SKRIPSIdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...(Particle Size Analyzer) dengan...
Transcript of SKRIPSIdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...(Particle Size Analyzer) dengan...
SKRIPSI
SINTESIS NANOPARTIKEL PERAK DENGAN METODE REDUKSI
MENGGUNAKAN BIOREDUKTOR EKSTRAK
DAUN KETAPANG (Terminalia catappa)
ESTY YUNITA LEMBANG
H311 09 279
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013
SINTESIS NANOPARTIKEL PERAK DENGAN METODE REDUKSI
MENGGUNAKAN BIOREDUKTOR EKSTRAK
DAUN KETAPANG (Terminalia catappa)
Laporan hasil penelitian ini diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar sarjana sains
Oleh
ESTY YUNITA LEMBANG
H311 09 279
MAKASSAR
2013
SINTESIS NANOPARTIKEL PERAK DENGAN METODE REDUKSI
MENGGUNAKAN BIOREDUKTOR EKSTRAK
DAUN KETAPANG (Terminalia catappa)
Disusun dan diajukan oleh
ESTY YUNITA LEMBANG
H311 09 279
Laporan hasil penelitian ini telah diperiksa dan disetujui oleh :
Pembimbing Utama Pembimbing Pertama
Dr. Maming, M.Si. Dr. Muhammad Zakir, M.Si
NIP. 19631231 198903 1 031 NIP. 19701103 199903 1 001
iv
Kupersembahkan karya kecil ini kepada Kupersembahkan karya kecil ini kepada Kupersembahkan karya kecil ini kepada Kupersembahkan karya kecil ini kepada kedua orang tuaku kedua orang tuaku kedua orang tuaku kedua orang tuaku
dan dan dan dan semua orang yang mensemua orang yang mensemua orang yang mensemua orang yang menyanyangikyanyangikyanyangikyanyangikuuuu
“ Segala perkara dapat kutanggung di dalam DIA
yang memberi kekuatan kepadaku” (Filipi 4:13).
“Dalam DIA ada hidup dan hidup itu adalah
terang manusia” (Yohanes 1:4).
v
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus yang telah
melimpahkan berkat dan anugrah-Nya kepada penulis sehingga dapat
menyelesaikan skripsi yang berjudul “Sintesis Nanopartikel Perak dengan
Metode Reduksi Menggunakan Bioreduktor Ekstrak Daun Ketapang
(Terminalia catappa)”. Penulisan skripsi ini sebagai syarat guna memperoleh
gelar Sarjana Sains Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Hasanuddin.
Penulis menyadari bahwa betapa banyaknya hambatan dan beratnya
menyelesaikan skripsi ini dan skripsi ini tidak akan selesai tanpa dukungan dan
bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis menyampaikan penghargaan
dan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada :
1. Ayahanda dan Ibunda, Eldit dan Erni Lembang atas segala perhatian,
kasih sayang, dan selalu menjadi motivator dalam kehidupan ini. Terima
kasih juga buat bundaku, Ita yang selalu membimbing dan menemani
selama menyelesaikan skripsi ini. Untuk keempat adikku, Erwin, Eva, Evi
dan Eveline aku sayang kalian semua.
2. Bapak Dr. Maming, M.Si selaku pembimbing utama serta Bapak Dr.
Muhammad Zakir, M.Si selaku pembimbing pertama, yang telah
meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam mengarahkan penulis mulai
dari penyusunan proposal hingga skripsi ini.
vi
3. Ketua Jurusan Kimia, Bapak Dr. Firdaus Zenta, MS dan Sekretaris
Jurusan, Ibu Dr. Hj. Seniwati Dali, M.Si dan seluruh dosen yang telah
membagi ilmunya kepada penulis selama 4 tahun menempuh pendidikan
serta staf Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Hasanuddin terima
kasih atas bantuan dan kerja samanya.
4. Ibu Dr. Hj. Nursiah La Nafie, M.Sc, Ibu Dr. Hasnah Natsir, M. Si, dan Ibu
Prof. Dr. Nunuk Hariani S., MS, sebagai tim penguji yang telah banyak
memberikan arahan dan masukan bagi penulis.
5. Seluruh analis di Jurusan Kimia FMIPA UNHAS yang telah banyak
membantu penulis selama melakukan penelitian.
6. Kak Ugi tersayang terima kasih karena selalu memberi semangat, bantuan,
solusi dan menjadi motivator selama ini.
7. Sahabat-sahabat terbaik “309” Kimia 2009 atas persahabatan dan
dukungan kalian yang selalu diberikan kepada penulis. Kenangan ini tidak
akan pernah terlupakan dan akan menjadi kenangan yang terindah.
8. Patnerku yuji terima kasih atas bantuan, solusi, dan kerja samanya selama
melakukan penelitian.
9. Teman-teman segerakan “GMKI Kom. FMIPA UNHAS”, yang telah
menjadi teman berbagi baik suka maupun duka dan yang selalu
memotivasi serta mendukung lewat doa. UT OMNES UNUM SINT. GBU
10. Kakak-kakak Kimia Angkatan 2006, 2007, 2008 dan adik-adik 2010,
2011, atas kerja sama dan semangat selama ini.
11. Semua pihak yang tidak sempat tersurat namanya yang telah memberikan
dukungan kepada penulis.
vii
Penulis hanyalah manusia biasa yang tidak luput dari kesalahan sehingga
penulis menyadari bahwa apa yang penulis sajikan ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, penulis
mengharapkan kritikan dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak.
Penulis
2013
viii
ABSTRAK
Sintesis nanopartikel perak dilakukan dengan metode reduksi menggunakan
ekstrak daun ketapang (Terminalia cappa) yang berperan sebagai agen pereduksi
untuk prekursor AgNO3. Proses pembentukan nanopartikel perak dimonitoring
dengan mengamati serapan UV-Vis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai-
nilai absorbansi meningkat dengan meningkatnya waktu kontak reaksi. Serapan
maksimum UV-Vis dari sampel biosintesis tanpa pengadukan, dengan
pengadukan, dan penambahan PAA 1%, masing-masing pada panjang gelombang
421 - 431 nm, 425 - 431 nm, dan 440,5 - 436,5 nm selama penyimpanan satu
minggu. Proses biosintesis dengan pengadukan mempercepat pembentukan
nanopartikel perak. Ukuran nanopartikel perak ditentukan menggunakan PSA
(Particle Size Analyzer) dengan distribusi rata-rata ukuran untuk sampel
biosintesis tanpa pengadukan, dengan pengadukan, dan penambahan PAA 1%,
masing-masing adalah 62,61 nm, 71,56 nm dan 55,77 nm. Morfologi nanopartikel
perak diamati dengan alat Scanning Electron Microscope (SEM) dan karakterisasi
struktur senyawa dianalisis dengan menggunakan X-Ray diffraction.
Kata kunci: nanopartikel perak, reduksi, ketapang, PAA, karakterisasi.
ix
ABSTRACT
Synthesis of silver nanoparticles was made by using the reduction method with
catappa leaf extract (Terminalia catappa). The extract which acts as a reducing
agent for AgNO3 precursor. The process of silver nanoparticles formation was
monitored by UV-Vis method. The results showed that absorbance values
increased with the increase of reaction time. For one week storage, maximum
absorption of the sample biosynthesis without stirring, with stirring and the
addition of PAA 1 % by using UV-Vis at a wavelength 421 - 431 nm,
425 - 431 nm, and 440.5 - 436.5 nm, respectively. Biosynthetic by stirring
process accelerates the formation of silver nanoparticles. Silver nanoparticle size
is determined by using PSA ( Particle Size Analyzer ) with an average size
distribution for sample biosynthesis without stirring, with stirring and the addition
of 1 % PAA 62.61 nm, 71.56 nm and 55.77 nm, respectively. Morphology of the
silver nanoparticles was observed by Scanning Electron Microscope instrument
and the structure characterization of the compounds were analyzed using by
X-Ray Diffraction.
Keywords: silver nanoparticles, reduction, catappa, PAA, characterization.
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................ iv
PRAKATA ........................................................................................... v
ABSTRAK ........................................................................................... viii
ABSTRACT ......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ........................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................. xv
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................... xvi
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN .............................................. xix
BAB I PENDAHULUAN ................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................ 4
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian ...................................... 4
1.3.1 Maksud Penelitian ........................................................ 4
1.3.2 Tujuan Penelitian ......................................................... 5
1. 4 Manfaat Penelitian ........................................................ 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................... 3
2.1 Tinjauan Umum Nanopartikel ...................................... 6
2.2 Nanopartikel Perak ....................................................... 8
2.3 Daun Ketapang (Terminalia catappa) ........................... 13
2.4 Instrumen dalam Analisis Nanopartikel Perak .............. 14
2.4.1 UV-Vis ......................................................................... 14
xi
2.4.2 PSA .............................................................................. 16
2.4.3 XRD ............................................................................. 18
2.4.4 SEM ............................................................................. 19
BAB III METODE PENELITIAN ....................................................... 21
3.1 Bahan Penelitian ......................................................... 21
3.2 Alat Penelitian ............................................................ 21
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian ..................................... 21
3.4 Prosedur Penelitian ..................................................... 22
3.4.1 Dekontaminasi Material Organik dan Anorganik pada
Alat Gelas .................................................................. . 22
3.4.2 Pembuatan Larutan 1 mM AgNO3 …. .......................... 22
3.4.3 Pembuatan Larutan PAA 1% . ...................................... 22
3.4.4 Pembuatan Air Rebusan Daun Ketapang Segar ........... 23
3.4.5 Uji Fitokimia Daun Ketapang ..................................... 23
3.4.6 Sintesis Nanopartikel Perak ......................................... 24
3.4.7 Modifikasi Nanopartikel Perak .................................... 25
3.4.8 Karakterisasi Produk ................................................... 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................... 27
4.1 Uji Fitokimia Daun Ketapang ..................................... 27
4.2 Sintesis Nanopartikel Perak ......................................... 28
4.2.1 Karakterisasi Warna dan pH Larutan ........................... 28
4.2.2 Karakterisasi Nanopartikel Perak dengan UV-Vis ....... 29
4.2.3 Karakterisasi Nanopartikel Perak dengan PSA ............ 33
4.2.4 Karakterisasi Nanopartikel Perak dengan XRD ........... 37
4.2.5 Karakterisasi Nanopartikel Perak dengan SEM ........... 40
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................. 43
5.1 Kesimpulan ................................................................. 43
5.2 Saran ........................................................................... 43
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................... 44
LAMPIRAN ....................................................................................... 47
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Struktur molekul asam poliakrilat (PAA) yang merupakan
polimer anionik ........................................................................... 11
2. Daun ketapang (Terminalia catappa) ........................................... 13
3. Hasil UV-Vis spektrofotometer biosintesis nanopartikel perak
dengan ekstrak bintaro (C. manghas) .......................................... 15
4. Hasil analisis ukuran nanopartikel perak modifikasi PVA dengan
alat PSA selama 1 minggu .......................................................... 17
5. Pola XRD nanopartikel perak dari Pseudomonas putida ............. 18
6. Lapisan kloroform dan lapisan air . .............................................. 27
7. Karakterisasi warna sampel A (tanpa pengadukan), B
(pengadukan) dan (Penambahan PAA 1%) mulai dari pembuatan,
