar, dan Kimia Fisik untuk Mahasiswa Fakultas Pertanian, asisten praktikum

Kimia Dalam Kehidupan dan kimia Fisik untuk Mahasiswa Jurusan Kimia

FMIPA.

PERSEMBAHAN

Segala puji dan syukur kepada Allah Tritungal, denganketulusan hati aku persembahkan karya ini kepada:

Kedua orang tuaku, Bapak Sudiman dan Ibu Gemi Puspitayang telah berjuang untuk mendidik dan membesarkanku,

yang selalu mengasihi, mendukung dan mendoakankeberhasilanku

Adikku tersayang Rio Andrew Permadi dan seluruhkeluarga besar yang selalu mendukung dan mendoakan

sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ini,

Sahabat dan teman-teman yang selalu menemani danmemberikan semangat

Almamater tercinta kimia FMIPA UNILA

MOTTO

Sukses adalah keberhasilan yang dicapai di dalammenggunakan talenta-talenta yang telah Allah beriakan

(Rick Devos)

Janganlah berputus asa. Tetapi jika sampai berputus asa,berjuanglah terus meskipun dalam keputusasaan (Aristoteles)

Ikhlas dalam melakukan segala hal dan selalu bersyukur adalahkunci kebahagiaan (Renita Susanti)

SANWACANA

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat kehadirat Tuhan Yang Maha

Esa atas segala Kasih Karunia-NYA yang tercurah, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul ” Uji Aktivitas Katalis Nanokomposit

Ni0,5Cu0,5Fe2O4 dalam Mengkonversi Nanoselulosa Menjadi Gula Alkohol

yang Diiradiasi Sinar UV”.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana

Sains pada Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Lampung. Dalam pelaksanaan dan penulisan skripsi ini tidak lepas

dari kesulitan dan kendala, namun puji TUHAN karena kuasaNya itu semua dapat

penulis lalui dan juga bantuan serta dorongan semangat dari orang-orang terkasih

di sekitar penulis. Dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih

setulus-tulusnya kepada:

1. Kedua orang tua, Bapak Sudiman dan Ibu Gemi Puspita yang selalu

memberikan semangat dan dukungan moril maupun materi, yang telah

berjuang dan berkorban dengan berpeluh keringat demi penulis, dan tidak

henti-hentinya mendoakan keberhasilan penulis.

2. Bapak Dr. Rudy T.M Situmeang, M.Sc., selaku pembimbing utama yang telah

membimbing, memberikan banyak ilmu pengetahuan, nasihat, arahan, saran

dan kritik yang sangat berarti bagi penulis selama penelitian hingga selesainya

penyusunan skripsi ini.

3. Bapak Prof. Posman Manurung, Ph.D., selaku pembimbing kedua yang telah

memberikan banyak ilmu pengetahuan, gagasan, arahan, bimbingan, saran,

dan motivasi selama penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Prof. Wasinton Simanjuntak, Ph.D., selaku Pembimbing Akademik

yang telah memberikan bimbingan, motivasi dan arahan selama masa kuliah.

5. Ibu Dr. Zipora Sembiring, M.S., selaku pembahas atas semua saran, kritik,

nasihat serta motivasi bagi penulis.

6. Bapak Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T., selaku Ketua Jurusan Kimia

Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

7. Bapak Prof. Warsito, S.Si., D.E.A., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

8. Seluruh dosen dan staf administrasi di Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung yang telah memberikan banyak

ilmu pengetahuan dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi

ini.

9. Adikku satu-satunya Rio Andrew Permadi atas segala doa, semangat, dan

canda tawa untuk penulis.

10. Keempat nenek dan kakek yang selalu memberi doa dan motivasi, semua

Bulek, Om, Adek-adek sepupu yang selalu mendukung, menasehati dan

mendoakan. Satu-satunya Kakakku Ardi Andreas Irawan terimakasih atas

segala nasehat dan sebagai rekan yang berbagi pengalaman, seluruh keluarga

besar yang selalu ada dan tak henti-hentinya memberikan dukungan sehingga

penulis mampu menyelesaikan karya ini.

11. Sahabat-sahabat terbaikku Khalimatus Sa’diah, S.Si, Lindawati, S.Si, Nur

Padila, Anita Sari, S.Si atas bantuan, motivasi, dan persaudaraannya hingga

saat ini.

12. Teman-teman seperjuangan dan sebimbingan Lindawati, S.Si (teman kosan

yang selalu rajin bangunin setiap pagi, teman curhat yang paling dewasa),

Dewi Rumondang, S.Si (Satu-satunya teman batak sebimbingan yang selalu

sabar menghadapi sifat kekanakan penulis), adekku Widya Aryani, S.Si

(paling teliti dan perhatian dan selalu sabar sama kakaknya ini), Mega

Mawarti, S.Si (si yes girl yang pendiam tapi sebenarnya perhatian), Esti

Sandra Pertiwi (selalu siap membantu ketika teman membutuhkan bahkan

tanpa diminta), Siti Nabila Shofa, S.Si (paling pendiam tapi sebenarnya suka

ngobrol dan curhat, perhatian dan penyayang).

13. Teman-teman di Laboratorium Anorganik-Fisik, Polimer, Polimer atas,

Organik, Biokimia, dan Analitik atas segala bantuan, motivasi, semangat,

canda tawa yang selalu teman-teman hadirkan bagi penulis mulai dari PKL,

penelitian sampai penulis menyelesaikan karya tulis ini.

14. Kak Ana maria Kristiani, S.Si dan Kak Feby Rinaldo Pratama Kusuma, S.Si

yang sudah merancang dan membuat reaktor katalitik, Mbak Surtini

Karlina,S.Si, Mbak Fatma Maharani, S.Si, Kak Septian Tyo, M.Si atas

bimbingan, dan saran pada penulis. Untuk adik-adik 2014 Mathew, Viggi,

Erwin, Lilian, Meliana, Ilhan, Renaldi, dan Sola terimakasih atas segala

bantuan dan semangatnya.

15. Rekan-rekan dan keluargaku Kimia Angkatan 2013 Dewi, Anggun,Nita, Erva,

Ines, Badi, Vicka, Inggit, Nurul, Arni, Dona, Aulia, Siti, Shella, Maya, Atun,

Nia, Ezra, Vyna, Tyas, Melia, Monic, Shelta, Yuni, Sinta, Febri, Ismi, Nova,

Della, Kartika, Rado, Melita, Setioso, Anggi, Awan, Arief, Megafhit, Murnita,

Mita, Yulia, Indah, Fentri, Gita, Celli, Rian, Bara, Citra, Anton, Yudha,

Herma, Nora, Yunitri, Verro, Kiki, Eki, Dian, Fera, Melita, teman

seperjuangan yang telah memotivasi dan memberikan dukungan.

16. Teman-teman KKN Negeri Katon Nabilah (sekaligus teman sati bimbingan

dengan Pak Posman) atas segala bantuan selama penulis menyusun karya ini,

Eno, Kak Aci, Ara, Eko dan Ubay untuk semua kebersamaan dan canda tawa

untuk penulis.

17. Seluruh penghuni Kosan Arista yang belum bisa kusebutkan namanya satu

persatu, terimakasih atas canda tawa yang tercipta selama ini dikosn.

18. Seseorang yang telah Tuhan sediakan bagiku, yang akan menjadi

pendampingku nanti.

19. Seluruh keluarga besar Jurusan Kimia

20. Almamater tercinta, Universitas Lampung

21. Semua pihak yang telah membantu dan mendukung penulis dalam penyusunan

skripsi ini.

Semoga Tuhan memberkati kita semua. Akhir kata, penulis menyadari bahwa

skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi sedikit harapan semoga

skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan menjadi manfaat bagi kita semua

serta dapat memberikan saran yang membangun bagi penulis untuk lebih baik

lagi.

Bandarlampung, 11 Oktober 2017

Renita Susanti

DAFTAR ISI

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 ..................................................................................... 10

2. Manitol ..................................................................................... 11

3. Xylitol ....................................................................................... 12

D. Katalis ............................................................................................ 13

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

F. Nanopartikel ................................................................................... 15

G. Nanokatalis ..................................................................................... 16

H. Reaksi Fotokatalitik ........................................................................ 17

I. Sinar UV ......................................................................................... 20

J. Spinel Ferite ................................................................................... 20

K. Sintesis Katalis ............................................................................... 22

1. Sol-Gel .................................................................................... 22

2. Pengeringan Beku .................................................................... 23

3. Kalsinasi ................................................................................... 24

4. Pektin ....................................................................................... 25

L. Karakterisasi Katalis ..................................................................... 26

1. Keasaman Katalis ..................................................................... 26

a. Metode Gravimetri ............................................................ 26

b. Spektroskopi Inframerah (FTIR) ....................................... 27

2. Analisis Struktur Katalis........................................................... 30

a. Analisis Struktur Kristal .................................................... 30

b. Analisis Ukuran Partikel ................................................... 32

ii

c. Analisis Morfologi Katalis ................................................ 34

M. Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) .................................. 35

III. METODELOGI PENELITIAN ....................................................... 40

A. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ 40

B. Alat dan Bahan ............................................................................... 40

C. Prosedur Penelitian ......................................................................... 41

1. Sintesis Katalis ......................................................................... 42

2. Karakterisasi Katalis ................................................................ 44

a. Analisis Keasaman Katalis ................................................. 44

b. Analisis Struktur Katalis dengan XRD .............................. 45

c. Analisis Ukuran Partikel Menggunakan PSA .................... 45

d. Analisis Morfologi Katalis Menggunakan TEM ................ 46

3. Uji Aktivitas dengan Reaksi Fotokatalitik .............................. 46

a. Konversi Nanoelulosa ........................................................ 46

b. Analisis Hasil Konversi Selulosa Menggunakan KCKT ... 47

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 48

A. Preparasi Nanokatalis ..................................................................... 48

B. Karakterisasi Nanokatalis ............................................................... 52

1. Analisis Struktur Katalis dengan XRD .................................... 52

2. Analisis Keasaman Katalis ....................................................... 54

3. Analisis Morfologi Katalis ....................................................... 57

4. Analisis Distribusi Ukuran Partikel Katalis ............................. 58

5. Analisis Hasil Uji Katalitik ...................................................... 61

V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 68 A. Kesimpulan .................................................................................... 68

B. Saran ............................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 70

LAMPIRAN ............................................................................................... 81

iv

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Puncak-puncak representatif difraktogram katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 ............ 53

2. Puncak-puncak representatif dari masing-masing acuan ........................... 53

3. Hasil konversi selulosa dengan katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 .............................. 64

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

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

2. Konversi selulosa menjadi poliol.............................................................. 10

3. Pembentukan xylitol ................................................................................. 13

4. Mekanisme fotokatalisis ........................................................................... 18

5. Struktur kristal spinel ferite ...................................................................... 21

6. Struktur pektin .......................................................................................... 25

7. Skema instrumentasi FTIR ....................................................................... 28

8. Asam Bronsted dan asam Lewis pada katalis ........................................... 29

9. Skema alat XRD ....................................................................................... 31

10. Proses pembentukan puncak pada XRD .................................................. 31

11. Skema alat PSA......................................................................................... 33

12. Skema instrumen TEM ............................................................................. 35

13. Skema alat KCKT ..................................................................................... 38

14. Kromatogram dari standar campuran........................................................ 39

15. Skema penelitian ....................................................................................... 42

16. Proses konversi selulosa dengan irradiasi sinar UV ................................. 47

17. Urutan preparasi nanokatalis..................................................................... 49

18. Hasil proses freezedry serbuk prekursor Ni0,5Cu0,5Fe2O4 ......................... 50

v

19. Proses pembentukan katalis ...................................................................... 50

20. Padatan bubuk Ni0,5Cu0,5Fe2O4 hasil kalsinasi......................................... 51

21. Difraktogram nanokatalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4................................................ 52

22. Spektrum inframerah dari nanokatalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 ............................ 55

23. Mikrograf TEM katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 ................................................... 57

24. Grafik PSA katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 .......................................................... 59

25. Hasil uji Fehling dari larutan nanoselulosa yang telah dikonversi ........... 62

26. Kromatogram KCKT produk konversi nanoselulosa ............................... 63

27. Tahapan hidrolisis nanoselulosa menjadi glukosa dan gula alcohol ........ 65

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sukrosa atau lebih sering dikenal sebagai gula pasir merupakan disakarida,

gabungan dari glukosa dan fruktosa yang digunakan sebagai bahan pembuatan

makanan ringan seperti, biskuit, wafer, kue, permen dan berbagai jenis minuman

ringan. Namun, konsumsi sukrosa berlebih dapat menimbulkan karies gigi karena

sukrosa cepat difermentasi menjadi asam oleh mikroorganisme dalam rongga

mulut (Soesilo et al., 2005). Glukosa merupakan gula terpenting bagi tubuh

karena glukosa bertindak sebagai bahan bakar metabolik utama (Murray et al.,

2009). Fruktosa adalah gula yang umumnya terdapat dalam sayuran dan buah-

buahan, dapat digunakan tubuh sebagai sumber energi, dan memiliki indeks

glikemik yang rendah. Akan tetapi, konsumsi fruktosa berlebih meningkatkan

kadar trigliserida dalam darah, sehingga dapat menyebabkan obesitas, penyakit

diabetes dan jantung (Prahastuti, 2011).

