Review Singkat: Metode Sintesis, Kestabilan dan Aktivitas Fotokatalitik Ag3PO4 Nanorods

Li et al. [1] sintesis Ag₃PO₄ nanorods menggunakan chemical decomposition dengan templat polikarbonat (PC) melaporkan bahwa ukuran partikel Ag₃PO₄ nanorods mempengaruhi aktivitas fotokatalitik terhadap sampel pewarna RhB, metilen biru dan congo red. Penggunaan templat PC dengan  metode chemical decomposition mampu mengontrol ukuran partikel Ag_3sPO₄ nanorods yakni masing-masing sebesar 275 nm (d=0,2 μm); 2,0 μm (d=2,0 μm); dan 85 nm (d= 0,05 μm). Efek pengurungan pada templet PC, memungkinkan ion Ag⁺ dan PO₄^3- bertemu dan mengendap secara langsung pada rongga-rongganya. Oleh karena itu, ketebalan dan diameter pori PC merupakan faktor krusial dalam menyintesis Ag₃PO₄ dengan karakteristik partikel nanorods pada skala ukuran tertentu.  Dibandingkan dengan fotokatalis Ag₃PO₄ bulk, sampel Ag₃PO₄ nanorods menggeser serapan ke panjang gelombang yang lebih rendah atau blue shift yang disebabkan oleh adanya efek kuantum. Pada pengujian aktivitas fotokatalitik sampel ukuran partikel 0,275 μm menunjukkan aktivitas fotokatalitik terbaik akibat adanya efek sinergisitas diantara ukuran partikel optimum dan morofologinya dibandingkan Ag₃PO₄ kontrol dan nanorods dengan ukuran lainnya.

 Gambar 1.  SEM Ag₃PO₄ dengan membarn PC pada tiga ukuran diameter yang berbeda (a) 0,2 μm, (b) 2,0 μm, (c) 0,05 μm, (d) Ag₃PO₄ bulk dan (e) energi celah pita Ag₃PO₄.

Selain penggunaan PC dalam sintesis Ag₃PO₄ nanorods, penelitian yang telah dilakukan oleh Dong et al [2] melaporkan bahwa campuran pelarut DMF dan air dengan pengaturan kondisi ultrasonik eksternal mampu mensintesis Ag₃PO₄ nanorods tanpa penggunaan hard/soft template. Variasi lama ultarsonifikasi dan temperatur menjadi variabel yang penting dalam menyintesis Ag₃PO₄ nanorods (Gambar 2).  Menariknya, Ag₃PO₄ nanorods memiliki aktivitas fotokatalitik yang lebih tinggi baik dalam proses fotodegradasi pewarna bahkan fenol dibandingkan dengan Ag₃PO₄ tetrahedral yang secara umum dinilai memiliki aktivitas yang besar hingga saat ini [3-4]. Namun, jika dilihat dari sisi kestabilan struktur katalis, sama halnya dengan fotokatalis Ag₃PO₄ yang telah dilaporkan sebelumnya, efek fotokorosi atau self-photocorrosive masih terjadi (Ag⁺ menjadi Ag⁰) [5-6], sehingga membatasi penggunaannya secara berulang.

Gambar 2.  (Gambar kiri) SEM Ag₃PO₄ pada variasi waktu ultrasonik (a-c) dan temperatur (d-f): (a) 0,5 jam, (b) 1 jam, (c) 3 jam, (d) 25^oC, (e) 50^oC, dan (f) 80^oC, (gambar kanan) degradasi untuk fenol pada kondisi kontrol (a), struktur ireguler (b), tetrahedral (c) dan nanorods (d).

                  

Fotokatalis Ag₃PO₄ nanorods memungkinkan memiliki aktivitas fotokatalitik yang lebih tinggi dibandingkan denagan beberapa tipe morfologi lainnya diantaranya seperti tipe tetrahedral meskipun belum ada penelitian yang secara eksplisit menyebutkan perbandingan aktivitas katalisis dari beraneka macam tipe moroflogi Ag₃PO₄ yang ada hingga saat ini; seperti konkaf trisoktahedral [7], dendrit [8], kubik, rombohedral [9], tetrapod [10], dan lain-lain. Selain itu, kestabilan material menjadi salah satu bahasan yang menarik perhatian peneliti karena kecenderungan Ag₃PO₄ yang mudah korosif di bawah iradiasi sinar UV-tampak perlu diselesaikan segera. Hal ini dapat dilihat dari beraneka macam usaha yang dapat dilakukan tidak hanya untuk meningkatkan aktivitas katalisis namun juga sekailgus meningkatkan kestabilan material seperti kombinasi dengan material lain membentuk komposit [11] atau teknik doping [12-13]. Namun, dalam kasus Ag₃PO₄ nanorods belum ditemukan literatur yang membahas hal ini. Oleh karena itu, peluang eksplorasi secara mendalam mengenai Ag₃PO₄ nanorods baik dari sisi kestabilan atau peningkatan aktivitas fotokatalitik masih terbuka lebar.