1 hari, dan 7 hari . ......................................................................... 28
8. Spektrum serapan UV-vis pada rentang panjang gelombang
200 - 800 nm, (a) ekstrak daun ketapang, (b) larutan AgNO3
1mM, dan (c) larutan PAA 1% .................................................... 30
9. Spektrum serapan UV-Vis pada rentang panjang gelombang
300 - 600 nm, (a) sintesis nanopartikel perak tanpa pengadukan,
(b) sintesis nanopartikel perak dengan pengadukan, dan
(c) sintesis nanopartikel perak dengan penambahan PAA 1% . ...... 33
10. Hasil Analisa PSA sampel A (sintesis nanopartikel perak tanpa
pengadukan), (a) size dispersion by intensity, (b) size dispersion
by volume, dan (c) size dispersion by number . .............................. 34
11. Hasil Analisa PSA sampel B (sintesis nanopartikel perak dengan
pengadukan), (a) size dispersion by intensity, (b) adalah size
dispersion by volume, dan (c) size dispersion by number . ............. 35
12. Hasil Analisa PSA sampel C (sintesis nanopartikel perak dengan
penambahan PAA 1%), (a) size dispersion by intensity, (b) size
dispersion by volume, dan (c) size dispersion by number ............. 36
xiv
13. Pola XRD sampel C (sintesis nanopartikel perak dengan
penambahan PAA 1%) ................................................................ 37
14. Analisis Morfologi Nanopartikel perak menggunakan
nanopartikel perak, (a) pembesaran 2500 kali (skala 5 µm) dan
(b) adalah pembesaran 2000 kali (skala 20 µm) ............................ 40
15. Perkiraan reaksi dalam sintesis nanopartikel perak dengan
menggunakan ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa) ......... 42
xv
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Aplikasi nanopartikel perak pada bidang pangan dan
kemasan ...................................................................................... 12
2. Ukuran nanopartikel perak berdasarkan nilai FWHM dan
2-theta .......................................................................................... 38
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar Halaman
1. Skema Pembuatan Larutan AgNO3 1 mM ................................... 47
2. Skema Pembuatan Larutan PAA 1% ............................................. 47
3. Skema Pembuatan Air Rebusan Daun Ketapang Segar ................. 48
4. Uji Fitokimia Ekstrak Daun Ketapang .......................................... 49
5. Skema Sintesis Nanopartikel Perak Tanpa Pengadukan
(Sampel A) .................................................................................. 50
6. Skema Sintesis Nanopartikel Perak dengan Pengadukan
(Sampel B) ................................................................................... 51
7. Skema Sintesis Nanopartikel Perak dengan Penambahan PAA 1%
(Sampel C) ................................................................................... 52
8. Uji Fitokimia Ekstrak Daun Ketapang .......................................... 53
9. Gambar Sampel A ........................................................................ 54
10. Gambar Sampel B ........................................................................ 55
11. Gambar Sampel C ........................................................................ 56
12. Hasil UV-Vis Ekstrak Daun Ketapang ......................................... 57
13. Hasil UV-Vis Sampel A 1 Jam ..................................................... 58
14. Hasil UV-Vis Sampel A 2 Jam ..................................................... 58
15. Hasil UV-Vis Sampel A 3 Jam ..................................................... 59
16. Hasil UV-Vis Sampel A 4 Jam ..................................................... 59
17. Hasil UV-Vis Sampel A 1 Hari .................................................... 60
18. Hasil UV-Vis Sampel A 2 Hari .................................................... 60
xvii
19. Hasil UV-Vis Sampel A 3 Hari .................................................... 60
20. Hasil UV-Vis Sampel A 1 Minggu ............................................... 61
21. Hasil UV-Vis Sampel B 1 Jam ..................................................... 61
22. Hasil UV-Vis Sampel B 2 Jam ..................................................... 62
23. Hasil UV-Vis Sampel B 3 Jam ..................................................... 62
24. Hasil UV-Vis Sampel B 4 Jam ..................................................... 63
25. Hasil UV-Vis Sampel B 1 Hari .................................................... 63
26. Hasil UV-Vis Sampel B 2 Hari .................................................... 64
27. Hasil UV-Vis Sampel B 3 Hari .................................................... 64
28. Hasil UV-Vis Sampel B 1 Minggu ............................................... 65
29. Hasil UV-Vis Sampel C Tanpa PAA ............................................ 65
30. Hasil UV-Vis Sampel C 1 Hari .................................................... 66
31. Hasil UV-Vis Sampel C 3 Hari .................................................... 66
32. Hasil UV-Vis Sampel C 4 Hari .................................................... 67
33. Hasil UV-Vis Sampel C 1 Minggu ............................................... 67
34. Hasil UV-Vis Sampel A, Ekstrak Daun Ketapang dan AgNO3
1mM ............................................................................................ 68
35. Hasil UV-Vis Sampel B, Ekstrak Daun Ketapang dan AgNO3
1mM ............................................................................................ 68
36. Hasil UV-Vis Sampel C, Ekstrak Daun Ketapang dan AgNO3
1mM ............................................................................................ 69
37. Serbuk Nanopartikel Perak Sampel A .......................................... 70
38. Serbuk Nanopartikel Perak Sampel B ........................................... 70
39. Serbuk Nanopartikel Perak Sampel C ........................................... 70
xviii
40. Gambar dan Hasil XRD ............................................................... 71
41. Gambar PSA ................................................................................ 72
42. Hasil PSA sampel A, B, dan C ..................................................... 73
43. Gambar SEM ............................................................................... 85
44. Gambar Spray Dryer .................................................................... 86
xix
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
BSE = Backscattered Electron
FWHM = Full Width at Half Maximum
IC = Inhibitor Concentration
DLS = Dynamic Light Scattering
LSPR = Localized Surface Plasmon Resonance
nm = Nanometer
PAA = Poli Asam Akrilat
pH = Derajat Keasaman
PI = Polydispersity Index
ppm = Part Per Million
PVA = Poli Vinil Alkohol
PVP = Poli Vinil Pirolidin
PSA = Particle Size Analyzer
SE = Secondary Electron
SEM = Scanning Electron Microscope
SPR = Surface Plasmon Resonance
UV – VIS = Ultraviolet – Visible
XRD = X – Ray Diffraction
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Nanoteknologi menjadi salah satu bidang ilmu Fisika, Kimia, Biologi, dan
rekayasa yang penting dan menarik beberapa tahun terakhir ini. Jepang dan
Amerika Serikat merupakan dua negara terdepan dalam riset nanoteknologi.
Salah satu pengembangan nanoteknologi yang sedang berkembang yaitu
nanopartikel. Penelitian nanopartikel sedang berkembang pesat karena dapat
diaplikasikan secara luas seperti dalam bidang lingkungan, elektronik, optis, dan
biomedis (Wahyudi dkk., 2011 dalam Ma, 2004).
Suatu bahan tergolong nano jika memiliki ukuran 1 - 100 nm. Secara garis
besar sintesis nanopartikel dapat dilakukan dengan metode top down (fisika) dan
metode bottom up (kimia). Metode fisika yaitu dengan cara memecah padatan
logam menjadi partikel-partikel kecil berukuran nano sedangkan metode kimia
dilakukan dengan cara membentuk partikel-partikel nano dari prekursor molekular
atau ionik (Wahyudi dan Rismayani, 2008 dalam Cao, 2004).
Beberapa teknik yang dapat digunakan dalam memproduksi nanopartikel
seperti cara reduksi kimia, fotokimia, sonokimia, dan lain-lain. Sintesis
nanopartikel dengan teknik sonokimia menggunakan alat ultrasonik untuk
memecah padatan logam menjadi partikel yang berukuran nano sedangkan teknik
fotokimia menggunakan radiasi tinggi dari sinar UV. Akan tetapi, cara yang
sangat populer karena alasan faktor kemudahan, biaya yang relatif murah serta
kemungkinannya untuk diproduksi dalam skala besar adalah dengan cara reduksi
kimia (Lu and Chou, 2008). Prinsip biosintesis dengan metode reduksi dalam
2
preparasi nanopartikel ialah memanfaatkan tumbuhan dan mikroorganisme
sebagai agen pereduksi. Mikroorganisme yang digunakan seperti jamur, khamir,
dan bakteri. Teknik bioreduksi dalam preparasi nanopartikel yang menggunakan
mikroorganisme memiliki kelemahan seperti pemeliharaan kultur yang sulit dan
waktu sintesis yang lama sehingga tumbuhan menjadi alternatif dalam bioreduksi
nanopartikel (Bakir, 2011 dalam Mohanpuria dkk., 2008).
Indonesia merupakan negara dengan sumber daya alam dan
keanekaragaman hayati yang melimpah dan memiliki potensi untuk penelitian
yang terkait dengan eksplorasi pemanfaatan tumbuhan sebagai agen biosintesis
nanopartikel. Pemanfaatan tumbuhan dalam biosintesis nanopartikel berkaitan
dengan kandungan senyawa metabolit sekunder yang memiliki aktifitas
antioksidan. Beberapa jenis tumbuhan tertentu mengandung senyawa kimia
tertentu yang dapat berperan sebagai agen pereduksi. Antioksidan tersebut dapat
menjadi alternatif produksi nanopartikel yang ramah lingkungan (green synthesis)
karena mampu mengurangi penggunaan bahan-bahan kimia yang berbahaya
termasuk limbah yang dihasilkan (Handayani dkk., 2010).
Salah satu nanopartikel yang dapat disintesis dengan metode reduksi
adalah nanopartikel perak. Sintesis nanopartikel perak menggunakan larutan
perak nitrat (AgNO3) sebagai prekursor dan tumbuhan sebagai pereduksi.
Nanopartikel perak memiliki banyak manfaat dalam kehidupan manusia, terutama
sebagai agen antijamur dan antibakteri sehingga sering digunakan pada industri
produk konsumsi (Haryono dan Harmami, 2010). Beberapa jenis tumbuhan yang
yang berpotensi dalam biosintesis nanopartikel perak adalah ekstrak daun bisbul
(Diospyros blancoi) (Bakir, 2011), ekstrak daun mimba (Azadirachta indica),
ekstrak daun matoa (Pometia pinnata), ekstrak daun bintaro (Cerbera manghas),
3
dan ekstrak daun dillenia atau simpur (Dilleniaindica). Ekstrak daun yang
digunakan sebagai agen pereduksi diketahui mengandung senyawa metabolit
sekunder yang memiliki aktivitas antioksidan (Handayani dkk., 2010).
Sintesis nanopartikel perak cenderung mengalami agregasi membentuk
ukuran besar. Stabilitas nanopartikel perak memegang peranan yang sangat
penting ketika akan dikarakterisasi dan diaplikasikan ke dalam sebuah produk.
Nanopartikel cenderung mengalami agregasi (ukuran besar). Upaya pencegahan
terjadinya agregat antar nanopartikel dapat dilakukan dengan penambahan
material atau molekul pelapis partikel (Haryono dkk., 2008).
Senyawa yang biasa digunakan untuk menstabilkan ukuran nanopartikel
adalah polimer. Polimer diharapkan mampu menjadi dinding penghalang
terjadinya proses aglomerasi dan proses oksidasi yang tidak diinginkan. Beberapa
jenis polimer seperti PVP, PAA, PAH, CMC telah digunakan untuk menstabilkan
nanopartikel perak (Bae dkk., 2011). Penambahan polivinil alkohol (PVA) untuk
menstabilkan ukuran berhasil dilakukan (Bakir, 2011) dan nanopartikel perak
hasil sintesis menggunakan PAA 1% terdistribusi antara 23 - 86 nm dengan
ukuran rata-rata 71,8 nm sedangkan dengan PVP 1% terdistribusi di antara
40 - 164 nm dengan ukuran rata-rata 96,0 nm (Wahyudi dkk., 2011).