Untuk menanggulangi permasalahan ini maka gula alkohol dipilih sebagai

pengganti pemanis dalam makanan dan produk lainnya, karena gula alkohol

adalah pemanis alami yang baik untuk kesehatan gigi dan dapat mengurangi

resiko penyakit diabetes serta mencegah obesitas. Bentuk gula alkohol antara lain

2

sorbitol, xylitol, manitol, eritritol dan inositol (Goldberg, 1994). Sorbitol, manitol

dan xylitol adalah monosakarida turunan glukosa, manosa dan xylosa. Gula

alkohol terdapat di alam, tapi dapat diproduksi dari proses hidrogenasi

monosakarida (Prangdimurti et al., 2007).

Sama halnya dengan pati, selulosa merupakan polimer glukosa. Namun, keduanya

memiliki perbedaan sifat yang berasal dari konfigurasi kontrastif ikatan C-O

dalam rantai polimer. Dalam pati, unit glukosa dihubungkan oleh 1,4 –

glikosidik, sedangkan dalam selulosa, unit glukosa bergabung bersama melalui

ikatan 1,4–glikosidik. Meskipun kedua polimer tersebut berbentuk kristal

dengan ikatan hidrogen intra dan antar molekul, namun pati memiliki sifat yang

lebih lemah dan dapat larut dalam air panas. Sebaliknya selulosa memiliki struktur

yang sangat kaku dan tidak bisa ditembus oleh air bahkan dengan air panas.

Akibatnya selulosa lebih sulit terdepolimerisasi dibandingkan pati dan tidak dapat

dicerna oleh sistem pencernaan manusia (Fukuoka et al., 2011).

Selulosa dapat dikonversi menjadi gula alkohol dengan bantuan katalis. Beberapa

peneliti telah melakukannya yaitu, Fukuoka et al., 2011 menggunakan katalis

Pt(N)/BP2000 untuk mengkonversi selulosa pada suhu 190°C, selama 24 jam;

menjadi gula alkohol sebanyak 43% (39% sorbitol dan 4% manitol). Fukuoka and

Dhepe, 2006 menggunakan katalis Pt/γ‐Al2O3 dimana pada suhu 190°C; selama

24 jam menghasilkan sorbitol 25% dan mannitol 6% , Van et al., 2010 dengan

katalis Ni/CNF pada suhu 230°C, selama 4 jam menghasilkan sorbitol 50,3% dan

manitol 6,2% ), serta Zhang et al., 2014 menggunakan katalis Ni4,63Cu1Al1,82Fe0,79

3

untuk mengkonversi selulosa menjadi sorbitol dengan rendemen sebesar 68,07%

pada suhu 215°C.

Penelitian-penelitian tersebut menunjukkan bahwa katalis yang digunakan belum

memberikan hasil yang optimal dan proses pengerjaannya dilakukan pada suhu

dan tekanan tinggi sehingga kurang ekonomis karena butuh energi yang besar.

Maka dalam penelitian ini digunakan metode inovasi yaitu irradiasi sinar UV

menggunakan fotokatalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4. Metode ini dilakukan pada suhu ruang

dan tekanan atmosfer sehingga lebih hemat energi dan ekonomis.

Beberapa peneliti telah menggunakan metode irradiasi sinar UV untuk

mengkonversi senyawa karbohidrat seperti, Kawai dan Sakata, 1980

mendekomposisi sukrosa dengan katalis RuO2/TiO2/Pt ( 10:100:5, g/g), menjadi

H2 dan CO2 dengan waktu reaksi selama 18 jam pada temperatur ruang. Peneliti

lain katalis TiO2 yang didukung oleh zeolit tipe Y mampu mengoksidasi glukosa

menjadi GUA (glucaric acid ) dan GA (gluconic acid) 68% (Colmenares dan

Magdziarz, 2013). Selanjutnya, Puttipat et al., 2014 melakukan konversi fruktosa

dan xylosa menjadi asam organik. Penelitian terbaru dilakukan oleh sekelompok

peneliti Inggris, dimana nanoselulosa dikonversi menjadi bahan bakar hidrogen

dengan hasil konversi sebesar 90% menggunakan katalis TiO2 dan TiO2(Pt) dan

irradiasi sinar UV (Zhang et al., 2016).

Pada penelitian ini selulosa diubah menjadi nanoselulosa. Alasannya ialah karena

nanoselulosa memiliki luas permukaan yang lebih besar dibandingkan selulosa

karena ukurannya yang jauh lebih kecil dari selulosa, sehingga lebih mudah

4

bereaksi, kelarutan dalam air lebih tinggi dan lebih mudah diuraikan atau

didegradasi (Ioelovich, 2012).

Logam-logam yang sering digunakan sebagai bahan pembuatan katalis dalam

konversi karbohidrat ( monosakarida, oligosakarida dan polisakarida) ialah

platina, titanium, ruthenium dan nikel. Apabila dibandingkan, katalis berbahan

nikel memiliki aktivitas yang paling rendah. Namun, karena harga prekursor

logam platina, titanium dan ruthenium sangat mahal sedangkan prekursor logam

nikel jauh lebih murah serta memiliki aktivitas katalis yang tidak jauh berbeda,

sehingga katalis berbahan nikel lebih umum digunakan dalam industri

dibandingkan dengan ruthenium, platina dan titanium. Untuk meningkatkan

aktivitas katalis berbahan nikel, maka katalis berbahan nikel dipadukan dengan

beberapa logam transisi lain sehingga aktivitas katalis yang dihasilkan meningkat.

Beberapa logam transisi yang dapat dipadukan bersama nikel dalam pembuatan

katalis yaitu, Mo, Fe, Co, Cu dan lain-lain.

Berdasarkan uraian di atas, maka dalam penelitian ini disintesis nanokomposit

Ni0,5Cu0,5Fe2O4 sebagai fotokatalis menggunakan metode sol-gel dengan pektin

sebagai pengemulsi dan dikalsinasi dengan suhu 600°C. Alasan utama yang

melandasi pembuatan katalis berukuran nano ialah karena telah diketahui bahwa

material yang berukuran nano memiliki banyak keunggulan. Material yang

berukuran nano memiliki aktivitas kimiawi lebih baik dibandingkan material yang

ukurannya lebih besar . Hal ini disebabkan karena material nano memiliki area

permukaan yang lebih luas dan atom-atom pada material berukuran nano dapat

tersebar secara lebih merata. Sehingga material yang berukuran nano secara

5

kimia, lebih mudah bereaksi dibandingkan material yang ukurannya lebih besar

(Widegren et al., 2003).

Fotokatalis yang disintesis dalam penelitian ini disebut sebagai nanokomposit.

Dikatakan sebagai nanokomposit karena nanokomposit merupakan suatu material

padat multi fase, dimana setiap fase memiliki satu, dua, atau tiga dimensi yang

kurang dari 100 nanometer (nm), atau struktur padat dengan dimensi berskala

nanometer yang berulang pada jarak antar bentuk penyusun struktur yang berbeda

(Kamigaito, 1991). Fotokatalis yang disintesis dalam penelitian ini terdiri dari tiga

logam yang dipadukan yakni Ni, Fe, dan Cu.

Nanokomposit dikarakterisasi menggunakan metode gravimetri dan Fourier

Transform Infra Red (FTIR) untuk mengetahui jumlah situs asam dan jenis situs

asam yang terdapat pada katalis, X-ray Diffraction (XRD) untuk mengetahui fasa

kristalin, Particle Size Analyzer (PSA) untuk mengetahui distibusi ukuran partikel

katalis, Tansmission Electron Microscopy (TEM) untuk menentukan morfologi

katalis. Kemudian dilakukan uji aktivitas melalui konversi nanoselulosa dengan

bantuan gas hidrogen dengan memanfaatkan energi sinar UV yang diharapkan

mampu menghasilkan gula-gula alkohol ( sorbitol, manitol dan xylitol) dengan

rendemen tinggi. Produk dari reaksi tersebut dianalisis menggunakan

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) untuk mengetahui aktivitas

nanokatalis dalam konversi nanoselulosa menjadi gula alkohol.

6

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini adalah:

1. Mendapatkan nanokomposit Ni0,5Cu0,5Fe2O4 dengan metode sol-gel yang

dikalsinasi pada suhu 600°C.

2. Mengetahui karakteristik nanokomposit Ni0,5Cu0,5Fe2O4 menggunakan

metode gravimetri, FTIR, XRD, PSA dan TEM.

3. Mengetahui aktivitas nanokomposit Ni0,5Cu0,5Fe2O4 sebagai katalis melalui

konversi nanoselulosa menjadi gula alkohol melalui variasi waktu atau

lamanya irradiasi.

4. Mengetahui hasil konversi nanoselulosa menggunakan metode KCKT.

C. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah

1. Meningkatkan daya guna selulosa sebagai bahan baku industri contohnya

sebagai bahan baku produksi gula alkohol.

2. Memberikan informasi mengenai kemampuan nanokomposit

Ni0,5Cu0,5Fe2O4 sebagai katalis dalam proses konversi nanoselulosa

menjadi gula alkohol (sorbitol, mannitol, dan xylitol).

3. Memperkenalkan metode inovasi dalam konversi selulosa yang lebih

ekonomis yaitu metode irradiasi sinar UV.

7

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Selulosa

Selulosa mempunyai rumus empirik (C6H10O5)n dengan n ~ 1500 dan berat

molekul ~ 243.000 (Rowe et al., 2009). Tersusun dari unit-unit

anhidroglukopiranosa yang tersambung dengan ikatan β-1,4-glikosidik

membentuk suatu rantai makromolekul tidak bercabang. Setiap unit

anhidroglukopiranosa memiliki tiga gugus hidroksil (Potthast et al., 2006;

Zugenmaier, 2008), seperti yang terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur selulosa

Selulosa dapat diisolasi dari dinding sel tanaman, bahan berkayu, rambut biji,

kulit pohon, tanaman laut dan lain-lain. Serat kapas mengandung 95%

selulosa, sedangkan kayu 40-50% selulosa. Jumlah selulosa dalam serat

bervariasi menurut sumbernya dan biasanya berkaitan dengan bahan-bahan

seperti air, lilin, pektin, protein, lignin dan substansi-substansi mineral (Bhimte

dan Tayade, 2007).

8

Selulosa telah digunakan sejak zaman dahulu dalam berbagai macam aplikasi.

Dalam beberapa dekade inovasi dalam penggunaan selulosa telah banyak

dilakukan terutama dalam bidang kimia. Selulosa dapat diubah menjadi berbagai

senyawa kimia, seperti etilen glikol yang dilakukan oleh Ji et al., 2008

menggunakan katalis tungsten karbida yang dipromosikan dengan sejumlah kecil

nikel dengan hasil sebesar 60%, asam levulinat sebesar 67% menggunakan katalis

CrCl3 (Peng et al., 2010), asam laktat 60% dengan katalis Pb (II) (Wang et al.,

2013), dan 5-hidroksi metil furfural menggunakan katalis CrCl3 dengan rendemen

sebesar 43,5% (Wang et al., 2014).

Selulosa dapat dihidrolisis menjadi gula reduksi (glukosa, fruktosa, selobiosa)

dengan menggunakan media air dan dibantu dengan katalis asam atau enzim

(Huber et al., 2006), depolimerisasi dalam cairan ionik (Rinaldi et al., 2010), dan

pirolisis suhu tinggi dengan atau tanpa katalis (Carlson et al., 2008). Hasil

hidrolisis selulosa dapat dikonversi menjadi berbagai produk seperti, gula alkohol

(sorbitol, manitol, xylitol) dan glukosa anhidrat (Hansen et al., 2006).

B. Nanoselulosa

Partikel nanoselulosa adalah material jenis baru dari selulosa yang ditandai

dengan adanya peningkatan kristalinitas, aspek rasio, luas permukaan, dan

peningkatan kemampuan dispersi serta biodegradasi. Adanya kemampuan ini,

partikel nanoselulosa dapat digunakan sebagai filler penguat polimer, aditif untuk

produk-produk biodegredable, penguat membran, pengental untuk dispersi, dan

media pembawa obat serta implan (Ioelovich, 2012).

9

Penelitian tentang nanoselulosa telah banyak dilakukan dengan berbagai metode.