                  

Referensi

[1]           Li, X.Z., Wu, K.L., Dong, C., Xia, S.H., Ye, Y., and X.W. Wei, 2014, Size-Controlled Synthesis of Ag₃PO₄ Nanorods and Their High-Performance Photocatalysis for Dye Degradation Under Visible-Light Irradiation, Mater. Lett., 130, 97-100.

[2]           Dong, P., Hu, J., Huang, Y., Cui, E., and Hou, G., 2015,  Synthesis of Ag₃PO₄ Nanorods with Enhanced Photocatalytic Activity, Energy Environ. Focus, 2(4), 116-120.

[3]           Zheng, B., Wang, X., Liu, C., Tan, K., Xie, Z., and Zheng, L., 2013, High-Efficiency Visible Light Responsive Photocatalyst: Ag₃Po₄ Tetrahedral Microcrystal with Exposed {111} Facet of High Surface Energy, Journal of Materials Chemistry A, 1, 12635.

[4]           Dong, P., Yin, Y., Xu, Ning, Guan, R., Hou, G., and Wang, Y., 2014, Facile Synthesis of Tetrahedral Ag₃PO₄ Mesocrystals and Ints Enhanced Photocatalytic Activity, Materials Research Bulletin, 60, 682-689.

[5]           Febiyanto, Eliani, I.V., Riapanitra, A., and Sulaeman, U., 2016, Synthesis and Visible Light Photocatalytic Properties of Iron Oxide-Silver Orthophosphate Composites, AIP Con.Proc., 1725, 020021.

[6]           Luo, L., Li, Y., Hou, J., and Yang, Y., 2014, Visible Photocatalyst and Photostability of Ag₃PO₄ Photocatalyst, Appl. Surf. Sci., 319, 332-338.

[7]           Jiao, Z., Zhang, Y., Yu, H, Lu, G., Ye, J., and Bi, Y., 2013, Concave Trisoctahedral Ag₃PO₄ Microcrystals with High-Index Facets and Enhanced Photocatalytic Properties, Chem.Comm., 49, 636-638.

[8]           Bi, Y., Hu, H., Jiao, Z., Yu, H., Lu, G., and Ye, J., 2012, Two-Dimensional Dendritic Ag₃PO₄ Nanostructures and Their Photocatalytic Activity, Phy. Chem. Chem. Phys., 14, 14486-14488.

[9]           Zheng, B., Wang, X., Liu, C., Tan, K., Xie, Z., and Zheng, L., 2013, High-Efficiently Visible Light-Responsive Photocatalyst: Ag₃PO₄ Tetrahedral Microcrystals with Exposed {111} Facets of High Surface Energy, J. Mater. Chem., 1, 12635-12640.

[10]       Wang, H., He, L., Wang, L., Hu, P., Guo, L., Han, X., and Li, J., 2012, Facile Synthesis of Ag₃PO₄ Tetrapod Microcrystals with An Increased Percentage of Exposed {110} Facets and Highly Efficient Photocatalytic Properties, Cryst. Eng. Comm., 14, 8342-8344.

[11]       Rawal, S.B., Sung, S.D., and Lee, W.I., 2012, Novel Ag₃PO₄/TiO₂ Composites For Efficient Decomposition of Gaseous 2-Propanol Under Visible-Light Irradiation, Catalysis Communications, 17, 131-135.

[12]       Song, L., Chen, Z., Li, T., and Zhang, S., 2016, A Novel Ni²⁺-Doped Ag₃PO₄ Photocatalyst with High Photocatalytic Activity and Enhancement Mechanism, Materials Chemistry and Physics, 186, 271-276.

[13]       Zhang, S., Zhang, S., and Song, L., 2014, Super-High Activity of Bi²⁺ Doped Ag₃PO₄ and Enhanced Photocatalytic Mechanism, Appl. Catal. B, 152-153, 129-139.