Karakterisasi pembentukan nanopartikel perak dilakukan dengan UV-Vis
(Bakir, 2011) (Handayani dkk., 2010) sedangkan penentuan ukuran nanopartikel
perak dilakukan dengan menggunakan PSA (Particle Size Analyzer) (Hasan,
2012) dan SEM (Scanning Electron Microscopy) (Hasmia, 2012).
Menurut penelitian telah diketahui bahwa ekstrak daun ketapang
(Terminalia catappa) mempunyai aktivitas antioksidan yang cukup baik, sehingga
dapat digunakan sebagai alternatif pengganti antioksidan sintetis (Marliyana dkk.,
4
2006). Berdasarkan penelitian sebelumnya, maka dilakukan penelitian dengan
menentukan pengaruh waktu kontak dan penambahan poliasam akrilat (PAA) 1%
untuk mempelajari pengaruh terhadap sifat dan ukuran nanopartikel perak yang
dihasilkan dari ekstrak air rebusan daun ketapang (Terminalia catappa).
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dapat dirumuskan masalah yaitu:
1. Bagaimana sintesis nanopartikel perak melalui proses bioreduksi Ag+
menggunakan ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa) ?
2. Bagaimana pengaruh waktu kontak terhadap sifat dan ukuran yang dihasilkan
dalam sintesis nanopartikel perak menggunakan ekstrak daun ketapang
(Terminalia catappa) ?
3. Bagaimana pengaruh penambahan PAA terhadap sifat dan ukuran yang
dihasilkan dalam sintesis nanopartikel perak menggunakan ekstrak daun
ketapang (Terminalia catappa) ?
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian
1.3.1 Maksud Penelitian
Maksud penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh waktu kontak dan
penambahan PAA terhadap sifat dan ukuran yang dihasilkan dalam sintesis
nanopartikel perak melalui proses bioreduksi Ag+ menggunakan ekstrak daun
ketapang (Terminalia catappa).
5
1.3.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian ini adalah:
1. Melakukan sintesis nanopartikel perak melalui proses bioreduksi Ag+
menggunakan ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa).
2. Menentukan pengaruh waktu kontak terhadap sifat dan ukuran yang
dihasilkan dalam sintesis nanopartikel perak melalui proses bioreduksi Ag+
menggunakan ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa).
3. Menentukan pengaruh penambahan PAA terhadap sifat dan ukuran yang
dihasilkan dalam sintesis nanopartikel perak melalui proses bioreduksi Ag+
menggunakan ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa).
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai potensi
ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa) sebagai agen pereduksi dan PAA
sebagai pelapis dalam sintesis nanopartikel perak, serta diharapkan dapat menjadi
alternatif produksi nanopartikel yang ramah lingkungan (green synthesis) karena
mampu meminimalisir penggunaan bahan-bahan kimia yang berbahaya dan
sekaligus limbahnya.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2. 1 Tinjauan Umum Nanopartikel
Richard Fyenman, seorang ahli fisika yang pertama kali memperkenalkan
studi nano pada tahun 1959. Studi nano kini intensif dikembangkan oleh berbagai
negara maju melihat keuntungan yang diperoleh dari produk-produk
nanoteknologi sangat besar (Rochani dan Wahyudi, 2010).
Nanopartikel adalah partikel berukuran 1 - 100 nm. Nanopartikel
memiliki luas permukaan per satuan berat lebih besar dari pada lebar partikel,
sehingga lebih reaktif terhadap beberapa molekul lain. Material nanopartikel
adalah material-material buatan manusia yang berskala nano (Park, 2007).
Karakter bahan nano yang istimewa, diakibatkan oleh efek dari luas
permukaan dan kuantum yang mendominasi perubahan sifat dari bahan nano.
Efek luas permukaan meliputi sifat konduktivitas, kataliktik, kekuatan material,
kemampuan tahan api, anti air dan anti karat. Sedangkan efek kuantum
mencakup sifat elektrik, magnetik dan optik. Sifat-sifat tersebut tidak akan
berubah apabila sudah mencapai ukuran nano. Fenomena kuantum terjadi akibat
keterbatasan ruang gerak elektron dan pembawa muatan lainnya dalam partikel.
Fenomena ini berpengaruh pada sifat material seperti perubahan warna yang
dipancarkan, transparansi, kekuatan mekanik, konduktivitas listrik, dan
magnetisasi (Rochani dan Wahyudi, 2010)
Perkembangan teknologi nano tidak terlepas dari riset mengenai material
nano. Dalam pengembangannya, material nano diklasifikasikan menjadi tiga
kategori, yaitu material nano berdimensi nol (nano particle), material nano
7
berdimensi satu (nanowire), dan material nano berdimensi dua (thin films).
Pengembangan metode sintesis nanopartikel merupakan salah satu bidang yang
menarik minat banyak peneliti. Nanopartikel dapat terjadi secara alamiah ataupun
melalui proses sintesis oleh manusia (Fernandes, 2011).
Nanoteknologi tidak hanya sebatas bagaimana cara menghasilkan material
atau partikel yang berukuran nanometer, melainkan memiliki pengertian yang
lebih luas termasuk bagaimana cara memproduksi serta mengetahui kegunaan dari
sifat baru yang muncul dari material nano yang telah dibuat. Sintesis nanopartikel
logam dengan metode kimia dilengkapi dengan penggunaan surfaktan atau
polimer yang membentuk susunan teratur (self-assembly) pada permukaan
nanopartikel logam (Wahyudi dan Rismayani, 2008).
Menurut Hasmia (2012), penggunaan surfaktan natrium silikat dari bahan
dasar abu sekam padi sebagai elektrolit pelapis dalam sintesis nanopartikel
magnetit, ukuran partikel Fe3O4 yang diperoleh adalah 6,76 nm dengan
menggunakan metode elektrokimia. Bagian surfaktan atau polimer yang hidrofob
langsung teradsorpsi pada permukaan nanopartikel dan bagian hidrofilnya berada
pada larutan bulk. Bahan organik tersebut (surfaktan dan polimer) dapat
mengontrol kecepatan reduksi dan agregasi nanopartikel logam (Fernandes,
2011).
Pembentukan nanopartikel dengan keteraturan yang tinggi dapat
menghasilkan pola yang lebih seragam dan ukuran yang yang seragam pula.
Kebanyakan penelitian telah mampu menghasilkan nanopartikel yang lebih bagus
dengan menggunakan metode-metode yang umum digunakan adalah
kopresipitasi, sol-gel, mikroemulsi, hidrotermal/solvotermal, menggunakan
cetakan (templated synthesis), sintesis biomimetik, metode cairan superkritis,
8
metode kimia basah (wet chemical method), dan sintesis cairan ionik (Fernandes,
2011).
2. 2 Nanopartikel perak
Nanopartikel perak memiliki banyak manfaat dalam kehidupan manusia,
terutama sebagai agen antijamur dan antibakteria sehingga sering digunakan pada
industri produk konsumsi. Penggunaan partikel nano logam perak (Ag), tembaga
(Cu) dan oksida logam seperti TiO2, ZnO, dan MgO pada proses penyempurnaan
akan menghasilkan tekstil yang mempunyai fungsi sebagai antimikroba yang
berukuran nanometer. Partikel Ag dapat mengikat protein, sehingga metabolisme
sel mikroba menjadi terhambat dan akhirnya mikroba mati. Seluruh nanopartikel
perak logam memiliki karakteristik warna tersendiri karena ukurannya yang
sangat kecil (satu nanometer = sepermiliar meter). Efek ini disebut sebagai
“resonansi plasma permukaan” yang terjadi akibat osilasi secara serempak
elektron-elektron pada permukaan. Aktivitasnya sebagai agen antifungal dan
antibakteri yang baik dikarenakan luas permukaannya yang besar (Haryono dan
Harmami, 2010).
Banyak teknik yang dapat digunakan dalam memproduksi nanopartikel
perak seperti cara reduksi kimia, fotokimia, sonokimia, dan lain-lain. Akan tetapi
cara yang sangat popular karena alasan faktor kemudahan, biaya yang relatif
murah serta kemungkinannya untuk diproduksi dalam skala besar adalah dengan
cara reduksi kimia. Berbagai zat pereduksi dapat digunakan mulai dari yang
bersifat lemah (contoh glukosa), reduktor yang bersifat medium (contoh
formaldehida), hingga yang bersifat kuat (hidrazin dan natrium borohidrida). Satu
hal yang penting diperhatikan adalah bagaimana upaya untuk menstabilkan
9
partikel koloid nanopertikel perak yang terbentuk agar tidak mengalami proses
aglomerasi (penggumpalan) antar partikel (Lu and Chou, 2008).
Menurut Handayani dkk. (2010), dari 8 jenis tumbuhan yang diteliti,
hanya 5 jenis yang berpotensi sebagai agen pereduksi pada proses biosintesis
nanopartikel perak, yaitu Azadirachta indica (mimba), Pometia pinnata (matoa),
Diospyros blancoi (bisbul), Cerberamanghas (bintaro), dan Dilleniaindica
(dillenia atau simpur). Nanopartikel perak yang terbentuk, dapat diamati secara
visual setelah larutan ekstrak dicampur dengan larutan AgNO3, larutan berubah
warna menjadi kuning atau cokelat. Semakin bertambah waktu kontak warna
larutan menjadi semakin gelap. Saat terbentuk nanopartikel perak, data spektrum
serapan UV-Vis pada panjang gelombang antara 400 - 500 nm dan nilai
absorbansi semakin besar dengan semakin bertambahnya waktu kontak
(Handayani dkk., 2010).
Menurut Haryono dan Harmami (2010), beberapa metode telah
dikembangkan dalam preparasi nanopartikel perak untuk mendapatkan kontrol
yang baik terhadap bentuk dan ukuran partikel perak. Nanopartikel cenderung
mengalami agregasi membentuk bulk kembali. Nanopartikel perak mempunyai
karakteristik mudah mengalami aglomerasi antar partikel dan mudah teroksidasi
sehingga pada umumnya pada proses pembentukan nanopartikel perak
ditambahkan zat untuk menstabilkan ukuran.
Senyawa yang biasa digunakan untuk menstabilkan ukuran nanopartikel
adalah polimer. Polimer diharapkan mampu menjadi dinding penghalang
terjadinya proses aglomerasi dan proses oksidasi yang tidak diinginkan. Beberapa
jenis surfaktan seperti NaDDBS, SDS, TW80, CTAB dan juga beberapa polimer
10
seperti PVP, PAA, PAH, CMC telah digunakan dalam sintesis nanopartikel (Bae
dkk., 2011).
Sifat kimia dan fisika dari material yang berukuran nanometer lebih
unggul dari material berukuran besar (bulk) karena material tersebut dapat
menghasilkan sifat yang tidak dimiliki oleh material berukuran besar. Sejumlah
sifat dapat diubah-ubah dengan melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan
komposisi kimiawi, modifikasi permukaan, dan pengontrolan interaksi antar
partikel (Astuti, 2007).
Ukuran nanopartikel perak dapat dikontrol dengan berbagai cara, salah
satu cara yang dapat dilakukan adalah mengatur jenis atau konsentrasi dari agen
pereduksinya. Reaksi reduksi yang cepat akan membentuk nanopartikel yang
banyak pada permulaan proses sintesanya. Jumlah nanopartikel yang banyak ini
akan menghambat nanopartikel yang besar. Konsentrasi larutan yang homogen
akan membantu terbentuknya nanopartikel perak yang homogen (Haryono dkk.,
2008).