Salah satunya sintesis dari α- selulosa yang terdiri dari empat tahap yaitu

hidrolisis asam menggunakan asam kuat, sentrifuse, ultrasonikasi dan freeze

drying yang telah dilakukan oleh Mandal et al., 2011. Pada tahap hidrolisis asam,

α-selulosa ditambah H2SO4 dan dibantu oleh proses pemanasan selama 5 jam

dengan suhu 50оC sambil diaduk. Sedangkan menurut Teixera et al., (2009)

proses sintesis nanoselulosa dari selulosa memiliki empat tahapan yaitu hidrolisis

asam, sentrifuse, dialisis dan ultrasonikasi. pada saat hidrolisis menggunakan

asam kuat yaitu H2SO4 dengan konsentrasi 6,5 M dan dibantu dengan pemanasan

dengan suhu 60оC selama 40 menit.

Lalu larutan hasil hidrolisis asam ditambah aquades, hal ini bertujuan untuk

memberhentikan reaksi berlebih yang terjadi saat proses hidrolisis asam. Proses

hidrolisis asam bertujuan untuk menghilangkan bagian amorf dari rantai selulosa

sehingga isolasi kristal selulosa dapat dilakukan (Isdin, 2010). Daerah amorf

memiliki densitas lebih rendah dibandingkan daerah kristalin, sehingga ketika

selulosa diberikan perlakuan dengan menggunakan asam kuat maka daerah amorf

akan putus dan melepaskan daerah kristalin (Peng, 2011).

C. Gula Alkohol

Gula alkohol merupakan monosakarida atau disakarida yang memiliki banyak

gugus hidroksil. Gula alkohol terdapat di alam, tapi lebih banyak merupakan

produk hidrogenasi dari mono-disakarida, contohnya sorbitol dari glukosa,

maltitol dari maltosa. Gula jenis ini tidak mengandung grup karbonil pereduksi

10

sehingga kurang reaktif. Gula alkohol dikembangkan sebagai pengganti pemanis

sukrosa, tetapi memiliki efek yang baik terutama untuk kesehatan gigi dan

mencegah obesitas karena memiliki indeks glikemik yang rendah (Prangdimurti

dkk, 2007). Senyawa yang termasuk gula alkohol diantaranya yaitu sorbitol,

mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, laksitol, palatinit, dan lain-lain.

Pada penelitian yang dilakukan Fukuoka et al., 2011 selulosa dengan bantuan

katalis dapat diubah menjadi gula alkohol, namun sebelumnya diubah terlebih

dahulu menjadi glukosa. Sejumlah besar gugus hidroksil pada selulosa

memungkinkan selulosa untuk dikonversi menjadi poliol lainnya. Reaksi konversi

selulosa ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Konversi selulosa menjadi poliol (Matveeva et al., 2016)

1. Sorbitol

Sorbitol adalah gula alkohol alami, sebuah poliol rumus molekul C6H14O6, tidak

berbau, nonkarsinogenik, bubuk kristalin berwarna putih, dengan berat molekul

182,17 g/mol, tingkat kemanisannya sekitar 60 % dari sukrosa, kelarutannya 2350

11

g/L, dan pH 7. Sorbitol digunakan secara luas dalam industri makanan, sebagai

pemanis, pelembab, pemberi tekstur dan pelembut. Selain itu, dapat digunakan

sebagai pengganti gula bagi penderita diabetes karena jalur metaboliknya tidak

tergantung pada insulin. Produksi sorbitol secara global mencapai angka 500.000

ton per tahun (Ortiz et al., 2013).

Sorbitol dapat diproduksi dari berbagai limbah maupun produk agroindustri

seperti, pati jagung, CSL (Corn Steep Liquor), maltosa, melalui konversi selulosa,

lignin, dan minyak (dari kayu dan residu) (Anand et al., 2012). Dari semua

produk agroindustri tersebut, selulosa merupakan bahan baku yang paling sering

digunakan dalam produksi sorbitol melalui reaksi hidrolitik dan hidrogenasi dan

banyak cara katalitik lainnya. Salah satu contohnya yaitu penelitian yang

dilakukan Palkovits et al., 2011 yang mampu menghasilkan rendemen sebesar

81% melalui reaksi dengan katalis ruthenium yang dikombinasi dengan asam

heteropoli.

2. Manitol

Manitol merupakan isomer dari sorbitol, dimana manitol juga banyak

diaplikasikan dalam kehidupan sama seperti sorbitol. Manitol digunakan dalam

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

Manitol dikenal sebagai produk komersial sejak 1937. Manitol juga dapat

diproduksi selulosa melalui reaksi hidrolitik hidrogenasi dengan 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

12

dibanding sorbitol, sehingga manitol cocok digunakan dalam farmasi dan sebagai

suplemen. 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. Ini berarti bahwa konsumsi manitol maupun sorbitol tidak

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

digunakan dalam produk perawatan gigi (Dekker, 2001).

3. Xylitol

Xylitol merupakan poliol monosakarida selain sorbitol dan manitol dengan rumus

kimia C5H12O5 dan berat molekul 152,15 g/mol. Xylitol pertama kali diproduksi

secara komersial pada awal tahun 1970 dengan menghidrolisis hemiselulosa xylan

dari tanaman birch untuk mendapatkan xilosa yang kemudian dikonversi menjadi

xylitol dengan hidrogenasi. Xylitol yang dihasilkan dimurnikan dengan

kristalisasi sampai kemurnian lebih dari 98,5% (Pepper dan Olinger, 1988).

Kelarutan xylitol dalam air sama dengan sukrosa yaitu 68 g/100 g pada suhu 30o

C. Xylitol bersifat sangat higroskopis pada kelembaban relatif yang lebih rendah

dari 80 % (Marie dan Piggott, 1991).

Xylitol adalah pemanis alami yang jumlah kalorinya tiga kali lebih kecil

dibandingkan sukrosa atau sekitar 36% dari sukrosa. Polialkohol ini diproduksi

melalui reduksi D-xilosa yang merupakan derivat dari hemiselulosa. Xylitol

secara alami terdapat dalam buah-buahan dan sayur-sayuran seperti beri dan

kembang kol. Dalam industri gula alkohol jenis ini diproduksi melalui reaksi

13

hidrogenasi xylosa yang dibantu oleh katalis logam dengan dialiri gas hidrogen

pada temperatur dan tekanan tinggi (Chandel et a., 2012). Reaksi pembentukan

Xylitol ditunjukkan oleh Gambar 3.

Gambar 3. Pembentukan xylitol

D. Katalis

Katalis adalah suatu senyawa kimia yang menyebabkan reaksi menjadi lebih cepat

untuk mencapai kesetimbangan tanpa mengalami perubahan kimiawi diakhir

reaksi. Katalis tidak mengubah nilai kesetimbangan dan berperan dalam

menurunkan energi aktivasi. Dalam penurunan energi aktivasi ini, maka energi

minimum yang dibutuhkan untuk terjadinya tumbukan berkurang sehingga

terjadinya reaksi berjalan cepat (Gates, 1992).

Katalis dapat digolongkan ke dalam 2 jenis, yaitu katalis homogen dan katalis

heterogen. Dalam reaksi dengan katalis homogen, katalis berada dalam fase yang

sama dengan reaktan. Produksi biodiesel dengan katalis homogen secara umum

menggunakan katalis H2SO4, NaOH dan KOH. Dalam reaksi dengan katalis

heterogen, katalis dan reaktan berada dalam fase yang berbeda. Katalis heterogen

14

cenderung lebih mudah untuk dipisahkan dan digunakan kembali dari campuran

reaksi karena fasa yang digunakan berbeda dengan produk reaksinya. Biasanya

katalis heterogen yang digunakan berupa fase padat (Istadi, 2011).

E. Nanokomposit

Nanokomposit merupakan material padat multi fasa, dimana setiap fasa 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. 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

berukukuran 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

mekanik, listrik, optik, elektrokimia, katalis, dan struktur dibandingkan dengan

material penyusunnya (Hadiyawarman et al., 2008).

15

F. Nanopartikel

Nanopartikel adalah partikel dalam ukuran nanometer yaitu sekitar 1-100 nm

(Hosokawa et al., 2007). Nanopartikel menjadi kajian yang sangat menarik,

karena material yang berada dalam ukuran nano biasanya memiliki partikel

dengan sifat kimia atau fisika yang lebih unggul dari material yang berukuran

besar (bulk. Dua hal utama yang membuat nanopartikel berbeda dengan material

sejenis dalam ukuran besar (bulk) yaitu:

1. Karena ukurannya yang kecil, nanopartikel memiliki nilai perbandingan

antara luas permukaan dan volume yang lebih besar jika dibandingkan

dengan partikel sejenis dalam ukuran besar. Ini membuat nanopartikel

bersifat lebih reaktif. Reaktivitas material ditentukan oleh atom-atom di

permukaan, karena hanya atom-atom tersebut yang bersentuhan langsung

dengan material lain;

2. Ketika ukuran partikel menuju orde nanometer, maka hukum fisika yang

berlaku lebih didominasi oleh hukum- hukum fisika kuantum (Abdullah et

al., 2008).

Sifat-sifat yang berubah pada nanopartikel biasanya berkaitan fenomena

perubahan rasio jumlah atom yang menempati permukaan terhadap jumlah total

atom. Fenomena ini berimbas pada perubahan titik didih, titik beku, dan

reaktivitas kimia. Perubahan-perubahan tersebut diharapkan dapat menjadi

keunggulan nanopartikel dibandingkan dengan partikel sejenis dalam keadaan

16

bulk. Para peneliti juga percaya bahwa kita dapat mengontrol perubahan-

perubahan tersebut ke arah yang diinginkan (Abdullah et al., 2008).

G. Nanokatalis

Nanokatalis sendiri adalah nanopartikel yang memiliki peran sebagaimana

mestinya katalis yaitu mempercepat suatu reaksi tanpa ikut serta dalam hasil

reaksi. Nanokatalis saat ini dikembangkan sebagai pengganti katalis dalam

mempercepat reaksi kimia karena keunggulannya mengkatalisis suatu reaksi yang

lebih cepat dari katalis biasa. (Latununuwe dkk., 2008). Keunggulan nanokatalis

ini disebabkan oleh permukaan yang luas dan rasio-rasio atom yang tersebar

secara merata pada permukaannya. Sifat ini menguntungkan untuk transfer massa

di dalam pori-pori dan juga menyumbangkan antar muka yang besar untuk reaksi-

reaksi adsorpsi dan katalitik (Widegren et al., 2003).

Banyak metode yang telah dikembangkan untuk sintesis nanokatalis, berbagai

metode dari pembuatan nanokatalis spinel ferrite seperti microemulsions,

koopresipitasi, reverse micelles, metode sonokimia, metode hidrotermal, sol-gel.

Dari beberapa metode sintesis tersebut, dalam penelitian ini digunakan metode

sol-gel untuk mendapatkan nanokatalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4. 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 kemudahannya dalam memasukkan satu

atau dua logam aktif sekaligus dalam prekursor katalis (Lambert and Gonzalez,

17

1998). Dengan alasan ini diharapkan keunggulan dari metode sol-gel ini dapat

diterapkan pada katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4.

H. Reaksi Fotokatalitik

Reaksi fotokatalitik adalah reaksi kimia yang terjadi akibat pengaruh dari adanya

cahaya dan katalis secara bersamaan. Fotokatalitik berasal dari kata foto dan

katalis. Foto didefinisikan sebagai sinar, sedangkan katalis didefinisikan sebagai

suatu zat yang dapat mempercepat reaksi. Jadi, fotokatalitik adalah suatu proses

untuk mempercepat reaksi yang berjalan karena adanya cahaya dengan

menggunakan katalis (Putera, 2008). Katalis ini mempercepat fotoreaksi melalui

interaksinya dengan subtrat baik dalam keadaan dasar maupun keadaan

tereksitasinya, atau fotoproduk utamanya, yang bergantung pada mekanisme

fotoreaksi tersebut.

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

dan fotokatalitk heterogen. Fotokatalitik homogen adalah reaksi fotokatalitik

dengan bantuan oksidator seperti ozon dan hydrogen peroksida, sedangkan

fotokatalitik heterogen merupakan teknologi yang didasarkan pada irradiasi sinar

UV pada semikonduktor. Fotokatalitik merupakan suatu proses yang dapat

mempercepat fotoreaksi dengan penambahan suatu substansi/katalis (Qodri,

2011).

Aktivitas fotokatalis bergantung pada kemampuan katalis untuk menghasilkan

sepasang lubang elektron pada pita valensinya. Lubang ini kemudian akan

berfungsi sebagai tempat terjadinya oksidasi. Keberadaan lubang elektron tersebut

18

akan mempercepat proses transfer elektron yang terjadi. Dengan demikian,

keberadaan dari pasangan lubang elektron akan mempercepat reaksi redoks

(Putera, 2008).

Bahan yang digunakan untuk membuat fotokatalis ialah bahan semikonduktor.

Semikonduktor adalah bahan yang memiliki konduktivitas listrik diantara

konduktor dan isolator. Resistivitas semikonduktor berkisar di antara 10-6 sampai

104 Ohm-m. 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

celah energi yang relatif kecil yaitu 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.

