Fotokatalis Ag3PO4 ultra-small terembankan pada material HHSS (Hierarchical Hollow Silica Sphere): Stabilitas dan aktivitas fotokatalitik tinggi

Pada tahun 2010, sebuah grup riset yang dipimpin oleh Ye [1] mulai memperkenalkan material fotokatalis Ag₃PO₄ atau silver ortofosfat dalam proses katalisis atau fotodegradasi pewarna metilen biru. Performa yang dihasilkan terbilang jauh lebih baik dibandingkan dengan material-material fotokatalis tradisional yang ada saat ini seperti fotokatalis TiO₂ dan ZnO. Material fotokatalis Ag₃PO₄ memiliki energi celah pita berkisar antara 2.0-2.4 eV, quantum yield hingga 90% dalam proses pemecahan (spiltting) molekul air (H₂O) menjadi molekul oksigen (O₂) serta aktif pada daerah cahaya tampak.

Namun, sebuah dilema besar masih menghantui penelitian material fotokatalis berbasis Ag₃PO₄. Dilema ini muncul dari sifat stabilitas yang sangat rendah, mudah terdekomposisi dan rekombanisasi elekton-hole yang sangat cepat membatasi perfomanya untuk diujikan pada berbagai aplikasi di sektor yang lebih luas.  Pembentukan struktur heterojungsi (heterojunction) menjadi salah satu alternatif dalam menjaga performa fotokatalis Ag₃PO₄ dengan aktivitas dan stabilitas yang tinggi. Namun, lagi metode ini pun memiliki keterbatasan tersendiri yakni dianataranya adalah biaya yang tinggi menjadi hambatan dalam pengembangan material Ag₃PO₄ dalam skala yang lebih besar.

Penelitian yang dipimpin oleh Tian [2], kombinasi fotokatalis Ag₃PO₄ dengan Hierarchical Hollow Silica Sphere atau HHSS mampu meningkatkan aktivitas dan kestabilannya dalam mendegradasi model polutan MO (Methylene Orange). Penggunaan HHSS sebagai material pengemban memiliki kelebihan dibandingakan dengan material pengemban lainnya. Pertama, harganya yang murah. Kedua, kapasitas serapan yang kuat. Ketiga, luas area yang besar. Keempat, stabilitas hidrotermal yang tinggi dan terakhir, toksisitas yang rendah. Proses pembentukan komposit Ag₃PO₄ pada material pengemban HHSS adalah pertama ion Ag⁺ akan teradsorp kedalam bagian dalam (inner) dan luar (outer) dari HHSS. Kedua, ion Ag⁺ akan terdeposit dengan penambahan ion fosfat membentuk partikel Ag₃PO₄ berukuran sangat kecil yakni berkisar ~4 nm seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas [2].

Daftar Pustaka

1.      Z. Yi et al., 2010, Nature Materials, 9: 559-564.

2.      W. Zhang et al., 2019, Colloids and Surfaces A, 571: 1-8.