Menurut Bakir (2011), biosintesis nanopartikel perak menggunakan air
rebusan daun bisbul (Diospyros blancoi) dapat dilakukan modifikasi dengan
penambahan PVA. Reduksi ion Ag ditunjukkan oleh perubahan warna larutan
dari bening menjadi kuning muda setelah satu jam selanjutnya larutan tersebut
berwarna cokelat setelah satu hari. Hal ini karena PVA tidak mereduksi Ag+
tetapi menstabilkan nanopartikel perak. Hasil pengamatan menunjukkan nilai
absorbansi semakin besar seiring dengan bertambahnya waktu kontak. Puncak
absorbsi spektrum UV-Vis dari sampel biosintesis nanopartikel perak tanpa dan
dengan magnetic stirrer masing-masing pada panjang gelombang 414 - 418 dan
11
414 - 419 nm selama 2 minggu. Efek mekanik dalam proses biosintesis
nanopartikel perak cenderung mempercepat pembentukan nanopartikel perak.
Sintesis larutan koloid nanopartikel perak dari perak nitrat (AgNO3)
dengan menggunakan larutan natrium borohidrida (NaBH4) sebagai pereduksi,
asam poliakrilat (PAA) 1% dan larutan polivinil pirolidon (PVP) 17% untuk
menstabilkan ukuran telah dilakukan. Wahyudi dkk. (2011), memperoleh hasil
bahwa penambahan PAA memiliki kemampuan yang relatif lebih baik dalam
menstabilkan partikel perak daripada PVP. Asam poliakrilat (PAA) merupakan
bahan polimer superabsorben yang paling banyak digunakan karena mempunyai
daya afinitas yang paling baik. Struktur molekul asam poliakrilat yang
merupakan polimer anionik terdapat pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur molekul asam poliakrilat (PAA) yang merupakan
polimer anionik (Swantomo dkk., 2008).
Wahyudi dkk. (2011), menentukan ukuran nanopartikel perak serta
distribusinya dilakukan dengan menggunakan alat analisis ukuran partikel (PSA)
dan SEM. Nanopartikel perak yang dianalisis merupakan hasil sintesis yang
menggunakan PAA dan PVP untuk menstabilkan nanopertikel perak. Ukuran
nanopartikel perak dengan PAA terdistribusi antara 23 - 86 nm dengan ukuran
rata-rata 71,8 nm. Ukuran partikel perak dengan PVP terdistribusi di antara
40 - 164 nm dengan ukuran rata-rata 96,0 nm.
O OH
C H
CH3CH2
H3C
n
12
Diantara nanopartikel logam, nanopartikel perak banyak mendapat
perhatian karena sifat fisik dan kimia. Koloid perak diketahui memiliki sifat
antimikroba dan juga ramah lingkungan. Kemampuan antimikroba perak dapat
membunuh semua mikroorganisme patogenik (Haryono dkk., 2008). Tabel 1
menunjukkan aplikasi nanopartikel perak pada bidang pangan dan kemasan.
Tabel 1. Aplikasi nanopartikel perak pada bidang pangan dan kemasan
(Haryono dkk., 2008):
Perusahaan/Institusi Aplikasi
Sharper Image Kemasan plastik penyimpanan makanan
Bluemonn Goods, A.
DO. Global, Quan Zhou
Hu Zheng Wadah penyimpanan makanan
Daewco, Samsung dan
LG Lemari es
Baby Dream CO Cangkir bayi
A. DO. Global Talenan (alas potong)
Songsing Nano
Technology Co Cangkir teh
Nano Care Technology Peralatan dapur
Perkembangan nanoteknologi dapat meningkatkan nilai tambah pada serat
tekstil. Ukuran nanopartikel yang berkisar antara 1 hingga 100 nanometer yang
ditambahkan pada serat katun dapat memberikan fungsi khusus atau modifikasi
fungsi serat katun yang memiliki sifat antimikroba. Larutan koloidal nanopartikel
perak dapat dipreparasi dengan beberapa metode, seperti proses pencampuran
larutan AgNO3 dengan larutan aminoterminated hyperbranched polymer
(HBP-NH2), reduksi kimia larutan perak nitrat (AgNO3) dalam satu tahap lewat
pencampuran dengan pengadukan yang kuat pada suhu ruang. Preparasi
13
nanopartikel perak pada serat katun dilakukan dengan metode deposisi atau
presipitasi nanopartikel perak dalam celah-celah serat. Aktivitas antimikroba
partikel perak yang terdeposisi pada serat katun diuji terhadap bakteri
Staphylococcusaureus atau E. Coli. Selain itu, hasil (SEM) dan X-ray
Photoelectron Spectroscopy (XPS) menunjukkan adanya nanopartikel perak yang
terdispersi secara baik pada permukaan serat katun dan mayoritas perak berada
dalam bentuk Ag (Haryono dan Harmami, 2010).
2.3 Daun Ketapang (Terminalia catappa)
Ketapang merupakan spesies T. catappa dengan klasifikasi sebagai berikut
(Rahayu dkk., 2008) :
Kingdom : Plantae
Division : Magnoliophyta
Class : Magnoliopsida
Ordo : Myrtales
Family : Combretaceae
Genus : Terminalia
Spesies : T. catappa
Gambar 2. Daun ketapang (Terminalia catappa) (Rahayu dkk., 2008).
14
Ketapang merupakan tumbuhan dari famili combreataceae dilaporkan
bahwa di dalam daun memiliki aktivitas antioksidan secara in vitro (Pauly, 2001).
Menurut Rahayu dkk. (2008), daun ketapang mengandung banyak senyawa yang
bersifat antioksidan. Daun ketapang mampu meredam 50% aktivitas radikal
bebas DPPH (IC50). Metabolit sekunder dalam daun ketapang antara lain
flavonoid, alkaloid, saponin, kuinon, dan fenolik. Senyawa tanin adalah senyawa
fenolik yang merupakan polimerasi polifenol sederhana. Tanin adalah senyawa
yang terdapat dalam daun ketapang.
Menurut Marliyana dkk. (2006), aktivitas antioksidan ekstrak kulit biji
ketapang tidak mengalami perubahan yang cukup signifikan selama penyimpanan
1,7,14 dan 21 hari pada suhu kamar. Besarnya aktivitas antioksidan pada ekstrak
kulit biji ketapang berkisar antara 66,53% sampai dengan 66,61%. Daun
ketapang mengandung metabolit sekunder seperti fenolik, kuinon, saponin,
alkaloid dan flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan (Rahayu dkk., 2008).
2.4 Instrumen dalam Analisis Nanopartikel Perak
2.4.1 UV-vis
Spektrofotometer UV-Vis digunakan untuk mengetahui apakah
nanopartikel yang disintesis telah terbentuk. Nanopartikel perak memiliki
absorbsi yang kuat pada panjang gelombang antara 400 - 500 nm (Solomon dkk.,
2007). Nanopartikel perak stabil yang dihasilkan ditandai dengan terbentuknya
koloid perak berwarna kuning. Pada pengukuran dengan spektrofotometer
UV-Vis, localized surface plasmon resonance (LSPR) memiliki hubungan dengan
warna larutan nanopartikel perak. LSPR merupakan gabungan dari elektron
konduksi pada nanopartikel. Eksitasi LSPR diinduksi oleh medan listrik dari
15
cahaya datang dimana resonansi terjadi. Perpindahan awan elektron karena
medan listrik membuat permukaan bermuatan, positif dimana kekurangan awan
elektron, negatif dimana awan elektron terkonsentrasi. Ketika resonansi terjadi,
muncul pita absorpsi yang kuat dari plasmon permukaan. Posisi, bentuk, dan
intensitas LSPR merupakan fungsi beberapa faktor, seperti bentuk, ukuran,
komposisi partikel, jarak antar partikel, spesies yang teradsorbsi, serta konstanta
dielektrik medium (Moores and Goettmann, 2006).
Nilai spektrum puncak absorbansi dari nanopartikel perak yang spesifik
menunjukkan karakter dari resonansi permukaan plasmon (SPR) dari partikel
berukuran nano. SPR merupakan hasil eksitasi dari plasmon permukaan oleh
cahaya terhadap suatu struktur yang berukuran nanometer. Resonansi plasmon
getaran yang terjadi akan memberi serapan pada pengukuran menggunakan
spektrofotometri UV-Vis. Serapan antara 400 - 500 nm tersebut menunjukkan
adanya partikel berukuran nano (Shankar dkk., 2004).
Gambar 3. Hasil UV-Vis spektrofotometer biosintesis nanopartikel perak dengan
ekstrak C. manghas. Foto: 1a. Larutan AgNO3, 1b. Ekstrak rebusan
C. manghas, 1c - 1e. Larutan AgNO3 + ekstrak C. manghas
masing-masing setelah 15 menit, 300 menit, dan 1440 menit
(Handayani dkk., 2010).
A
b
s
o
r
b
a
n
s
i
���� (nm)(nm)(nm)(nm)
16
Larutan ekstrak bintaro (Cerbera manghas) hanya mempunyai puncak-
puncak absorbsi pada panjang gelombang 250 - 350 nm. Setelah larutan ekstrak
dicampur dengan larutan AgNO3, spektrum UV-Vis yang diperoleh sangat jauh
berbeda dan diperoleh puncak absorbsi di daerah sekitar 450 nm. Hasil tersebut
sesuai dengan daerah absorbsi nanopartikel perak seperti pada Gambar 3
(Handayani dkk., 2010).
2.4.2 PSA (Particle Size Analyzer)
PSA digunakan untuk menentukan ukuran partikel, dimana partikel
didspersikan ke dalam media cair sehingga partikel tidak saling beraglomerasi
(menggumpal). Ukuran partikel yang terukur adalah ukuran dari partikel tunggal.
Data ukuran partikel yang didapatkan berupa tiga distribusi yaitu intensitas,
nomor, dan volume distribusi sehingga dapat diasumsikan menggambarkan
keseluruhan kondisi sampel (Nikmatin dkk., 2011).
Metode pengukuran distribusi ukuran nanopartikel menggunakan PSA
dinilai lebih akurat dalam menentukan distribusi ukuran partikel dibandingkan
metode analisa gambar. Metode PSA merupakan metode dengan prinsip
hamburan cahaya dinamis (DLS). Metode pengukuran menggunakan PSA dapat
berupa metode basah dengan menggunakan media pendispersi serta metode kering
dengan memanfaatkan udara atau aliran udara untuk melarutkan partikel dan
membawanya ke sensing zone. Pengukuran partikel dengan menggunakan PSA
umumnya menggunakan metode basah agar partikel tidak saling beraglomerasi
(menggumpal). Prinsip penggunaan dengan metode basah tersebut membuat PSA
mampu mengukur ukuran partikel dari partikel tunggal. Hasil pengukuran dalam
17
bentuk distribusi sehingga hasil pengukuran dapat diasumsikan sudah
menggambarkan keseluruhan kondisi sampel (Hasan, 2012).
Ukuran partikel yang diukur menggunakan hamburan cahaya dinamis
(DLS) yaitu diameter dari lingkaran partikel yang terdifusi dengan kecepatan yang
sama pada saat pengukuran. Prinsip kerja alat ini adalah pengukuran gerak brown
partikel pada sampel dengan prinsip DLS, kemudian diinterpretasikan dengan
perangkat lunak (Hasan, 2012).
Gerak brown adalah gerak acak pada partikel di dalam cairan yang
disebabkan tumbukan antarmolekul di sekitarnya. Kecepatan pergerakan ini
digunakan untuk menganalisis ukuran partikel. Partikel berukuran kecil akan
bergerak lebih cepat dibandingkan partikel berukuran besar (Hasan, 2012).