Gambar 4. Mekanisme fotokatalis

19

Secara umum mekanisme fotokatalisis adalah pembentukan radikal OH- dan

pembentukan spesi super oksida anion dari oksigen. Ketika fotokatalis

mengabsorpsi cahaya dengan panjang gelombang tertentu, maka fotokatalis

memperoleh energi. Energi tersebut akan digunakan untuk eksitasi elektron dari

pita valensi menuju pita konduksi. Setelah elektron tereksitasi, akan dihasilkan

suatu lubang pada pita valensi.

Lubang akan memecah air membentuk suatu hidroksi radikal. Hidroksi radikal

tersebut kemudian akan bereaksi dengan molekul organik dan memecah senyawa

organik tersebut menjadi senyawa intermediet lain yang akan mengalami reaksi

lebih lanjut. Elektron yang tereksitasi akan bereaksi dengan oksigen yang

membentuk spesi anion super oksida. Anion super oksida akan bereaksi dengan

senyawa hasil pemecahan molekul organik membentuk produk. Siklus ini akan

terus berulang sampai reaksi selesai (Putera, 2008).

Lubang merupakan oksidator yang kuat, sedangkan elektron merupakan reduktor

yang baik. Sebagian besar reaksi fotodegradasi senyawa organik menggunakan

kekuatan lubang untuk mengoksidasi baik secara langsung maupun tidak

langsung, sehingga untuk mempertahankan muatan perlu ditambahkan spesies

lain yang dapat tereduksi oleh elektron. Oleh karena itu tingkat keefektifan

semikonduktor meningkat dengan modifikasi permukaan semikonduktor dengan

logam tertentu (Hoffman et al., 1995).

20

I. Sinar UV

Ultra Violet (UV) adalah bagian dari gelombang elektromagnetik. Radiasi ultra

violet adalah radiasi elektromagnetik terhadap panjang gelombang yang lebih

pendek dari sinar tampak, dan lebih panjang dari sinar X, berkisar antara 400-10

nm (Masschelein, 2002). Belakangan ini aplikasi radiasi sinar UV berkembang

pesat dalam dunia industri pangan, dan minuman, dikarenakan semakin murahnya

harga lampu UV dan mudah diperoleh, bahkan sudah tersedia unit skala rumah

tangga khususnya untuk pengolahan air minum. Sinar Ultra Violet dapat

diklasifikasikan menjadi 3 yaitu UV-A dengan panjang gelombang 400-300 nm,

UV-B dengan panjang gelombang 315-280 nm dan UV-C dengan panjang

gelombang 280-100 nm.

J. Spinel Ferite

Spinel ferite adalah katalis yang memiliki rumus umum AB2O4 dimana A adalah

kation-kation bervalensi 2 seperti Fe, Ni, Mo, dll., yang menempati posisi

tetrahedral dalam struktur kristalnya dan B adalah kation-kation bervalensi 3

seperti Fe, Mn, Cr dan lain-lain, yang menempati posisi oktahedral dalam struktur

kristalnya, serta terdistribusi pada lattice fcc yang terbentuk oleh ion O

(Kasapoglu et al., 2007 ; Almeida et al., 2008 ; Iftimie et al., 2006). Gambar 5

adalah struktur kristal spinel ferite.

21

Gambar 5. Struktur kristal spinel ferrite.

Berdasarkan sisi kemungkinan interstitialnya, ferrite dapat dikaterogikan dalam

tiga perbedaan kelas seperti normal, terbalik atau campuran spinel. Beberapa

ferite mengandung komposisi dua atau lebih ion divalen (Ni2+, Mn2+, Zn2+, Cu2+

dan lain-lain). Spinel ferite ini secara teknologi penting dan telah banyak

digunakan dalam berbagai aplikasi seperti media perekam magnetik, pemindai

magnetik resonansi (MRI), katalis, sistem pembawa obat dan zat pewarna. Salah

satu spinel ferite yang telah banyak digunakan sebagai katalis adalah nikel ferite

(NiFe2O4). Nikel ferite 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) hal ini dapat dituliskan dengan

rumus (Fe3+1.0)[Ni2+

1.0Fe3+1.0]O

2-4 (Kasapoglu et al., 2007 ; Maensiri et al.,

2007).

22

K. Sintesis Katalis

Sintesis katalis dilakukan dengan memilih metode yang tepat dan effisien

sehingga dapat diperoleh katalis yang mempunyai aktivitas, selektivitas dan

stabilitas yang tinggi. Tujuan utama dari metode preparasi katalis adalah

mendapatkan struktur definit, stabil, mempunyai luas permukaan yang tinggi dan

situs aktif yang lebih terbuka, sedangkan penggunaan pendukung seperti pelarut

dilakukan untuk lebih memberikan peluang kepada fasa aktif dalam reaksi dan

mendistribusikan secara homogen pada permukaan penyangga. Dalam hal ini

diharapkan terbentuk dispersi yang tinggi untuk mendapatkan luas permukaan

spesifik yang besar dan aktivitas yang maksimal. Berikut adalah metode-metode

yang dipilih untuk mempreparasi katalis pada penelitian ini.

1. Sol Gel

Metode sol-gel merupakan salah satu metode yang paling sukses dalam

mempreparasi material oksida logam berukuran nano. Sol adalah suspensi koloid

yang fasa terdispersinya berbentuk padat dan fasa pendispersinya berbentuk

cairan. Suspensi dari partikel padat atau molekul-molekul koloid dalam larutan,

dibuat dengan metal alkoksi dan dihidrolisis dengan air, menghasilkan partikel

padatan metal hidroksida dalam larutan, dan reaksinya adalah reaksi hidrolisis.

Gel (gelation) adalah jaringan partikel atau molekul, baik padatan dan cairan,

dimana polimer yang terjadi di dalam larutan digunakan sebagai tempat

pertumbuhan zat anorganik. Pertumbuhan anorganik terjadi di gel point, dimana

energi ikat lebih rendah. Reaksinya adalah reaksi kondensasi, baik alkohol atau

23

air, yang menghasilkan oxygen bridge (jembatan oksigen) untuk mendapatkan

metal oksida (Paveena et al., 2010).

Proses sol gel bisa didefinisikan sebagai proses pembentukan senyawa anorganik

melalui reaksi kimia dalam larutan pada suhu rendah, dalam proses tersebut

terjadi perubahan fasa dari suspensi koloid (sol) membentuk fasa cair kontinyu

(gel). Metode sol gel merupakan metode yang paling banyak dilakukan. Hal ini

disebabkan karena beberapa keunggulannya, antara lain: proses berlangsung pada

temperatur rendah, prosesnya relatif lebih mudah, bisa diaplikasikan dalam segala

kondisi (versatile), menghasilkan produk dengan kemurnian dan kehomogenan

yang tinggi jika parameternya divariasikan. Dimana dapat dilakukan kontrol

terhadap ukuran dan distribusi pori dengan mengubah rasio molar air/prekursor,

tipe katalis atau prekursor, suhu gelasi, pengeringan, dan proses stabilisasi

(Zawrah et al., 2009).

2. Pengeringan beku

Freez Driyer merupakan suatu alat pengeringan yang termasuk ke dalam

pengantar pengeringan atau pengeringan tak langsung (conduction dryer/ indirect

dryer) karena proses perpindahan terjadi secara tidak langsung yaitu antara bahan

yang akan dikeringkan (bahan basah) dan media pemanas terdapat dinding

pembatas sehingga air dalam bahan basah / lembab yang menguap tidak terbawa

bersama media pemanas. Hal ini menunjukkan bahwa perpindahan panas terjadi

secara hantaran (konduksi), sehingga disebut juga pengantar pengeringan atau

pengeringan tak langsung (Conduction Dryer/ Indirect Dryer) (Liapis et al.,

1994).

24

Pengeringan beku (freeze drying) adalah salah satu metode pengeringan yang

mempunyai keunggulan dalam mempertahankan mutu hasil pengeringan,

khususnya untuk produk-produk yang sensitif terhadap panas. Dalam katalis,

metode ini digunakan untuk menghilangkan air hidrat dalam rongga bahan katalis

tanpa merusak struktur jaringan bahan tersebut (Labconco, 1996). Keuntungan

menggunakan metode freezer dry yaitu hasilnya homogen, murni, dengan ukuran

partikel dapat diproduksi kembali serta memiliki aktivitas yang seragam (Bermejo

et al., 1997).

3. Kalsinasi

Proses kalsinasi merupakan pemanasan zat padat dibawah titik lelehnya untuk

menghasilkan keadaan dekomposisi termal dari transisi fasa lain selain fasa

lelehan. Kalsinasi diperlukan sebagai penyiapan serbuk untuk proses lebih lanjut

dan memperoleh ukuran partikel yang optimum dengan menggunakan senyawa

dalam bentuk garam atau dihidrat menjadi oksida, membentuk fase kristal.

Peristiwa yang terjadi pada proses kalsinasi yaitu:

a. Dekomposisi komponen prekursor pada pembentukan spesi oksida. Proses

pertama terjadi pelepasan air bebas (H2O) dan terikat (OH) yang berlangsung

pada suhu diantara 100оC dan 300oC.

b. Pelepasan gas CO2 berlangsung pada suhu sekitar 600oC, akan terjadi

pengurangan berat secara berarti dan terjadi reaksi antara oksida yang

terbentuk dengan penyangga.

c. Sintering komponen prekursor. Pada proses ini struktur kristal sudah

terbentuk namun ikatan di antara partikel serbuk belum kuat dan mudah lepas

(Pinna, 1998).

25

4. Pektin

Pektin merupakan polisakarida kompleks tersusun atas polimer asam α D-

galakturonat yang terikat melalui ikatan α 1,4-glikosidik. Pektin terkandung di

dalam dinding sel primer yaitu diantara selulosa dan hemiselulosa (Nelson et al.,

1977). Kandungan pektin kurang lebih sepertiga berat kering dinding sel tanaman

(Toms and Harding, 1998; Walter, 1991). Struktur pektin ditunjukkan pada

Gambar 6.

Gambar 6. Struktur pektin.

Senyawa pektin terdiri atas asam pektat, asam pektirat dan protopektin.

Kandungan metoksi pada pektin mempengaruhi kelarutannya. Pektin dengan

kadar metoksi tinggi (7-9%) akan mudah larut di dalam air sedangkan pektin

dengan kadar metoksi rendah (3-6%) mudah larut di dalam alkali dan asam

oksalat. Pektin tidak larut di dalam alkohol dan aseton (Erika, 2013).

Pembentukan gel pada pektin terjadi melalui ikatan hidrogen antara gugus

karbonil bebas dengan gugus hidroksil.

Pektin banyak digunakan sebagai komponen fungsional pada industri makanan

karena kemampuannya dalam membentuk gel dan menstabilkan protein (May,

1990). Pektin berfungsi sebagai pemberi tekstur yang baik pada roti dan keju,

bahan pengental dan stabilizer pada minuman sari buah. Sumber pektin komersil

26

paling utama yaitu pada buah-buahan seperti kulit jeruk (25-30%), kulit apel

kering (15-18%), bunga matahari (15-25%) dan bit gula (10-25%) (Ridley et al.,

2001).

L. Karakterisasi Katalis

Karakterisasi adalah hal yang sangat penting dalam bidang katalisis. Beberapa

metode seperti difraksi, spektroskopi, dan mikroskopi memberikan kemudahan

dalam menyelidiki sifat-sifat suatu katalis, sehingga diharapkan kita dapat

mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang katalis agar kita dapat

meningkatkan atau mendesain suatu katalis yang memiliki aktivitas yang lebih

baik (Chorkendorf et al., 2003).

1. Keasaman Katalis

Analisis keasaman katalis dilakukan untuk mengetahui jumlah situs asam dan

jenis situs asam. Jumlah situs asam ditentukan melalui metode gravimetri melalui

adsorpsi basa adsorbat dalam fasa gas pada permukaan katalis (ASTM, 2005).

Jenis situs asam yang terikat pada katalis dapat ditentukan dengan menggunakan

spektroskopi inframerah (FTIR) dari katalis yang telah mengadsorpsi basa

adsorbat (Seddigi, 2003).

a. Metode Gravimetri

Pada umumnya jumlah situs asam berbanding lurus dengan situs aktif pada

katalis. Informasi mengenai banyaknya situs asam yang terkandung pada katalis

dapat kita ketahui dari jumlah situs asam yang muncul. Basa yang dapat

27

digunakan adalah amoniak, piridin, piperidin, quinolin, trimetil amin, dan pirol

yang teradsorpsi pada situs asam dengan kekuatan adsorpsi yang proporsional

dengan kekuatan asam. Banyaknya basa yang teradsorpsi pada situs asam

menyatakan kekuatan asam dari suatu sampel padatan. Prosedur pengerjaan

dilakukan pada temperatur tertentu atau pada rentang temperatur tertentu dengan

menggunakan metode gravimetri (Richardson, 1989).

Jumlah situs asam menggunakan adsorpsi amoniak sebagai basa adsorbat

merupakan penentuan jumlah situs asam total katalis, dengan asumsi bahwa

ukuran molekul amoniak yang kecil sehingga memungkinkan untuk masuk

sampai ke dalam pori-pori katalis. Penentuan jumlah situs asam menggunakan

piridin sebagai basa adsorbat merupakan penentuan jumlah situs asam yang

terdapat pada permukaan katalis, dengan asumsi bahwa ukuran molekul piridin

yang relatif besar sehingga hanya dapat teradsorpsi pada permukaan katalis

(Rodiansono et al., 2007). Banyaknya mol basa yang teradsorpsi pada cuplikan

dapat dihitung dengan rumus:Keasaman (mmol/gram) = ( )( ) × 1000 ............................(2.1)

dimana,w1 = Berat wadah kosongw2 = Berat wadah + cuplikanw3 = Berat wadah + cuplikan yang telah mengadsorpsi piridinBM = Bobot molekul piridin

b. Spektroskopi Inframerah (FTIR)

FTIR merupakan salah satu instrumen yang menggunakan prinsip spektroskopi.

FTIR merupakan suatu metode analisis yang mengamati interaksi antar atom-

atom dalam molekul berdasarkan perubahan vibrasi-vibrasi yang terbentuk pada

28

saat sampel teradsorpsi dengan energi khusus dan dilewati oleh sinar inframerah

(Ayyad, 2011). Sinar inframerah ini berada pada jangkauan panjang gelombang

2,5 – 25 µm atau jangkauan frekuensi 2000 – 400 cm-1. Hal ini karena di daerah

jangkauan antara 2000 – 400 cm-1 adalah daerah khusus yang berguna untuk

identifkasi gugus fungsional.

Instrumen FTIR menggunakan sistem yang disebut dengan interferometer untuk

mengumpulkan spektrum. Interferometer terdiri atas sumber radiasi, pemisah

berkas, dua buah cermin, laser dan detektor. Skema lengkap dari instrumentasi

FTIR ditunjukan pada Gambar 7.

Gambar 7. Skema instrumentasi FTIR.

Karakterisasi sifat keasaman katalis dilakukan untuk mengetahui tingkat

keasaman dari katalis yang telah dibuat. Keasaman dari suatu katalis adalah

jumlah asam, kekuatan asam, serta sisi aktif katalis yang ditinjau dari gugus

29

asam Brønsted-Lowry dan asam Lewis. Asam menurut Bronsted-Lowry, asam

adalah spesies yang dapat menyumbangkan proton atau lebih sering disebut

donor proton dan basa adalah spesies yang dapat menerima proton (akseptor

proton). Sedangkan asam menurut Lewis adalah, spesies yang dapat menerima

pasangan elektron (akseptor elektron) dan basa adalah spesies yang dapat

menyumbangkan pasangan elektron (donor elektron).

Penentuan jenis situs asam pada katalis dapat ditentukan menggunakan

spektroskopi infra merah (FTIR) dari katalis yang telah mengadsorpsi basa

adsorbat (Seddigi, 2003). Basa yang dapat digunakan adalah kuinolin,

piperidin, trimetilamin, dan amonia (Fessenden & Fessenden, 1995).

Penentuan jenis situs asam memberikan informasi tentang situs asam yang

terkandung pada katalis apakah asam Brønsted-Lowry atau asam Lewis, yang

pada umunya berkaitan dengan interaksi ikatan yang terjadi antara katalis dan

reaktan. Reaksi katalitik dapat terjadi melalui transfer elektron, seperti

ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Asam Bronsted dan asam Lewis pada katalis (Parry, 1963).

30

Metode spektrofotometri infra merah digunakan untuk melihat sisi aktif katalis.

Adanya puncak serapan dari ion piridinium (C5H5N+) dan piridin yang

teradsorpsi berturut-turut mengindikasikan adanya situs asam Brønsted- Lowry

dan situs asam Lewis yang berperan pada permukaan katalis. Situs asam

Brønsted-Lowry pada spektra infra merah ditunjukkan pada daerah bilangan

gelombang 1350-1500 cm-1 dan situs asam Lewis pada daerah bilangan

gelombang 1550-1650 cm-1 (Tanabe, 1981).

2. Analisis Struktur Katalis

a. Analisis Struktur Kristal

Struktur dan fasa katalis dapat ditentukan dengan alat XRD. XRD merupakan

salah satu metode karakterisasi material yang paling tua dan paling sering

digunakan hingga saat ini. Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi suatu

material berdasarkan fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan

parameter kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel suatu material dengan

menggunakan persamaan Scherrer (Cullity,1978).

= ................................................. (2.2)

dimana:D = diameter rata-rata partikel (nm)k = konstanta dari instrumen yang digunakanλ = panjang gelombang sinar-X yang digunakan (nm)β = pelebaran puncak (radian)θ = sudut Bragg (radian)

31

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

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

serta didifraksikan. Pola difraksi yang dihasilkan analog dengan pola difraksi

cahaya pada permukaan air yang menghasilkan sekelompok pembiasan. Skema

alat XRD ditunjukkan pada Gambar 9.

Gambar 9. Skema alat XRD

Proses terjadinya pembentukkan puncak-puncak difraksi pada XRD ditunjukkan

pada Gambar 10.

Gambar 10. Proses pembentukkan puncak pada XRD.

32

Berdasarkan persamaan Bragg, jika seberkas sinar-X dijatuhkan pada sampel

kristal, maka bidang kristal itu akan membiaskan sinar-X yang memiliki panjang

gelombang yang sama dengan jarak antar kisi dalam kristal tersebut. Sinar yang

dibiaskan akan ditangkap oleh detektor, kemudian diterjemahkan sebagai puncak

difraksi. Semakin banyak bidang kristal yang sama terdapat dalam sampel,

semakin kuat intensitas pembiasan yang dihasilkan. Tiap puncak yang muncul

pada pola XRD mewakili satu puncak bidang kristal yang memiliki orientasi

tertentu dalam sumbu tiga dimensi (Chorkendroff and Niemantsverdriet, 2003).

b. Analisis Ukuran Partikel

Untuk menganalisis ukuran partikel digunakan Particle Size Analyzer (PSA)

menggunakan metode Laser Diffraction. Metode ini dinilai lebih akurat bila

dibandingkan dengan metode analisis gambar maupun metode ayakan (sieve

analyses), terutama untuk sampel-sampel dalam orde nanometer maupun

submikron. PSA dengan metode Laser Diffraction bisa dibagi dalam dua metode:

1. Metode basah: metode ini menggunakan media pendispersi untuk

mendispersikan material uji.

2. Metode kering: metode ini memanfaatkan udara atau aliran udara untuk

melarutkan partikel dan membawanya ke sensing zone. Metode ini baik

digunakan untuk ukuran kasar, dimana hubungan antarpartikel lemah dan

kemungkinanan untuk beraglomerasi kecil.

Pengukuran partikel dengan menggunakan PSA biasanya menggunakan metode

basah. Metode ini dinilai lebih akurat jika dibandngkan dengan metode kering

33

ataupun pengukuran partikel dengan metode ayakan dan analisa gambar.

Terutama untuk sampel-sampel dalam orde nanometer dan submikron yang

biasanya memiliki kecendrungan aglomerasi yang tinggi. Hal ini dikarenakan

partikel didispersikan ke dalam media sehingga partikel tidak saling

beraglomerasi (menggumpal). Dengan demikian ukuran partikel yang terukur

adalah ukuran dari single particle. Selain itu hasil pengukuran dalam bentuk

distribusi, sehingga hasil pengukuran dapat diasumsikan sudah menggambarkan

keseluruhan kondisi sampel (Rawle, 2010). Skema alat PSA ditunjukkan pada

Gambar 11.

Gambar 11. Skema alat PSA (Shaw, 2015)

Dari hasil analisis partikel menggunakan PSA, maka didapatkan luas area rata-

rata partikel. Dengan mengasumsikan partikel berbentuk bola maka dari luas area

rata-rata (A) yang dihasilkan dapat dihitung diameter partikelnya (d) dengan

menggunakan persamaan: = 2√ /π …………………………………………………..(2.3)

34

c. Analisis Morfologi Katalis

Untuk mengamati bentuk, struktur, serta distribusi pori padatan digunakan alat

TEM. Prinsip kerja TEM sama seperti proyektor slide dimana elektron

ditransmisikan ke dalam obyek pengamatan dan hasilnya diamati melalui layar.

Mekanisme kerja dari TEM yaitu pistol elektron berupa lampu tungsten

dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi (100–300 kV) ditransmisikan pada

sampel yang tipis, pistol akan memancarkan elektron secara termionik maupun

emisi medan magnet ke sistem vakum. Interaksi antara elektron dengan medan

magnet menyebabkan elektron bergerak sesuai 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 yang selanjutnya dapat diamati melalui layar pospor

(Jie et al., 2003).Skema kerja dari TEM ditunjukkan pada Gambar 12.

35

Gambar 12. Skema instrumen TEM

M. Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) dikembangkan pada akhir tahun

1960-an dan awal tahun 1970-an. KCKT merupakan suatu teknik kromatografi

yang menggunakan fasa gerak cair untuk pemisahan sekaligus untuk analisis

senyawa berdasarkan kekuatan atau kepolaran fasa geraknya. Berdasarkan

polaritas relatif fasa gerak dan fasa diamnya, KCKT dibagi menjadi dua, yaitu

fasa normal yang umumnya digunakan untuk identifikasi senyawa nonpolar

sehingga fasa gerak yang digunakan kurang polar dibandingkan fasa diam dan

fasa terbalik yang umumnya digunakan untuk identifikasi senyawa polar,

menggunakan fasa gerak lebih polar dibandingkan fasa diam (Gritter et al.,

1991). Prinsip pemisahan senyawa menggunakan KCKT adalah perbedaan

distribusi komponen diantara fasa diam dan fasa geraknya. Semakin lama

36

terdistribusi dalam fasa diam maka semakin lama waktu retensinya.

Tujuan utama KCKT yaitu agar diperoleh hasil pemisahan/ resolusi yang baik

dengan waktu singkat. Maka, hal-hal yang harus diperhatikan adalah:

1. Wadah fase gerak

Jenis dan komposisi dari fase gerak mempengaruhi pemisahan komponen.

Wadah fase gerak harus bersih sebelum dan setelah digunakan supaya tidak

ada pengotor yang dapat mengganggu analisis. Untuk KCKT fase normal

biasanya digunakan pelarut nonpolar, sedangkan KCKT fase terbalik

digunakan pelarut campuran dari air dan pelarut organik polar.

2. Pompa

Pompa berfungsi mengalirkan eluen ke dalam kolom. Pompa yang digunakan

dalam KCKT adalah pompa bertekanan tinggi, biasanya sekitar 1000-2000 psi

untuk memastikan reproduktivitas dan akurasi yang dihasilkan.

3. Injektor

Injektor berfungsi untuk memasukkan cuplikan ke dalam kolom. Injektor dalam

sistem KCKT harus menyediakan volume injeksi antara 1-100 mL dengan

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

4. Kolom

Kolom atau fase diam berfungsi untuk memisahkan komponen. Ditinjau dari

ukurannya (panjang dan diameternya) terdapat tiga jenis kolom KCKT yaitu

kolom konvensional (panjang 10-20 cm dan diameter 4,5 mm), kolom mikrobor

(panjang 10 cm dan diameter 2,4 mm) dan kolom high speed (panjang 6 cm dan

37

diameter 4,6 mm). Sedangkan dilihat dari jenis fasa diam dan fasa geraknya

kolom KCKT dibedakan menjadi dua jenis yaitu kolom fase normal dan kolom

fase terbalik. Kromatografi dengan kolom konvensional mempunyai fase diam

normal bersifat polar seperti silika dan fase geraknya non polar sehingga akan

memisahkan senyawa yang bersifat non polar.

Adanya residu silanol (Si-OH) menyebabkan permukaan silika bersifat polar

dan sedikit asam. Oktadesil silika (ODS atau C18) adalah fase diam yang

banyak digunakan karena mampu memisahkan senyawa-senyawa dengan

kepolaran yang rendah, sedang maupun tinggi.

5. Detektor

Detektor berfungsi untuk mendeteksi senyawa yang ada dan mengukur

jumlahnya. Detektor yang sering digunakan pada KCKT yaitu detektor

indeks bias, serapan optik (UV-Vis), fluoresensi, dioda array, elektrokimia

dan detektor konduktivitas.

6. Integrator

Sinyal-sinyal yang ditangkap oleh detektor diteruskan pada komputer untuk

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

38

Gambar 13. Skema alat KCKT.

Berdasarkan gambar di atas, mekanisme kerja ringkas dari KCKT 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. Berikut adalah kromatogram dari beberapa gula alkohol

monosakarida, dan disakarida dapat ditunjukkan pada Gambar 14.

39

Gambar 14. Kromatogram standar campuran eritritol, xylitol, fruktosa,sorbitol, manitol, glukosa, sukrosa, maltitol, maltosa.