Berdasarkan hasil analisis PSA dari modivikasi nanopartikel perak dengan
polivinil alkohol selama 1 minggu, diketahui rata-rata distribusi ukuran partikel
sebesar 61,07 nm dengan persentase volume sebesar 97,9% seperti pada Gambar 4
(Hasan, 2012).
Gambar 4. Hasil analisis ukuran nanopartikel perak modifikasi PVA dengan alat
PSA selama 1 minggu (Hasan, 2012).
V
o
l
u
m
e
(%)
Size (nm)
18
2.4.3 XRD (X-Ray Diffraction)
Spektroskopi difraksi sinar-X merupakan salah satu metode karakterisasi
material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga sekarang. Teknik ini
digunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara
menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel.
XRD terdiri atas slit dan film serta monokromator (Irvina dkk., 2009).
Gambar 5. Pola XRD nanopartikel perak dari Pseudomonas putida (Thamilselvi
and Radha, 2013).
Sintesis nanopartikel perak dari Pseudomonas putida, Pola XRD
menunjukkan nilai 2θ pada posisi 27,37°, 27,90°, 31,81°, 45,48°, 53,90°, 56,51°,
66,23° dan 75,31° dengan index Miller {111}, {111}, {200}, {220}, {311},
{222}, {400}, {420} (Thamilselvi and Radha, 2013).
Ukuran nanopartikel perak dapat dihitung menggunakan rumus
Debye-Scherrer (Persamaan 1). Rumus Scherrer ditunjukkan sebagai berikut
(Thamilselvi and Radha, 2013):
I
n
t
e
s
i
t
a
s
Posisi 2 Theta
19
D = K λ βcosθ
(1)
Dengan :
D = ukuran Kristal
K = 0.89
λ = panjang gelombang (0,154056)
β = nilai FWHM (full width at half maximum)
θ = sudut puncak
2.4.4 SEM (Scanning Electron Microscope)
SEM adalah salah satu jenis mikroskop elektron yang menggunakan
berkas elektron untuk menggambar profil permukaan benda. Prinsip kerja SEM
adalah menembakkan permukaan benda dengan berkas elektron berenergi tinggi.
Permukaan benda yang dikenai berkas akan memantulkan kembali berkas tersebut
atau menghasilkan elektron sekunder ke segala arah. Tetapi ada satu arah di mana
berkas dipantulkan dengan intensitas tertinggi. Detektor di dalam SEM
mendeteksi elektron yang dipantulkan dan menentukan lokasi berkas yang
dipantulkan dengan intensitas tertinggi. Pada saat dilakukan pengamatan, lokasi
permukaan benda yang ditembak dengan berkas elektron di-scan ke seluruh area
daerah pengamatan. Kita dapat membatasi lokasi pengamatan dengan melakukan
zoom-in atau zoom-out. Berdasarkan arah pantulan berkas pada berbagai titik
pengamatan maka profil permukan benda dapat dibangun menggunakan program
pengolahan gambar yang ada dalam komputer (Abdullah dan Khairurrijal, 2009).
Sewaktu berkas elektron menumbuk permukaan sampel sejumlah elektron
direfleksikan sebagai backscattered electron (BSE) dan yang lain membebaskan
energi rendah dari elektron sekunder (SE). Elektron-elektron BSE dan SE yang
20
direfleksikan dan dipancarkan sampel dikumpulkan oleh sebuah sintilator yang
memancarkan sebuah pulsa cahaya pada elektron yang datang. Cahaya yang
dipancarkan kemudian diubah menjadi sinyal listrik dan diperbesar oleh
photomultiplier. Setelah melalui proses pembesaran sinyal tersebut dikirim ke
bagian kisi tabung sinar katoda. sintilator biasanya memiliki potensial positif
sebesar 5 – 10 kV untuk mempercepat energi rendah yang dipancarkan elektron
agar cukup untuk mengemisikan cahaya tampak ketika menumbuk sintilator
(Nikmatin dkk., 2011).
21
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu daun ketapang
(Terminalia catappa), AgNO3 (p.a.), akuades, akuabides, PAA (p.a.), etanol 95%,
NaOH, Na2EDTA, HCl pekat, serbuk Mg, asam asetat anhidrat, asam sulfat pekat,
FeCl3, kloroform, metanol, pereaksi Wagner, pereaksi Mayer, kertas saring
whatman No.1, dan aluminium foil.
3.2 Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu oven, timbangan
analitik, spektrofotometer UV-Vis 2600 series, XRD (Rigaku MiniFlex X-Ray
Diffraction), SEM (Tescan Vega3SB Analytical SEM), PSA (VASCO DLS),
Spray Dryer (BUCHI 190), pemanas listrik, pengaduk magnetik, mikropipet skala
1-5 mL, pipet tetes, erlenmeyer, labu ukur, pH specialized indicator (kisaran pH
1-14), batang pengaduk magnetik, sentrifius, botol vial 30 mL, pelat tetes,
corong, botol semprot, dan pisau stainlesstell.
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin
Makassar, pada bulan April – September 2013. Analisis Sampel dilakukan di
Laboratorium Kimia Terpadu Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin Makassar, Laboratorium Analisis
Bahan Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
22
Institut Pertanian Bogor dan Laboratorium Mikrostruktur Jurusan Fisika
Universitas Negeri Makassar.
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Dekontaminasi Material Organik dan Anorganik pada Alat Gelas
Alat-alat gelas dicuci dengan sabun, kemudian untuk menghilangkan
material organik digunakan larutan NaOH-alkohol, yaitu berupa campuran etanol
(95%) 1 L dengan 120 mL H2O yang mengandung 120 gram NaOH.
mSelanjutnya dibilas dengan akuades. Dekontaminasi residu logam pada
peralatan gelas, digunakan larutan yang mengandung 2% NaOH dan 1%
Na2EDTA. Peralatan gelas direndam selama 2 jam dalam larutan tersebut,
kemudian dibilas beberapa kali dengan akuades.
3.4.2 Pembuatan Larutan 1 mM AgNO3
Larutan AgNO3 1 mM dibuat dengan melarutkan 0,085 gram serbuk
AgNO3 ke dalam akuabides hingga volume 500 mL. Selanjutnya, larutan perak
nitrat dikocok dan dapat digunakan langsung. Larutan perak nitrat disimpan di
dalam lemari es ketika tidak dipakai.
3.4.3 Pembuatan Larutan PAA 1%
Larutan PAA 1% dibuat dengan menimbang 0,75 gram PAA dan
dilarutkan dengan akuabides 75 mL. Selanjutnya, larutan PAA 1% dipanaskan
sampai mendidih selama. Setelah mencapai suhu ruang, larutan PAA 1% dapat
digunakan untuk proses modifikasi.
23
3.4.4 Pembuatan Air Rebusan Daun Ketapang Segar
Tumbuhan yang digunakan dalam penelitian ini adalah ketapang
(Terminalia catappa). Tumbuhan ini diperoleh di lingkungan kampus FMIPA
Universitas Hasanuddin, Makassar, Sulawesi Selatan. Bagian tanaman yang
digunakan dalam penelitian ini adalah daun dalam kondisi segar. Daun ketapang
dipetik lalu dicuci hingga bersih dengan akuades. Daun tersebut dipotong-potong
seragam 2 cm x 2 cm dan ditimbang sebanyak 10 gram. Daun dimasukkan ke
dalam Erlenmeyer 500 mL dan ditambahkan 50 mL akuabides lalu dipanaskan
hingga mendidih. Setelah mencapai suhu ruang, air rebusan dituang dan disaring
menggunakan kertas whatman No. 1.
3.4.5 Uji Fitokimia Daun Ketapang (Usman, 2002)
Identifikasi kandungan fenolik, flavonoid, terpenoid, steroid, dan alkaloid
dengan cara 2 gram daun ketapang segar dipotong halus, dimasukkan ke dalam
gelas kimia 50 mL kemudian dimaserasi dengan metanol lalu dipanaskan selama
15 menit di atas penangas air, disaring panas-panas ke dalam tabung reaksi
menggunakan kertas saring whatman No. 1 dan biarkan seluruh metanol menguap
sampai kering. Kloroform dan air suling ditambahkan masing-masing sebanyak
5 mL lalu dikocok (1:1). Setelah larutan campuran dikocok, didiamkan hingga
larutan terbentuk dua lapisan (kloroform dan air), lapisan kloroform bagian bawah
digunakan untuk pemeriksaan senyawa terpenoid dan steroid sedangkan lapisan
air untuk pemeriksaan kandungan fenolik dan flavonoid. Pemeriksaan fenolik,
flavonoid, steroid, terpenoid dan alkaloid dilakukan dengan cara:
24
a. Pemeriksaan Senyawa Fenolik
Sebagian larutan lapisan air di masukkan ke dalam plat tetes, kemudian
larutan ditambahkan pereaksi FeCl3. Senyawa fenolik ditunjukkan dengan adanya
perubahan warna dari kuning menjadi biru ungu.
b. Pemeriksaan Senyawa Flavonoid
Sebagian dari lapisan air dipipet ke dalam plat tetes, kemudian larutan
ditambahkan butir bubuk Mg dan beberapa tetes asam klorida pekat. Senyawa
flavonoid ditunjukkan dengan adanya perubahan warna orange sampai merah.
c. Pemeriksaan Senyawa Steroid dan Terpenoid
Lapisan kloroform di masukkan ke dalam plat tetes lalu dibiarkan sampai
kering, ke dalam satu lubang plat tetes ditambahkan asam sulfat pekat, lubang
yang lain ditambahkan setetes asam asetat anhidrat dan asam sulfat pekat.
Senyawa steroid ditunjukkan dengan adanya perubahan warna dari hijau menjadi
biru ungu sedangkan senyawa terpenoid ditunnjukkan dengan adanya perubahan
warna dari hijau menjadi merah.
d. Pemeriksaan Senyawa Alkaloid
Lapisan kloroform di masukkan kedalam plat tetes lalu ditambahkan
pereaksi Mayer dan pereaksi Wagner. Senyawa alkaloid ditunjukkan dengan
terbentuknya endapan putih sedangkan pereaksi Wagner ditunjukkan dengan
terbentuknya endapan berwarna cokelat.
3.4.6 Sintesis Nanopartikel Perak (Bakir, 2011)
Sintesis nanopartikel perak dilakukan dengan mencampur larutan AgNO3
dan air rebusan daun ketapang. Ada 2 macam proses sintesis yang dilakukan,
yaitu tanpa proses pengadukan dan dengan proses pengadukan.
25
Sampel A tanpa proses pengadukan: 1 mL air rebusan daun ketapang
dicampurkan ke dalam larutan 40 mL AgNO3. Karakterisasi larutan campuran
berupa warna, spektrum UV-Vis dan pH pada waktu 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam,
1 hari, 2 hari, 3 hari, dan 7 hari. Penentuan ukuran sampel larutan campuran
dilakukan dengan PSA. Setelah diukur dengan PSA, larutan campuran
dikeringkan dengan spray dryer untuk memperoleh endapan.
Sampel B dengan proses pengadukan: 1 mL air rebusan daun ketapang
dicampurkan ke dalam larutan 40 mL AgNO3, kemudian larutan campuran diaduk
selama 2 jam. Karakterisasi larutan campuran berupa warna, spektrum UV-Vis
dan pH pada waktu 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 1 hari, 2 hari, 3 hari, dan 7 hari.
Penentuan ukuran sampel larutan campuran dilakukan dengan PSA. Setelah
diukur dengan PSA, larutan campuran dikeringkan dengan spray dryer untuk
memperoleh endapan.