Untuk pemisahan komponen-komponen dalam standar digunakan kolom Shodex

Asahipak, NH2P-50 4E 5 μm (4,6 × 250 mm) dengan fasa gerak air dan

acetonitril pada temperatur 25°C. Setiap analit diinjeksikan kedalam kolom

KCKT dengan volume 10 µL dengan waktu analisis selama 45 menit. Hasilnya

gula-gula alkohol seperti eritritol, xylitol, sorbitol dan manitol kemudian

monosakarida yakni glukosa dan fruktosa kromatogramnya muncul pada waktu

retensi kurang dari 24 menit. Sedangkan sukrosa, maltitol, dan maltosa

kromatogramnya muncul pada waktu retensi antara 28-38 menit. Setiap sampel

memiliki waktu retensi yang berbeda-beda tergantung pada interaksinya dengan

fasa diam. Semakin kuat interaksi sampel dengan fasa diam maka semakin lama

waktu retensinya (Grembecka et al., 2014).

40

III. METODELOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik-Fisik FMIPA

Universitas Lampung. Analisis ukuran partikel katalis (PSA) dilakukan di Balai

Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca Panen Pertanian Bogor, analisis

keasaman (FTIR) di Badan Tenaga Nuklir Nasional Serpong, analisis struktur

kristal (XRD) dilakukan di Universitas Islam Negeri Jakarta Syarif Hidayatullah.

Analisis morfolohi katalis (TEM) dilakukan di Laboratorium Anorganik UGM.

Uji aktivitas katalitik katalis (KCKT) dilakukan di Politeknik Akademi Kimia

Analisis Bogor. Penelitian ini dilakukan dari bulan Februari 2017 sampai dengan

bulan Juni 2017.

B. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan adalah FTIR merek SHIMADZU PRESTIGE 21 , PSA

merek FRITSCH GmbH, XRD Type Miniflex 600 Merek Rigaku, TEM merek

TEM JEOL JEM 1400, KCKT merek Waters Alliance 2695, ultrasonikasi merek

Bandelin Sonorex Technik, Freezer merek LG, Magnetic Strirrer merek Stuart

heat-stir CB162, furnace merek Nabertherm Lilienthal (Germany), pengering

41

beku merek ModulyoD Freeze Dryer, oven merek Fischer Scientific (SEA) Pie

Ltd, lampu UV merek Solar Glo 125 Watt, pemutar pemanas bermagnetik,

pengaduk magnet, neraca digital merek Kern ABT 220-4M, mortar akik,

desikator, reaktor kataltik, termometer, spatula, botol dan selang infuse, serta

peralatan gelas laboratorium.

Bahan-bahan yang digunakan adalah nikel nitrat Ni(NO3)2.6H2O (Merck, 99%),

tembaga nitrat (Cu(NO3)2.3H2O (Merk 99%), feri nitrat Fe(NO3)3.9H2O (Merck,

99%), akuades, pektin, amonia, piridin, nanoselulosa (Widiarto et al., 2017),

kertas saring, pH indikator merek Suncare dan gas Hidrogen (BOC 99,99%).

C. Prosedur Penelitian

Pada penelitian ini dilakukan beberapa tahapan prosedur yaitu sintesis

nanokomposit yang dilanjutkan dengan karakterisasi nanokomposit, terakhir

dilakukan uji aktivitas nanokomposit sebagai katalis dalam konversi selulosa

melalui reaksi fotokatalisis dan analisis hasil konversi menggunakan KCKT.

42

Gambar 15. Skema penelitian

1. Sintesis Katalis

Sintesis nanokomposit atau katalis Ni0,5Cu0,5 Fe2O4 dilakukan dengan cara

melarutkan 8 gram pektin dalam 400 mL akuades menggunakan pemutar pemanas

bermagnetik pada suhu ruang sampai diperoleh larutan yang homogen selama

kurang lebih dua jam. Kemudian larutan amonia pekat di tambahkan ke dalam

larutan pektin sebanyak 40 mL hingga pH-nya 11. Kemudian ke dalam larutan

pektin tersebut ditambahkan secara bersamaan dan perlahan nikel nitrat 1,2279

gram dalam 85 mL akuades, tembaga nitrat 1,0202 gram dalam 75 mL akuades

dan larutan feri nitrat 6,8209 gram dalam 400 mL akuades sambil diaduk

Sintesis Nanokomposit

- Dilarutkan dalam akuades- Dimasukkan dalam larutan pektin + amonia ber-pH

11 secara bersamaan sambil diaduk dengan pemutarpemanas bermagnetik.

- Dipanaskan pada suhu tetap sampai menjadi gel (70-80oC) selama ± 13 jam

- Dikeringkan dengan pengering beku- Dikalsinasi pada suhu 600oC dan digerus dengan

mortar akik.

- Dianalisis keasaman dengan metode gravimetridan FTIR

- Dikarakterisasi dengan PSA, XRD dan TEM

- Dilarutkan dalam aquades dan ditambahkan katalis- Dialiri gas hidrogen sambil diirradiasi dengan sinar

UV

- Dikarakterisasi dengan KCKT

Hasil

Konversi Nanoselulosa

Gula Alkohol

Garam Besi Nitrat, Nikel Nitrat, dan Tembaga Nitrat

Gel

Katalis

Nanoselulosa

43

menggunakan pemutar pemanas bermagnetik sampai diperoleh larutan yang

homogen. Volume campuran larutan mencapai 1000 mL (Noviyanthi, 2015).

Selanjutnya campuran logam dan pektin yang telah homogen dipanaskan pada

suhu 70-80°C sampai terbentuk gel Ni0,5Cu0,5 Fe2O4. Lalu gel Ni0,5Cu0,5 Fe2O4

dikeringkan dengan pengering beku untuk menghilangkan kandungan air yang

ada tanpa merusak jaringan yang telah terbentuk dari bahan tersebut selama 24

jam. Kemudian hasil serbuk nanokomposit di gerus sampai halus dan selanjutnya

di kalsinasi pada suhu 600°C selama 11 jam dan dibiarkan dingin dalam furnace

sampai suhu kamar.

Proses kalsinasi dilakukan secara bertahap, pertama suhu furnace diatur sehingga

suhunya menjadi 30°C. Selanjutnya diatur agar suhu furnace meningkat dua

derajat permenit ketika suhu furnace 120°C, suhu furnace dipertahankan selama 2

jam. Setelah itu, suhu kembali dinaikkan hingga 350°C dan suhu dipertahankan

selama dua jam. Terakhir suhu dinaikkan kembali hingga mencapai 600°C dan

suhu ini dipertahankan selama dua jam. Kemudian furnace dimatikan dan

dibiarkan dingin tanpa mengeluarkan sampel dari dalam furnace. Setelah itu,

bubuk katalis Ni0,5Cu0,5 Fe2O4 yang diperoleh di gerus kembali sampai halus

menggunakan mortar akik kemudian ditimbang untuk dilanjutkan ke tahap

karakterisasi katalis (Noviyanthi, 2015).

44

2. Karakterisasi Katalis

a. Analisis Keasaman Katalis

Penentuan situs asam nanokatalis secara kuantitatif dalam penelitian ini

dilakukan dengan metode gravimetri dan secara kualitatif dilakukan dengan

FTIR melalui kemisorpsi basa piridin (ASTM, 2005). Metode gravimetri

dilakukan dengan cara, wadah kosong ditimbang kemudian diisi dengan 0,10

gram katalis dan dimasukkan ke dalam desikator yang sebelumnya telah

divakum selama kurang lebih 1 jam dan dimasukkan piridin sebanyak 5 mL.

Selanjutnya, katalis tersebut dimasukkan ke dalam desikator tersebut dan

ditutup rapat kemudian didiamkan selama 24 jam. Setelah itu, wadah yang

berisi katalis dikeluarkan dan didiamkan di tempat terbuka selama 2 jam.

Selanjutnya sampel ditimbang kembali dan ditentukan jumlah situs asam dari

katalis.

Adsorpsi kimia molekul basa piridin oleh katalis dapat terjadi pada situs-situs

asam yang terdapat pada permukaan katalis, baik situs asam Bronsted-Lowry

maupun situs asam Lewis. Pertambahan berat bahan katalis merupakan banyaknya

basa yang teradsorpsi pada bahan katalis. Selanjutnya, penentuan situs asam

Brønsted-Lowry dan situs asam Lewis dari bahan katalis. Jenis situs asam pada

katalis ditentukan menggunakan Fourier Transform Infra Red (FTIR) dari katalis

yang telah mengadsorpsi basa adsorbat ( Seddigi, 2003), dan dilakukan pada

rentang bilangan gelombang 4000-400 cm-1 (Pary,1963; Ryczkowski, 2001).

Daerah serapan IR padatan dibawah 1000 cm-1 selalu menunjukkan ion dalam

bentuk kisi kristal (Brabers et.al., 1969).

45

b. Analisis Struktur Katalis dengan XRD

Analisis struktur katalis dilakukan menggunakan instrumentasi X-ray Difraction

(XRD). Analisis XRD untuk mengetahui struktur kristal menggunakan program

Match (Nugroho, 2011). Sejumlah sampel katalis ditempatkan dalam wadah

sampel dan dianalisis. Berkas sinar-X yang ditembakkan ke sampel dengan

menggunakan radiasi CuKα (1,5410 Å), tabung sinar-X dioperasikan pada 40 kV

dan 200 mA akan dipantulkan dengan membentuk sudut difraksi (2θ) dalam

rentang 10 – 80o, dengan step size 0,02o/menit sebagai dasar pembentuk dari

grafik difraktogram. Puncak-puncak yang terdapat pada difraktogram kemudian

diidentifikasi menggunakan metode Search Match dengan standar pangkalan data

sebagai acuan yang diterbitkan JCPDF dalam PCPDF win 1997 dengan

mengambil 3 - 4 puncak dengan intensitas tertinggi (Drbohlavova et al., 2009).

Ukuran kristal dari katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 dihitung menggunakan persamaan

Scherrer (Cullity, 1978).

c. Analisis Ukuran Partikel Mengunakan PSA

Pengukuran partikel Nanokatalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 dengan menggunakan metode

basah. Pada analisis ukuran partikel dengan menggunakan Particle Size Analyzer

(PSA), partikel di dispersikan ke dalam media cair sehingga partikel tidak saling

beraglomerasi. Ukuran partikel yang terukur adalah ukuran dari single particle

(Nikmatin et al., 2010). Pengukuran sampel dilakukan beberapa kali, hingga

diperoleh dua data yang memiliki selisih kurang dari 0,0120 μm. Dari kedua data

tersebut kemudian diolah secara bertahap dalam menentukan hasil terbaik (Rawle,

2012).

46

d. Analisis Morfologi Katalis Mengunakan TEM

Penentuan morfologi katalis Ni0,5Cu0,5 Fe2O4 dilakukan menggunakan

instrumentasi (TEM). Sampel katalis 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).

3. Uji Aktivitas dengan Reaksi Fotokatalitik

a. Konversi Nanoselulosa

Uji aktivitas nanofotokatalis Ni0,5Cu0,5 Fe2O4 dilakukan melalui konversi

polisakarida selulosa menjadi gula alkohol. Sebanyak 0,5 gram selulosa

dicampurkan ke dalam 100 mL aquades. Kemudian ke dalam larutan selulosa

ditambahkan nanofotokatalis Ni0,5Cu0,5 Fe2O4 sebanyak 0,1 gram dan dialiri gas

hidrogen. Setelah itu dipasangkan lampu UV 125 W, dimana posisi lampu sinar

UV berada di atas permukaan sampel dengan jarak 10-15 cm ke permukaan

reaktor (Manurung et al., 2015).

Waktu penyinaran atau irradiasi sinar UV pada konversi selulosa divariasi, yaitu

30 menit, 45 menit, dan 60 menit, dimana pada setiap variabel waktu diambil 10

mL sebagai sampel yang akan dianalisis dengan alat instrument Kromatografi

Cair Kinerja Tinggi (KCKT). Skema alat yang digunakan dalam proses konversi

ditunjukkan pada Gambar 16.

47

Gambar 16. Proses konversi selulosa dengan irradiasi sinar UV. 1.Tabung gasH2, 2. Selang penghantar gas H2, 3. Ruang gelap, 4. Lampu UV, 5.Wadah berisis larutan selulosa dan nanofotokatalis, 6. Pengaduk

b. Analisis Hasil Konversi Selulosa Menggunakan KCKT

Sampel hasil konversi selulosa yang telah dibuat, dianalisis untuk mengetahui

senyawa yang terkandung di dalamnya khususnya gula-gula alkohol. Pada alat

KCKT digunakan kolom SCR 101 P dengan fase gerak akuades serta detektor

indeks refraksi. Kemudian ditentukan laju alirnya 0,6 mL/menit dengan suhu

kolom 80°C.

20 µL larutan standar sorbitol 2gram/L disuntikkan ke dalam kolom. Biarkan

sampai komponen larutan standar keluar dari kolom dan waktu retensi dicatat.

Langkah tersebut diulangi dengan menyuntikkan 20 µL larutan standar xylitol dan

manitol 2 gram/L. Selanjutnya dari setiap sampel disuntikkan ke dalam kolom

sebanyak 20 µL. Biarkan sampai semua komponen keluar dan terpisah dari

kolom. Waktu retensi untuk masing-masing komponen (sorbitol, manitol, xylitol)

dicatat (Ratnayani et al, 2008).

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa

1. Nanokatalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 yang disintesis telah mampu mengkonversi

nanoselulosa menjadi gula alkohol meskipun persentasenya masih rendah yakni

di bawah 5 %.

2. Hasil analisis difraksi sinar-X (XRD) menunjukan pada katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4

terdapat 4 fasa yaitu CuFe2O4, NiFe2O4 sebagai fasa kristalin mayor dan CuO

serta NiO sebagai fasa minor dengan ukuran kristal sebesar 14,9 nm.

3. Hasil analisis TEM (Transmission Electron Microscope) menunjukkan bahwa

nanokatalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 memiliki morfologi permukaan yang seragam dengan

ukuran partikel tidak jauh berbeda dengan hasil analisis XRD yaitu 18,9 nm.

4. Hasil analisis keasaman katalis menunjukkan bahwa katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4

memiliki jumlah situs asam sebesar 1,931 mmol piridin/g katalis

69

5. Pada penentuan jenis jenis situs asam dengan FTIR diketahui bahwa katalis

memiliki dua jenis situs asam yaitu situs asam Bronsted-Lowry dan Lewis dengan

situs asam Lewis sebagai situs asam yang mendominasi.

6. Katalis Ni0,5Cu0,5Fe2O4 aktif dalam mengkonversi selulosa menjadi gula akohol

berupa sorbitol pada waktu reaksi 30, 45 dan 60 menit dengan persentase sorbitol

terbesar diperoleh pada waktu reaksi 60 menit sebesar 4,6%.

B. SARAN

Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, maka pada penelitian selanjutnya

disarankan untuk:

1. Mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi seperti perbandingan

jumlah katalis dan reaktan yang digunakan, serta energi dalam reaksi sehingga

produk yang dihasilkan menjadi lebih optimal.

2. Melakukan analisis energi band-gap dengan alat Diffuse Reflectance

Spektrophotometer (DRS), agar dapat diketahui panjang gelombang yang

sesuai untuk terjadinya reaksi.

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, M., Yudistira, V, Nirmin dan Khairurrijal. 2008. Sintesis Nanomaterial.Jurnal Nanosains & Nanoteknologi. Vol. 1, Pp. 33–57.

Almeida, J. M. A., C. T. Meneses, A. S. de Menezes, R. F. Jardim, and J. M.Sasaki. 2008. Synthesis and Characterization of NiMn2O4 NanoparticlesUsing Gelatin as Organic Precursor. Journal of Magnetism and MagneticMaterials. Vol. 320, Pp. 304–307.

Amalia, R. 2013. Studi pendahuluan konversi selulosa menjadi gula alkoholdengan katalis NixFe2-xO4 dengan variabel x=0,5; 0,8 dan 1. Skripsi.Universitas Lampung. Bandar Lampung. Pp, 47–49.

Anand, A., Kulkarni, R.D., Gite, V.V, 2012. Preparation and properties ofeco-friendly two pack PU coatings based on renewable source (sorbitol)and its property improvement by nano ZnO. Progress in OrganikCoatings. Vol. 74, Pp. 764–767.

Anggoro, Didi D., Atmaji, Riskatama., Muriadiputra, Zulfikar. 2013.Konversi Kulit Pisang Menjadi Glukosa Menggunakan Katalis ArangAktif Tersulfonasi. Jurnal Teknologi Kimia Industri. Vol. 2, Pp. 117–124.

ASTM D4824-03. 2005. Test Method For Determination of Catalyst Acidity byAmmonia Chemisoription. Manual Book of ASTM. Pp.1–3.

Ayyad, O.D . 2011 . Novel Strategies the Synthesis of Metal Nanoparticle andNanostructure. Thesis. Universitas de Barcelona. Barcelona. Pp 48–49.

Baker, R. A. 1994. Pectin. Carbohydrate Polymers.Vol. 12, Pp. 133–138.

71

Bendersky, L. A. and F. W. Gayle. 2001. Electron Diffraction Using TransmissionElectron Microscopy. Journal of Research of the National Institute ofStandards and Technology. Vol. 106, Pp. 997–1012.

Bermejo E., Dantas, T., Lacour, C. and Quarton, M. 1997. Mechanism ofFormation of Nanocrystalline Hematite Prepared by Freeze-Drying.Material Research Bulletin. Vol.30, Pp. 645–652.

Bhimte N.A and Tayade P.T. 2007. Evaluation of Microcrystalline CellulosePrepared from Sisal Fibers as A Tablet Excipient: A Technical Note.American Association of Pharmaceutical Scientists. Vol. 8, Pp. E1–E7.

Brabers, VAM. 1969. Infrared spectra of Cubic and Tetragonal ManganeseFerrites. Physica Status Solidi. Vol. 33, Pp. 563–572.

Carlson. T , T.Vispute, G. Huber. 2008. Green Gasoline by Catalytic FastPyrolysis of Solid Biomass Derived Compounds. Chemical SustainableChemistry.Vol. 1, Pp. 397–400.

Chandel, A.K., Silvério da Silva, S. 2012. D-Xylitol: Fermentative Production,Application and Commercialization. Springer Science & Business Media.New York. Pp. 35–36.

Chitraningrum, N. 2008. Sifat Mekanik dan Termal pada Bahan NanokompositEpoxy-clay Tapanuli. Skripsi. Departemen Fisika. FMIPA. UI. Depok. 23–27.

Chorkendorf, I dan Niemantsverdriet, J.W. 2003. Concept of Modern Catalysisand Kinetics. Willey-VCH GmbH & Co. Weinheim. Pp.2–4.

Colmenares, J.C., and Magdziarz, A. 2013. Room Temperature VersatileConversion of Biomass-Derived Compounds by Mean of Supported TiO2

Photocatalysts. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. Vol. 366, Pp.156–162.

Cullity, B.D. 1978. Element of X-ray Diffraction 2nd edition. Addison-WesleyPublishing Company Incorporation. Philippines. Pp. 397–398.

Dekker, M. 2001. Alternative Sweeteners, 3rd Edition, Revised and Expanded.Edited by Lyn O'Brien-Nabors . CRC Press. New York. Pp. 354–356

72

Drbohlavova, J., R. Hrdy, V. Adam, R. Kizek, O. Schneeweiss and J. Hubalek.2009. Preparation and Properties of Various Magnetic Nanoparticles.Sensors. Vol. 9, Pp. 2352–2362.

Duguet, E. 2000. Introdution to Hybrid Organic-inorganic Materials. UniversityBordeaoux. Pp 12–15.

Fessenden, R. J. and J. S. Fessenden. 1986. Kimia Organik Jilid I Edisi Ketiga.Erlangga. Jakarta. Pp. 409–411.

Fukuoka, A and Dhepe, P.L. 2006. Catalytic Conversion of Cellulose into SugarAlcohols. Angewandte Chemie-international Edition In English. Vol. 45,Pp. 5161-5163.

Fukuoka, A., H. Kobayashi,Y. Ito, T. Komanoya,Y. Hosaka, P. L. Dhepe, K.Kasai and K. Hara. 2011. Synthesis of Sugar Alcohols by HydrolyticHydrogenation of Cellulose Over Supported Metal Catalysts. GreenChemistry. Vol. 13, Pp. 326–333.

Gates, B. C. 1992. Catalytic Chemistry. John Wiley and Sons Inc. Singapore. Pp.82.

Goldberg, I. 1994. Introduction In: Functional foods. Chapmann Hall. New York.Pp. 3–16

Grembecka, M., Lebiedzińska, A., Szefer, P. 2014. Simultaneous Separation andDetermination of Erythritol, Xylitol, Sorbitol, Mannitol, Maltitol, Fructose,Glucose, Sucrose and Maltose in Food Products by High PerformanceLiquid Chromatography Coupled to Charged Aerosol Detector.Microchemical Journal. Vol. 117, Pp. 77–82.

Gritter, R.J., J. M. Bobbit, and A.E. Schwarting. 1991. Pengantar Kromatografi2nd edition. ITB. Bandung. Pp. 34–81.

Hadiyawarman, A. R., Bebeh W. N., Mikrajuddin. Abdullah, dan Khairurrijal.2008. Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan TransparanMenggunakan Metode Simple Mixing. Jurnal Nanosains & Nanoteknologi.Vol. 1, Pp. 28–32.

73

Hansen, T. S., A. Boisen, J. M. Woodley, S. Pedersen and A. Riisager. 2006.Production of HMF from Aqueous Fructose – A Microwave Study.https://www.researchgate.net/publication/266359321.

Hoffmann. M.R., S.T. Martin, W. Choi, and D.W. Bahnemann. 1995.Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis. ChemicalReviews. Vol. 95, Pp. 69–96.

Hosokawa, M. Kiyoshi, N. Makio, dan Toyokazu. 2007. Nanoparticle TechnologyHandbook,1st Edition. Amazon Digital Services LLC. Pp. 257–286.

Huber,G. W., S. Iborra, A. Corma, 2006. Synthesis of Transportation Fuels fromBiomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering. Chemical Reviews. Vol.106, Pp. 4044–4098.

Iftimie, N., E. Rezlescu, P. D. Popa, and N. Rezlescu. 2006. Gas Sensitivity ofNanocrystalline Nickel Ferrite. Journal of Optoelectronics and AdvancedMaterials. Vol. 8, Pp. 1016–1018.

Ioelovich, M. 2012. Optimal Conditions for Isolation of Nanocrystalline CelluloseParticles. Nanoscience and Nanotechnology. Vol. 2, Pp. 9–13.

Isdin, O. 2010. Nanoscience in nature: Cellulose Nanocrystals. Studies byUndergraduate Researchers at Guelph. Vol. 3. No. 2. Pp. 77–80.

Istadi. 2011. Teknologi Katalis untuk Konversi Energi: Fundamental danAplikasi. Graha Ilmu. Yogyakarta. Pp. 52–58

Ji, N., T. Zhang, M. Zheng, A. Wang, H. Wang, X. Wang and J. G. Chen.2008. Direct Catayitic Convertion of Cellulose Into Ethylene GlycolUsing Nickel- Promoted Tungsten Carbide Catalysts. AngewandteChemies International Edition. Vol. 47, Pp. 8510–8513.

Jie, Wei, Li Yubao. 2003. Tissue Engineering Scaffold Material of Nano-ApatiteCrystals and Polyamide Composite. European Polymer Journal. Vol. 40,Pp. 509–515.

Kamigaito, O. 1991. "What can be improved by nanometer composites?".

74

Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy. Vol. 38,Pp. 315–21.

Kasapoglu, N., A. Baykal, M. S. Toprak, Y. Koseoglu, and H. Bayrakdar. 2007.Synthesis and Characterization of NiFe2O4 Nano-Octahedrons by EDTA-Assisted Hydrothermal Method. Turkish Journal of Chemistry. Vol. 31, Pp.659–666.

Kawai, T., and Sakata, T. 1980. Conversion of Carbohydrate into Hydrogen Fuelby A Photocatalytic Proces. Nature. Vol. 286, Pp. 474–476.

Kim K. D., S. S. Kim, Y. Choa, and H.T. Kim. 2007. Formation and SurfaceModification of Fe3O4 Nanoparticles by Co-precipitation and Sol-gelMethod. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. Vol. 13, Pp.1337–1141.

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

Lambert C.K., R.D. Gonzalez. 1998. The Importance of Measuring the MetalContent of Supported Metal Catalysts Prepared by the Sol Gel Method.Applied Catalysis A: General. Vol 172, Pp. 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 tanggal 20 Oktober 2016 pukul 9.09 WIB.

Lecloux A.J., J.P. Pirard. 1998. Section 4. Catalysts. Surface Function High-Temperature Catalysts Through Sol–Gel Synthesis. Journal of Non-Crystalline Solids. Vol. 225, Pp. 146–152.

Liapis A.I. and R. Bruttini. 1994. A Theory for the Primary and Secondary DryingStages of the Freeze-drying of Pharmaceutical Crystalline and AmorphousSolutes: Comparison Between Experimental Data and Theory. SeparationsTechnology. Vol. 48, Pp, 1675–1687.

Lim, D. J., Crittenden, J. and Ravennele, R. 2011. The Convertion of Celluloseinto Sorbitol Over Alumina-Suported Platinum Catalyst. Georgia TechEnvironmental Engineering Research Internship Program. Vol. 5, Pp. 1–28.

75

Maensiri, S., C. Masingboon, B. Bonochom and S. Seraphin. 2007. A SimpleRoute to Synthesize Nickel Ferrite (NiFe2O4) Nanoparticles Using EggWhite. Scripta Materialia.Vol. 56, Pp. 797–800.

Maki-Arvela, P, J. Hajek, T. Salmi, D. Yu. Murzin. 2005. ChemoselectiveHydrogenation of Carbonyl Compound Over Heterogeneous Catalysts.Journal Applied Catalysis A: General. Vol 292, Pp. 1–49.