3.4.7 Modifikasi Nanopartikel Perak (Bakir, 2011)
Dalam penelitian ini, modifikasi nanopartikel perak dilakukan dengan
penambahan PAA 1%.
Sampel C: 2 mL air rebusan daun ketapang dicampurkan ke dalam 80 mL
AgNO3. Larutan dibiarkan bereaksi selama 4 jam. Setelah itu, ke dalam larutan
ditambahkan 24 mL PAA 1% dan distirer selama 2 jam. Karakterisasi larutan
campuran berupa warna, spektrum UV-Vis dan pH pada waktu 1 hari, 3 hari,
4 hari, dan 7 hari. Penentuan ukuran sampel larutan campuran dilakukan dengan
PSA. Setelah diukur dengan PSA, larutan campuran dikeringkan dengan spray
dryer untuk memperoleh endapan.
26
3.4.8 Karakterisasi Produk
Endapan hasil sintesis dikarakterisasi dengan XRD dan SEM untuk
analisis kualitatif dan kuantitatif untuk mendapatkan deskripsi morfologi serta
ukuran produk.
27
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Uji Fitokimia Daun Ketapang
Uji fitokimia dilakukan untuk mengetahui kandungan senyawa dari
ekstrak daun ketapang. Kandungan metabolit sekunder ekstrak daun ketapang
memiliki aktivitas antioksidan sehingga digunakan sebagai agen pereduksi dalam
sintesis nanopartikel perak. Penambahan kloroform dan akuabides lapisan
membentuk dua lapisan (kloroform dan air) seperti tampak pada Gambar 6.
Gambar 6. Lapisan kloroform dan lapisan air.
Lapisan kloroform bagian bawah digunakan untuk pemeriksaan senyawa
terpenoid dan steroid, sedangkan lapisan air untuk pemeriksaan kandungan
fenolik dan flavonoid. Ekstrak daun ketapang mengandung fenolik, flavonoid,
dan steroid yang ditunjukkan pada uji fitokimia. Perubahan warna hasil uji
fitokimia ditunjukkan pada Lampiran 6. Fenolik merupakan senyawa yang
dominan dalam ekstrak daun ketapang yang ditunjukkan pada perubahan warna
yang jelas (biru ungu).
28
4.2 Sintesis Nanopartikel Perak
4.2.1 Karakterisasi Warna dan pH Larutan
Karakterisasi warna larutan dilakukan untuk mengetahui pengaruh waktu
kontak terhadap pembentukan nanopartikel perak. Sampel A (biosintesis tanpa
pengadukan), B (dengan pengadukan), dan C (penambahan PAA 1%)
dikarakterisasi dengan mengamati perubahan warna mulai dari waktu pembuatan
sampai 7 hari seperti pada Gambar 7.
Gambar 7. Karakterisasi warna sampel A (tanpa pengadukan), B (pengadukan)
dan Sampel C (penambahan PAA 1%) mulai dari pembuatan, 1 hari,
3 hari dan 7 hari.
B (awal) B (1 hari) B (7 hari)
C (awal) C (1 hari) C (7 hari)
A (awal) A (7 hari) A (1 hari) A (3 hari)
C (3 hari)
B (3 hari)
29
Sampel A (pengadukan) dan B (tanpa pengadukan) merupakan larutan
campuran yang terdiri atas 40 mL AgNO3 1 mM dan 1 mL ekstrak daun ketapang.
Larutan mengalami perubahan warna dari bening menjadi kuning muda setelah
30 menit dan berwarna cokelat setelah 1 hari. Perubahan ini menunjukkan proses
reduksi ion perak, sehingga terbentuk nanopartikel perak (Bakir, 2011). Nilai pH
larutan selama proses reaksi sekitar 5 yang diukur saat sintesis nanopartikel perak
sampai 7 hari.
Sampel C merupakan larutan campuran 80 mL AgNO3 1 mM, 2 mL
ekstrak daun ketapang dan dibiarkan bereaksi selama 4 jam lalu ditambahkan
24 mL PAA 1%. Hal ini karena PAA tidak mereduksi Ag+ tetapi menstabilkan
ukuran nanopartikel perak yang telah terbentuk. Larutan mengalami perubahan
warna dari bening menjadi kuning muda setelah 1 jam dan berwarna cokelat
setelah 3 hari. Perubahan warna pada sampel C lambat karena adanya
penambahan PAA 1%. Nilai pH larutan selama proses reaksi sekitar 3 yang
diukur selama 7 hari. Sampel C memiliki nilai pH yang berbeda dengan sampel
A dan B karena pada sampel C ditambahkan PAA 1% sehingga menambah
keasaman pada sampel tersebut.
4.2.2 Karakterisasi Nanopartikel Perak dengan UV-vis
Serapan UV-vis digunakan untuk memonitoring jumlah nanopartikel yang
terbentuk sesuai dengan nilai absorbansi. Pengukuran dimulai dengan mengukur
panjang gelombang maksimum ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa),
larutan AgNO3 1mM, dan larutan PAA 1%.
30
(a)
(b)
(c)
Gambar 8. Spektrum serapan UV-vis pada rentang panjang gelombang
200 - 800 nm, (a) ekstrak daun ketapang, (b) larutan AgNO3 1mM,
dan (c) larutan PAA 1%.
a
b
s
o
r
b
a
n
s
i
a
b
s
o
r
b
a
n
s
i
a
b
s
o
r
b
a
n
s
i
����
����
����
31
Ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa) menyerap energi pada
panjang gelombang maksimum 230 - 371 nm, larutan AgNO3 1 mM pada panjang
gelombang 218 nm, sedangkan larutan PAA 1% pada panjang gelombang
maksimum 225,5 nm (Gambar 8). Pola serapan dan panjang gelombang
maksimum menjadi dasar monitoring pembentukan nanopartikel perak dalam
sampel A, B, dan C.
Gambar 9 adalah spektrum serapan UV-Vis hasil sintesis nanopartikel
perak dari ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa). Sampel A, B, dan C
memiliki panjang gelombang maksimum adalah masing-masing 421 - 431 nm,
425 - 431 nm, dan 440,5 - 436,5 nm. Saat terbentuk nanopartikel perak, spektrum
serapan UV-Vis pada panjang gelombang antara 400-500 nm dan nilai absorbansi
semakin besar dengan semakin bertambahnya waktu kontak. Nilai absorbansi
yang meningkat merupakan indikator bahwa nanopartikel perak yang terbentuk
semakin bertambah (Handayani dkk., 2010). Nilai absorbansi meningkat dalam
pengamatan selama 7 hari. Nanopartikel perak terbentuk pada waktu 2 jam.
Pengadukan mempercepat pembentukan nanopartikel perak yang ditunjukkan
pada sampel B. Menurut Bakir (2011), pengaruh pengadukan cenderung
mempercepat reaksi antara prekursor dan pereduksi, sehingga nilai absorbansi
pada biosintesis nanopartikel perak dengan pengadukan lebih besar daripada
dibiarkan saja.
Modifikasi nanopartikel perak dilakukan dengan menambahkan PAA 1%
kedalam larutan campuran ekstrak daun ketapang dan AgNO3 (sampel C).
Larutan campuran AgNO3 dan ekstrak daun ketapang dibiarkan bereaksi selama
4 jam lalu ditambahkan PAA 1%. Spektrum serapan UV-Vis menunjukkan bahwa
absorbansi sampel C labih kecil dari A dan B karena pengaruh penambahan
32
PAA 1% yang dapat menstabilkan ukuran nanopartikel perak. Pembentukan
nanopartikel yang lambat dapat menghindari aglomerasi.
� 1 jam
2 jam
3 jam
4 jam
1 hari
2 hari
3 hari
7 hari
(a)
1 jam
2 jam 3 jam
� 4 jam
1 hari
2 hari
3 hari
7 hari
(b)
a
b
s
o
r
b
a
n
s
i
����
a
b
s
o
r
b
a
n
s
i
����
33
1 hari
3 hari
4 hari
7 hari
(c)
Gambar 9. Spektrum serapan UV-Vis pada rentang panjang gelombang
300 - 600 nm, (a) sintesis nanopartikel perak tanpa pengadukan, (b)
sintesis nanopartikel perak dengan pengadukan, dan (c) sintesis
nanopartikel perak dengan penambahan PAA 1%.
4.2.3 Karakterisasi Nanopartikel Perak dengan PSA (Particle Size Analyzer)
Metode pengukuran menggunakan PSA (Particle Size Analyzer) dapat
berupa metode basah dengan menggunakan media pendispersi dan metode kering
dengan memanfaatkan udara atau aliran udara untuk melarutkan partikel. PSA
merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui ukuran partikel, dimana
partikel didispersikan ke dalam media cair sehingga partikel tidak membentuk
aglomerasi (menggumpal). Data ukuran partikel yang diperoleh berupa tiga
distribusi yaitu intensitas, nomor, dan volume, sehingga dapat diasumsikan
menggambarkan keseluruhan kondisi sampel (Nikmatin dkk., 2011).
a
b
s
o
r
b
a
n
s
i
����
34
(a) (b)
(c)
Gambar 10. Hasil analisis PSA sampel A (sintesis nanopartikel perak tanpa
pengadukan), (a) dispersi ukuran dengan intensitas, (b) dispersi
ukuran dengan volume, dan (c) dispersi ukuran dengan nomor.
Penentuan ukuran pada Sampel A (tanpa pengadukan) dilakukan dengan
menggunakan PSA. Hasil analisis berdasarkan Gambar 10, 11 dan 12 terbukti
bahwa terdapat korelasi antara λ maks dengan ukuran nanopartikel perak.
Spektrum absorbansi nanopartikel hasil biosintesis, dengan panjang gelombang
maksimum 420 - 450 nm, diperkirakan memiliki ukuran partikel 40 - 80 nm
(Solomon dkk., 2007). Sampel A memiliki panjang gelombang maksimum
Dispersi ukuran dengan intensitas Dispersi ukuran dengan volume
Dispersi ukuran dengan nomor
I
n
t
e
n
s
i
t
a
s
V
o
l
u
m
e
N
o
m
o
r
Ukuran (nm) Ukuran (nm)
Ukuran (nm)
35
421 - 431 nm, pengukuran dengan menggunakan UV-vis dilakukan selama
7 hari sehingga diperoleh distribusi rata-rata ukuran partikel 62,61 nm.
(a) (b)
(c)
Gambar 11. Hasil analisis PSA sampel B (sintesis nanopartikel perak dengan
pengadukan), (a) dispersi ukuran dengan intensitas, (b) dispersi
ukuran dengan volume, dan (c) dispersi ukuran dengan nomor.
Dispersi ukuran dengan intensitas Dispersi ukuran dengan volume
Dispersi ukuran dengan nomor
Ukuran (nm)
Ukuran (nm) Ukuran (nm)
I
n
t
e
n
s
i
t
a
s
V
o
l
u
m
e
N
o
m
o
r
36
(a) (b)
(c)
Gambar 12. Hasil analisis PSA sampel C (sintesis nanopartikel perak dengan
penambahan PAA 1%), (a) dispersi ukuran dengan intensitas, (b)
dispersi ukuran dengan volume, dan (c) dispersi ukuran dengan
nomor.
Sampel B (dengan pengadukan) yang telah diukur dengan PSA memiliki
rata-rata ukuran partikel yaitu 71,56 nm dengan panjang gelombang maksimum
425 - 431 nm (Gambar 11). Sampel C merupakan nanopartikel perak yang
dimodifikasi dengan penambahan PAA 1%. Hasil Analisis dengan PSA
menunjukkan ukuran nanopartikel perak dengan penambahan PAA 1% memiliki
Dispersi ukuran dengan intensitas Dispersi ukuran dengan volume
Dispersi ukuran dengan nomor
Ukuran (nm) Ukuran (nm)
Ukuran (nm)
N
o
m
o
r
I
n
t
e
n
s
i
t
a
s
V
o
l
u
m
e
37
rata-rata ukuran partikel yaitu 55,77 nm (Gambar 12). Sampel C memiliki ukuran
partikel yang lebih kecil daripada sampel A dan sampel B. Penambahan PAA 1%
menstabilkan ukuran nanopartikel perak. PAA merupakan bahan polimer
superabsorben yang digunakan karena mempunyai daya afinitas yang paling baik
dalam menstabilkan nanopartikel perak (Wahyudi dkk., 2011).
Setelah larutan diukur dengan PSA untuk menentukan ukuran nanopartikel
perak, larutan di spray dryer untuk menghasilkan endapan atau serbuk
nanopartikel perak. Endapan atau serbuk yang diperoleh selanjutnya
dikarakterisasi dengan XRD dan SEM.
4.2.4 Karakterisasi Nanopartikel Perak dengan XRD
Serbuk nanopartikel perak hasil sintesis selanjutnya dianalisis
menggunakan XRD. Pola XRD nanopartikel perak dengan penambahan PAA 1%
seperti pada Gambar 13.
Gambar 13. Pola XRD sampel C (sintesis nanopartikel perak dengan penambahan
PAA 1%).
20 40 60 80
0.0e+000
2.0e+003
4.0e+003
6.0e+003
(0 2
1)
(1 2
0)
(1 0
1)
(0 3
1)
(1 1
-2
)
(2 1
-1
)
(1 1
1)
0
50
100
(0 2
1)
(1 2
0)
(1 0
1)
(0 3
1)
(1 1
-2
)
(2 1
-1
) Silver cyanide - silver nitrate(V), ( Ag C N ) ( Ag N O3 )2
20 40 60 80 0
50
100
(1 1
1) Silver, Ag
2-theta (deg)
Inte
nsity (
cp
s)
38
Puncak-puncak pola difraksi nanopartikel perak dengan jelas ditunjukkan
pada nilai 2-theta yaitu 38,103 dan 39,425, nilai FWHM 0,225 dan 0,618, dengan
Indeks Miller {111}. Indeks Miller merupakan bidang kisi kristal {hkl} yang
menyatakan sistem kristal suatu material. Sistem kristal dari nanopartikel perak
ialah kubik. Terdapat beberapa puncak pola difraksi yang menandakan
nanopartikel perak namun tidak terlalu jelas. Pola difraksi yang lain merupakan
pola difraksi AgNO3 yang belum tereduksi menjadi nanopartikel perak dan AgCN
yang terbentuk akibat terkontaminasi dengan kertas tempat penyimpanan sampel.
Sintem kristal AgNO3 adalah ortorombik yang ditunjukkan dengan Indeks Miller
{021}, {120}, {031}, dan {101} sedangkan sistem kristal AgCN adalah trigonal
(rhombohedral axes) dengan indeks Miller {11-2}, dan {21-1} yang ditunjukkan
pada Gambar 13. Sampel yang dianalisis mengandung 63% nanopartikel perak,
37% adalah AgCN dan AgNO3. Data analisis kuantitatif komponen sampel (%)
endapan pada Lampiran 25.
Tabel 2. Ukuran nanopartikel perak berdasarkan nilai FWHM dan 2-theta
NO 2-theta(deg) Height(cps) FWHM(deg) Ukuran Partikel
(D) (nm)
1 11,47 143 1,28 14,4
2 22,504 3548 1,85 33,5
3 27,79 157 0,29 22,9
4 35,97 238 0,24 100,6
5 38,103 1054 0,618 25,9
6 39,425 417 0,225 110,9
7 47,582 363 0,4 17,2
8 48,46 357 0,29 88,5
9 64,47 240 0,69 33,5
10 65,7 79 0,43 26,5
11 77,35 202 1,17 23,9
39
Contoh perhitungan penentuan ukuran nanopartikel perak dengan
menggunakan rumus Scherrer adalah sebagai berikut:
2θ = 38,103
2θ = 38,103
θ =38,103
2
θ =19,0515
Cos θ = 0,9797
β (FWHM) =
0,6182
π
180 rad
β (FWHM) =
0,6182
3,14
180 rad
β (FWHM) = 0,0054 rad
D = K λ
β cos θ
D = 0,89 x 0,154056
0,0054 x 0,9797
= 0,13710984
0,00529038
= 25,9168 nm
Hasil analisis XRD selain digunakan untuk menentukan senyawa yang
terdapat dalam sampel, juga dapat digunakan untuk menentukan ukuran partikel.
Rumus Scherrer (Persamaan 1) digunakan untuk menentukan ukuran
nanopartikel perak seperti pada Tabel 2, dengan λ Cu-Kα X-Ray 0,154056 nm, β
nilai FWHM (full widhth at half maximum) dan nilai 2-theta. Hasil pengukuran
XRD diperoleh 2θ maka digunakan θ dan β (FWHM) adalah setengahnya. Nilai β
(FWHM)x�/180 rad adalah yang digunakan pada rumus Scherrer untuk
penentuan ukuran nanopartikel perak (Khairurrijal dan Abdullah, 2009). Tabel 2
40
menunjukkan ukuran nanopartikel perak terdistribusi pada masing-masing posisi
2-theta.
4.2.5 Karakterisasi Nanopartikel Perak dengan SEM
Analisis SEM bertujuan untuk menunjukkan morfologi partikel. Sampel
yang dianalisis dengan SEM adalah sampel C yaitu sampel nanopartikel perak
yang dimodifikasi dengan PAA 1%. Pembesaran gambar nanopartikel perak
dilakukan pada skala 5 µm, 20 µm, 50 µm dan 200 µm dengan HV 15 Kv dan
Working Distance (WD) 7,05 mm. Hasil Analisis dengan SEM ditunjukkan pada
Gambar 14.
(a) (b)
Gambar 14. Analisis morfologi nanopartikel perak menggunakan SEM, (a)
pembesaran 2500 kali (skala 5 µm) dan (b) pembesaran 2000 kali
(skala 20 µm).
SEM menunjukkan morfologi sampel nanopartikel perak yang diperbesar
hingga 2500 kali (5 µm) dan 2000 kali (skala 20 µm). Hasil SEM nanopartikel
perak terdapat kontaminasi dengan kertas pada saat di analisis sehingga terlihat
41
topografi dari serat kertas. Morfologi nanopartikel perak yang dianalisis dengan
SEM berwarna putih yang berada diantara serat kertas.
Ekstrak daun ketapang mengandung senyawa fenolik, flavonoid dan
steroid yang memiliki aktifitas antioksidan dapat mereduksi Ag+
menjadi Ag.
Fenolik merupakan senyawa yang paling dominan yang ditunjukkan pada uji
fitokimia ekstrak daun ketapang. Senyawa fenolik dalam daun ketapang adalah
tanin (Kavitha dkk., 2013). Perkiraan reaksi reduksi ditunjukkan pada Gambar
15.
42
OHHO
HO
O
O
OO
OH
HO
HO
HO
O
OH
OH
O
O
OH
OH
OH
OHHO
HO
O
O
OO
OH
HO
HO
HO
O
OH
OH
O
O
OH
OHH+
OO
O
OHHO
HO
O
O
OO
OH
HO
HO
HO
O
OH
OH
O
O
OH
OH
OO
Ag+
OHHO
HO
O
O
OO
OH
HO
HO
HO
O
OH
OH
O
O
OH
O
OO
Ag
H
OH
HO
HO
O
O
OO
OH
HO
HO
HO
O
OH
OH
O
O
OH
O
OO
O
O O
+ 2Ag
Ag+
Tanin
O O
Gambar 15. Perkiraan reaksi dalam sintesis nanopartikel perak dengan
menggunakan ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa).
43
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan
bahwa :
1. Nanopartikel perak dapat disintesis dengan metode reduksi menggunakan
ekstrak daun ketapang (Terminalia catappa).
2. Semakin lama waktu kontak semakin bertambah nanopartikel perak yang
terbentuk (selama 7 hari).
3. Distribusi rata-rata ukuran sintesis nanopartikel perak tanpa pengadukan
adalah 62,61 nm, dengan pengadukan 71,56 nm, dan penambahan PAA 1%
untuk menstabilkan ukuran memiliki distribusi rata-rata ukuran partikel adalah
55,77 nm.
5.2 Saran
Sintesis nanopartikel perak dapat dilakukan dengan variasi konsentrasi
prekursor (AgNO3) dan pereduksi. Penentuan waktu kontak ditambah agar Ag+
habis tereduksi menjadi Ag.
44
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, M., Khairurrijal, 2009, Karakterisasi Nanomaterial, Jurnal Nanosains
dan Nanoteknologi, 2 (1), 1-9.
Abdullah, M., Khairurrijal, 2009, Membangun Kemampuan Riset Nanomaterial di
Indonesia, ITB, Bandung.
Astuti, Z.H., 2007, Kebergantungan Ukuran Nanopartikel terhadap Warna yang
Dipancarkan pada Proses Deeksitasi, Makalah diterbitkan, Program
Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Bandung.
Bae, E., Park, H. J., Park, J., Yoon, J., Kim, Y., Choi, K. dan Yi, J., 2011, Effect
of Chemical Stabilizers in Silver Nanoparticle Suspensions on
Nanotoxicity, Bull. Korean Chem. Soc, 32 (2), 613-619.
Bakir, 2011, Pengembangan Biosintesis Nanopartikel Perak Menggunakan Air
Rebusan Daun Bisbul (Diospyros blancoi) untuk Deteksi Ion Tembaga (II)
dengan Metode Kolorimetri, skripsi diterbitkan, (online)
(lontar.ui.ac.id/file?file=digital/20283522-S1064-Bakir%20.pdf, diakses
pada tanggal 10 Oktober 2012), Jurusan Fisika FMIPA Universitas
Indonesia, Jakarta.
Cao, G., 2004, Nanostructures and Nanomaterials Synthesis Properties and
Applications, Imperial College Press, London.
Fernandes, B.R., 2011, Sintesis Nanopartikel, (online) (http://bennyriofernan
dez.blogdetik.com), diakses pada tanggal 5 Oktober 2012).
Handayani W, Bakir, Imawan C, Purbaningsih S. 2010. Potensi Ekstrak Beberapa
Jenis Tumbuhan sebagai Agen Pereduksi untuk Biosintesis Nanopartikel
Perak. Seminar Nasional Biologi Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Haryono, A., Sondari, D., Harmami, S.B., Randy, M., 2008, Sintesa Nanopartikel
Perak dan Potensi Aplikasinya, Jurnal Riset Industri, 2 (3), 156-163.
Haryono, A., Harmami, S.B., 2010, Aplikasi Nanopartikel Perak pada Serat Katun
sebagai Produk Jadi Tekstil Antimikroba, Jurnal Kimia Indonesia, 5 (1),
1-6.
Hasan, M.I., 2012, Modifikasi Nanopartikel Perak dengan Polivinil Alkohol untuk
Meningkatkan Selektivitas dan Stabilitas Indikator Logam Tembaga (Cu):
Uji Coba pada Mikroalga Merah (Kappaphycus alvarezii), skripsi
diterbitkan, (online), Program Studi Farmasi FMIPA universitas Indonesia,
Jakarta.
45
Hasmia, 2012, Penggunaan Natrium Silikat dari Bahan Dasar Abu Sekam Padi
Sebagai Elektrolit Pelapis dalam Sintesis Nanopartikel Magnetit, skripsi
tidak diterbitkan, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin,
Makassar.