Malvino, A.P. 1989. Aproksimasi Rangkaian Semi Konduktor (PengantarTransistor Rangkaian Terpadu). Erlangga. Jakarta. Pp. 487–494

Mandal, Arup and Chakrabarty, Debabrata. 2011. Isolation of Nanocellulose fromWaste Sugarcane Bagasse (SCB) and Its Characterization. CarbohydratePolymers. Vol. 86, Pp. 1291–1299.

Manurung, P., R. Situmeang, E. Ginting and I. Pardede.2015. Synthesis andCharacterization of Titania-Rice Husk Silica Composites as Photocatalyst.Indonesian Journal of Chemistry. Vol. 15, Pp. 38–40.

Marie, S dan Piggot, J.R. 1991. Handbook of Sweeteners. Blackie and Sond Ltd.London. Pp. 50–55.

Masschelein, W.J. 2002.Ultra violet Light in Water and Wastewater Sanitatoion.Lewis Publishers is an Imprint of CRC Press LLC. Pp. 10–13.

Matveeva, V.G, Manaenkov, O. V., Filatova, A. E., Kislitza, O.V., Doluda, YU.,Rebrov, E. V., E. M., Sulman, Sidorov, A. L., Torozova, A. S. 2016.Conversion of Cellulose with the Use of Catalysts Based onHypercrosslinked Polystyrene. WSEAS Transactions on Environment andDevelopment. Vol. 12, Pp. 133–140.

May, C. D. 1990. Industrial Pectins: Sources, Production and Application.Carbohydrate Polymers. Vol. 12, Pp. 79–84.

Mohamed, R. M., D. L. McKinney, and W. M. Sigmund. 2012. EnhancedNanocatalysts. Materials Science and Engineering R. Vol. 73, Pp. 1–13.

76

Mohkami, M. and M. Talaepour. 2011. Investigation of the Chemical StructureCarboxylated and Carboxymethylated Fibers from Waste Paper Via XRDand FTIR Analysis. Bioresource Technology. Vol. 6, Pp. 1988–2003.

Murray, R. K., Granner, D. K., & Rodwell, V. W. 2009. Biokimia Edisi 27. BukuKedokteran EGC. Jakarta. Pp. 321–332.

Nelson, D. B., Smith, C.J.B. and Wiles. 1977. Commercially Important PecticSubstance. Inc. Wesport, Connecticut. Pp. 38–40.

Nikmatin S. 2010. Pengaruh Fermentasi Kapang Terhadap Rendemen SelulosaKulit Rotan. Jurnal Biofisika. Vol. 4, Pp. 41–49.

Noviyanti, E. Dewi. 2015. Preparasi dan Karakterisasi NanokatalisNi0,7Cu0,3Fe2O4 untuk Uji Katalitik pada Konversi Selulosa Menjadi GulaAlkohol. Skripsi.Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Lampung. Bandar Lampung. Pp. 39–41.

Novizal., Sasito, Edie., Manawan, Maykel T.E. 2016. Pengaruh Substitusi Ion(Ti2+, Mn4+) Terhadap Ukuran Partikel dan Sifat Magnet dari BariumHeksaferrit dengan Metode Milling dan Ultrasonik Tekanan Tinggi. JurnalFisika dan Aplikasinya. Vol 1, Pp. 117–122.

Ortiz, M.E., Bleckwedel, J., Raya, R.R., Mozzi, F., 2013. Biotechnologicaland In Situ Food Production of Polyols by Lactic Acid Bacteria.Applied Microbiology and Biotechnology. Vol 97, Pp. 4713-4726.

Palkovits, R., Tajvidi, K., Ruppert, A.M., Procelewska, J., 2011. HeteropolyAcids as Efficient Acid Catalysts in The One-step Conversion ofCellulose to Sugar Alkohols. Chemical Communications. Vol. 47, Pp.576-578.

Parry, E. P. 1963. An Infrared Study of Pyridine Adsorbed on Acidic SolidsCharacterization of Surface Acidity. Journal of Catalysis. Vol. 2, Pp.371–379.

Paveena, A.Z. Tachan, M. Boutbara. 2010. The Effect of Substrate Temperatureon Structural and Physical Properties of Ultrasonically Sprayed CdsFilm.Materials Chemistry and Physics. Vol. 94, Pp. 103–108.

77

Peng, B. L., Dhar, N., Liu H.L., K. C. Tam. 2011. Chemistry and Applications ofNanocrystalline Cellulose and Its Derivativese : A NanotechnologyPerspective. Materials Letters. Vol 61, Pp. 5050-5052.

Peng, L., L. Lin, J. Zhang, J. Zhuang, Z. Beixiao and Y. Gong. 2010. CatalyticConversion of Cellulose to Levulinic Acid by Metal Chlorides. Molecules.Vol. 15, Pp. 5258–5272.

Pepper, T dan Olinger, P.M., 1988. Xylitol in Sugar Free Confections. FoodTechnology. Vol. 10, Pp. 98-106.

Pinjari, Dipak Vitthal and Pandit, Aniruddha B. 2010. Cavitation Milling ofNatural Cellulose to Nanofibrils. Ultrasonics Sonochemistry. Vol. 17, Pp845-852.

Pinna, F. 1998. Supported Metal Catalyst Preparation. Catalysis Today. Vol. 41,Pp. 129 – 137.

Potthast, A., Rosenau, T., dan Kosma, P. 2006. Analysis of OxidizedFunctionaties in Cellulose. Advanced Polymer Science. Vol. 205, Pp. 1–6.

Prahastuti, Sijani. 2011. Konsumsi Fruktosa Berlebihan dapat Berdampak Burukbagi Kesehatan Manusia. Jurnal Kedokteran Maranatha. Vol. 10, Pp. 173–189.

Prangdimurti, E., Palupi, NS., Zakaria, FR. 2007. Modul 12: Metode EvaluasiNilai Biologis Karbohidrat dan Lemak. Modul e-Learning ENBP,Departemen Ilmu & Teknologi Pangan-Fateta-IPB. Bandung. Pp. 44.

Putera, Dhani D. 2008. Sintesis Fotokatalis CuO/ZnO untuk Konversi MetanolMenjadi Hidrogen. Skripsi. ITB. Bandung. 22–24.

Puttipat,N., Payormhorm, J., Chiarakorn, S., Laosiripojana, N., and Chuangchote,S. 2014. Conversion of Sugar to Organic acids Using TiO2 PhotocatalystsSynthesizied by Hydrothermal Process. 3rd International Conference onEnvironmental Energy and Biotechnology. Vol. 70, Pp. 119–122.

Qodri, A. A. 2011. Fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG denganFotokatalis Komposit TiO2/SiO2. Skripsi. Universitas Sebelas Maret.Surakarta. Pp. 26-27.

78

R. Rinaldi., N. Meine, J. Stein, R. Palkovits, F. Schüth, 2010. Which Controls theDepolymerization of Cellulose in Ionic Liquids: The Solid Acid Catalyst orCellulose. Chemical Sustainable Chemistry. Vol. 3, Pp. 266–276.

Ratnayani, K. dan A. S. Dwi. 2008. Penentuan kadar glukosa dan fruktosapada madu randu dan madu kelengkeng dengan metode kromatograficair kinerja tinggi. Jurnal Kimia. Vol. 2, Pp. 77–86.

Rawle, A. 2012. A Basic Guide to Particle Characterization. Malvern InstrumentLimited. Malaysia. Pp. 1–8.

Richardson, T. J. 1989. Principles of Catalyst Development. Plenum Press. NewYork and London. Pp. 171.

Ridley, B.L., O’Neill, M. A. and Mohnen, D. 2001. Pectins: Structure,Biosynthesis and Oligogalacturonide-Related Signaling. Phytochemical.Vol. 57, Pp. 929–967.

Rodiansono, W., Trisunaryanti and Triyono. 2007. Pembuatan, Karakterisasi danUji Aktifitas Katalis NiMo/Z dan NiMo/Z-Nb2O5 pada ReaksiHidrorengkah Fraksi Sampah Plastik menjadi Fraksi Bensin. Berkala MIPA.Vol. 17. Pp, 44–54.

Rowe, R.C., Sheskey, P.J.,dan Quinn, M.E. (2009). Handbook of PharmaceuticalExcipients. Edisi keenam. London: Pharmaceutical Press. Pp 129–133, 136–138.

Ryczkowski, J. 2001. IR spectroscopy in catalysis. Catalysis Today. Vol. 68,Pp. 263–381.

Seddigi, Z. S. 2003. Acidic Properties of HZSM-5 using Acetonylacetone, TPDAmmonia, and FTIR of Adsorbed Pyridine. The Arabian Journal forScience and Engineering. Vol. 27, Pp. 149–156.

Shaw, Emma. 2015. https://www.linkedin.com/pulse/widely-used-laser-particle-size-analyzer. diakses pada tanggal 5 Desember 2016 pukul 20.05 WIB.

79

Silverstein, R., Webster, F., Kiemle, D. 2005. Spectrometric Identification ofOrganic Compounds 7th Edition. State University of New York. New York.Pp. 152.

Soesilo, Diana, Rinna Erlyawati Santoso, Indeswati Diyatri. 2005. Peranansorbitol dalam mempertahankan kestabilan pH saliva pada prosespencegahan karies. Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Airlangga.Surabaya – Indonesia. Pp. 25–28.

Swoboda, A. R., and G. W. Kunze. 2006. Infrared Study of Pyridine Adsorbed onMontmorillonite Surface. www.clays.org/journal/archive/volume%2013/13-1-277.pdf. Pp. 277–288.

Tanabe, K., 1981. Solid Acid and Base Catalyst in Catalysis Science andTechnology. Springer-Link. Pp. 231.

Teixeira D. M. E., Daniel P., Antônio A.S. C., Elisângela C., Mohamed N. B.,Alain D. 2009. Cassava bagasse cellulose nanofibrils reinforcedthermoplastic cassava starch. Carbohydrate Polymers. Vol. 78, Pp. 422–431.

Tombs, M. P. and Harding, S. E. 1998. An Introduction to Polysaccharide.Biotechnology. Taylor and Francis. London. Pp. 120.

Tursiloadi, S., Ayu, Trisye J., Heri, K., 1997. Pembuatan Materia Sitem Al2O3-SiO2 Sebagai Penyangga Katalisator dengan Metoda Sol-Gel. ProsidingPertemuan Ilmiah Sains Materi. Pp 257–261.

Van, D., Geboer, J., Dusselier, Zhang, L., Van, T. G., Jacobs, P., and Sels, B.Selective Bifunctional Catalytic Conversion of Cellulose Over Reshaped NiParticles at the Tip of Carbon Nanofibers. Chemical Sustainable Chemistry.Vol. 3, Pp. 698–701.

Walter, R. H. 1991. The Chemistry and Technology of Pectin Chapter 1.Academic Press. New York. Pp. 16–17.

80

Wang, S., Y. Du, W. Zhang, X. Cheng and J. Wang. 2014. Catalytic convertioninto 5-hydroxymethylfurfural over chromium trichloride in ionic liquid.Korean Journal of Chemical Engineering. Vol. 31. Pp. 256–265.

Wang, Y., W. Deng, B. Wang, Q. Zhang, X. Wan, Z. Tang, Y. Wang, C. Zhu, Z.Cao, G. Wang and H. Wan. 2013. Chemical synthesis of lactic acid fromcellulose catalysed by lead (II) ions in water. Nature Communications 4.Article Number 2141. Pp. 1–5

Widegren, J. A., R. G. Finke and J. Mol. 2003. Preparation of amultifunctional core-shell nanocatalyst and its characterization byHRTEM. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. Vol. 191, Pp.187.

Widiarto, S., Yuwono, S D., Rochliadi., Arcana, I M. 2017. Preparation andCharacterization of Cellulose and Nanocellulose from Agro-industrialWaste - Cassva Peel. IOP Conference. Series: Materials Science andEngineering. Vol 176, Pp. 1–6.

Zawrah, M.F., El-Kheshen, A. A., Abd-El-All, H. 2009. Facileand EkonomicSynthesis of Silica Nanoparticel. Journal of Ovonic Research. Vol. 5, Pp.129–133.

Zhang , J., Liu Y., Wu, S. 2014. Direct Conversion of Cellulose into Sorbitol overa Magnetic Catalyst in an Extremely Low Concentration Acid System.Energy & Fuels. Vol 28, Pp. 4242–4246.

Zhang, G., Ni, C., Huang, X., Welgamage, A., Lawton, L. A., Robertson, P. K. J.,& Irvine, J. T. S. (2016).Simultaneous Cellulose Conversion and HydrogenProduction Assisted by Cellulose Decomposition Under UV-lightPhotocatalysis. Chemical Communications. Vol. 52, Pp. 1673–1676.

Zugenmaier, P. 2008. Crystalline Cellulose and Derivates. Characterization andstructure. Springer series in Wood Science, Verlag Berlin Heidelberg,Germany. Pp. 23–25.