Irvina, F.W.H., Danik, W.A., Fatimah, 2009, X-Ray Difractometer (XRD),
Program Studi Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
Kavitna, K.S., Baker, S., Rakshith, D., Kavitha, H.U., Rao, Y.H.C., Harini, B.P.,
Satish, S., 2013, Plants as Green Source Towards Synthesis of
Nanoparticles, Int. Res. J. Biological Sci., 2 (6), 66-76.
Lu, Y.C., Chou K.S., 2008, A Simple and Effective Route for Synthesis of Nano
Silver Colloidal Dispersions, J. Chin. Ins.Chem. Eng., 39, 673-678.
Ma, P.X., 2004, Scaffolds for Tissue Fabrication, Materials Today, 30-40.
Marliyana, S.D., Kusumaningsih, T., Kristinawati, H., 2006, Penentuan Kadar
Total Fenol dan Aktivitas Antioksidan Ekstrak Kulit Biji Ketapang
(Terminalia cattapa L.), Jurnal Alchemy, 5 (1), 39-44.
Mohanpuria, P., Rana, N.K., Yadav, S.K., 2008, Biosynthesis of Nanoparticles:
Technological Concept Future Application, Journal Nanoparticles
Resources, 10, 507-517.
Moores, A., Goettmann, F., 2006, The Plasmon Band in Noble Metal
Nanoparticles: an Introductioan to Theory and Aplications, New J. Chem,
30, 1121-1132.
Nagarajan, R., Hatton T.A., 2008, Nanoparticles: Synthesis, Stabilization,
Passivation and Functionalization, ACS Symposium Series, American
Chemical Society, Washington DC.
Nikmatin, S., Maddu, A., Purwanto, S., Mandang, T., Purwanto A., 2011, Analisa
Struktur Mikro Pemanfaatan Limbah Kulit Rotan Menjadi Nanopartikel
Selulosa Sebagai Pengganti Serat Sintetis, Jurnal Biofisika, 7(1), 41-49.
Park, 2007, Current and future applications of nanotechnology, Issue in Env. Sci.
Tech.,24, 1-8.
Pauly, G., 2001, Cosmetic, Dermatologycal And Pharmaceutical Use of An
Extract of Terminalia catappa, United State Patent Application.
Rahayu, D.S., Kusrini, D., Fachriyah, E., 2008, Penentuan Aktivitas Antioksidan
dari Ekstrak Daun Ketapang (Terminalia catappa l.) dengan Metode
1,1-, Difenil-2-Pikrilhidrazil (DPPH), Laboratorium Kimia Organik,
Jurusan Kimia Universitas Diponegoro.
46
Rochani, S., Wahyudi, A., 2010, Peran Nanoteknologi dalam Pengolahan
mineral, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan
Batubara, 8 (1).
Solomon, S.D., Bahadory, M., Jeyarajasingam, A.V., Rutkowsky, S.A., Boritz, C.,
2007, Synthesis and Study of Silver Nanoparticles, J. Chem. Edu., 84 (2),
322-325.
Shankar, S.S., Rai, A., Ahmad, A., Sastry, M., 2004, Rapid Synthesis of Au, Ag,
and Bimetallic Au core–Ag Shell Nanoparticles using Neem (Azadirachta
indica) Leaf Broth, J. Coll. Inter. Sci., 275 (4), 496-502.
Swantomo, D., Megasari, K., Saptaaji, R.. 2008, Pembuatan Komposit Polimer
Superabsorben dengan Mesin Berkas Elektron, Jurnal Forum Nuklir, 2
(2), 143-156.
Thamilselvi, V., Radha, K.V., 2013, Synthesis of silver Nanoparticles from
Pseudomonas putida NCIM 2650 in Siver Nitrate Supplemented Growth
Medium and Optimization Using Response Surfase Methodology, Journal
of Nanomaterial and Biostructures, 8 (3), 1101-1111.
Usman, H., 2002, Kimia Organik Bahan Alam, UNHAS, Makassar.
Wahyudi, T., Rismayani, S., 2008, Aplikasi Nanoteknologi pada Bidang Tekstil,
Arena Tekstil, 23 (2), 52-109.
Wahyudi, T., Sugiyana D., Helmy Q., 2011.Sintesis Nanopartikel Perak dan Uji
Aktivitasnya terhadap Bakteri E. coli dan S. aureus, Arena Tekstil, 26 (1),
1-60.
47
Lampiran 1
a.Skema Pembuatan Larutan 1 mM AgNO3
- Di larutkan dalam akuabides dalam labu
ukur 500 mL.
b. Skema Pembuatan Larutan PAA 1%
Di larutkan dengan 75 mL akuabides.
0,75 gram PAA
Hasil
0,085 gram AgNO3
Larutan AgNO3
48
Lampiran 2
Skema Pembuatan Air Rebusan Daun Ketapang Segar
- Dicuci hingga bersih dengan akuades.
- Dipotong-potong seragam 2 cm x 2 cm
dan ditimbang sebanyak 5 gram.
- Daun dimasukkan ke dalam erlenmeyer
500 mL dan ditambahkan 100 mL
akuabides
- Dipanaskan hingga mendidih.
- Setelah mendidih diangkat dan
didinginkan.
- Setelah mencapai suhu ruang, air
rebusan dituang dan disaring
menggunakan kertas whatman No. 1.
Daun ketapang segar
Hasil
49
Lampiran 3
Uji fitokimia ekstrak daun ketapang
2 gram daun ketapang segar
- Dipotong halus.
- Dimasukkan kedalam gelas
kimia 50 mL.
- Dimaserasi dengan metanol.
- Dipanaskan selama 15 menit
diatas penangas air.
- Angkat, lalu saring kedalam
tabung reaksi.
- Biarkan metanol menguap
sampai kering.
- Tambahkan kloroform dan
aquabides (1:1) sebanyak
5 mL.
- Kocok
- Diamkan larutan hingga
membentuk 2 lapisan.
Kloroform Air
Uji
terpenoid
Uji
steroid
Uji
alkaloid
Uji
flavonoid
Uji
fenolik
50
Lampiran 4
Skema Sintesis Nanopartikel Perak Tanpa Pengadukan (Sampel A)
- Dimasukkan kedalam gelas ukur 100 mL.
- Ditambahkan 1 mL air rebusan daun
ketapang.
- Karakterisasi larutan campuran ini berupa
warna, spektrum UV-Vis, pH pada waktu
ke 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 1 hari, 2
hari, 3 hari, dan 7 hari.
- Diukur dengan PSA.
- Dikeringkan dengan Spray dryer.
- Dikarakterisasi menggunakan
XRD dan SEM.
40 mL Larutan AgNO3 1 mM
Larutan Endapan
Data
51
Lampiran 5
Skema Sintesis Nanopartikel Perak dengan Pengadukan (Sampel B)
- Dimasukkan kedalam gelas ukur 100 mL.
- Ditambahkan 1 mL air rebusan daun ketapang.
- Larutan campuran diaduk dengan magnetic
stirrer selama 2 jam.
- Karakterisasi larutan campuran ini berupa
warna, spektrum UV-Vis, pH pada waktu ke 1
jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 1 hari, 2 hari, 3 hari,
dan 7 hari.
- Diukur dengan PSA.
- Dikeringkan dengan Spray dryer.
- Dikarakterisasi menggunakan
XRD dan SEM.
Larutan Endapan
Data
40 mL Larutan AgNO3 1 mM
52
Lampiran 6
Skema Sintesis Nanopartikel Perak dengan penambahan PAA 1%
(Sampel C)
- Dimasukkan kedalam gelas ukur 100 mL.
- Ditambahkan 2 mL air rebusan daun
ketapang.
- Dibiarkan bereaksi selama 4 jam.
- Ditambahkan PAA 1%.
- Larutan campuran diaduk dengan magnetic
stirrer selama 2 jam.
- Karakterisasi larutan campuran ini berupa
warna, spektrum UV-Vis dan pH pada
waktu 1 hari, 3 hari, 4 hari dan 7 hari.
- Diukur dengan PSA.
- Dikeringkan dengan Spray dryer
- Dikarakterisasi menggunakan
XRD dan SEM.
Larutan Endapan
Data
80 mL Larutan AgNO3 1 mM
53
Lampiran 7
Uji fitokimia ekstrak daun ketapang
54
Lampiran 8
Gambar sampel A mulai dari pembuatan nanopartikel perak sampai 7 hari
awal 30 menit 1 jam 2 jam
3 jam 4 jam 1 hari 2 hari
3 hari 7 hari
55
Lampiran 9
Gambar sampel B mulai dari pembuatan nanopartikel perak sampai 7 hari
awal 1 jam 2 jam 3 jam
4 jam 1 hari 2 hari
3 hari 7 hari
56
Lampiran 10
Gambar sampel C mulai dari pembuatan nanopartikel perak sampai 7 hari
awal 1 jam 4 jam 1 hari
3 hari 4 hari 7 hari
57
Lampiran 11
Hasil UV-Vis Ekstrak Daun Ketapang
Hasil UV-Vis Sampel A 1 jam
58
Lampiran 12
Hasil UV-Vis Sampel A 2 jam
Hasil UV-Vis Sampel A 3 jam
59
Lampiran 13
Hasil UV-Vis Sampel A 4 jam
Hasil UV-Vis Sampel A 1 hari
60
Lampiran 14
Hasil UV-Vis Sampel A 2hari
Hasil UV-Vis Sampel A 3 hari
61
Lampiran 15
Hasil UV-Vis Sampel A 7 hari
Hasil UV-Vis Sampel B 1 jam
62
Lampiran 16
Hasil UV-Vis Sampel B 2 jam
Hasil UV-Vis Sampel B 3 jam
63
Lampiran 17
Hasil UV-Vis Sampel B 4 jam
Hasil UV-Vis Sampel B 1 hari
64
Lampiran 18
Hasil UV-Vis Sampel B 2 hari
Hasil UV-Vis Sampel B 3 hari
65
Lampiran 19
Hasil UV-Vis Sampel B 1minggu
Hasil UV-Vis Sampel C tanpa PAA
66
Lampiran 20
Hasil UV-Vis Sampel C 1 hari
Hasil UV-Vis Sampel C 3 hari
67
Lampiran 21
Hasil UV-Vis Sampel C 4 hari
Hasil UV-Vis Sampel C 7 hari
68
Lampiran 22
Hasil UV-Vis sampel A, ekstrak daun ketapang, dan AgNO3 1mM
LAMPIRAN 21
Hasil UV-Vis sampel B, ekstrak daun ketapang, dan AgNO3 1mM
69
Lampiran 23
Hasil UV-Vis sampel C, ekstrak daun ketapang, dan AgNO3 1mM
70
Lampiran 24
Serbuk Nanopartikel Perak Sampel A
Serbuk Nanopartikel Perak Sampel B
Serbuk Nanopartikel Perak Sampel C
71
Lampiran 25
a. Gambar XRD
b. Analisis kuantitatif komponen sampel (%) endapan
Quantitative analysis results (RIR)
Phase name Content (%)
Silver cyanide and
ssilver nitrate 37
Silver 63
nanopartArmodif
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Silver cyanide - silver nitrate(V) Silver
Unknown
Wt(%)
72
Lampiran 26
a. Gambar PSA (Partice Size Analyzer)
73
b. Hasil pengukuran PSA Sampel A, B dan C
Hasil PSA Sampel A
74
75
76
77
Hasil PSA Sampel B
78
79
80
81
Hasil PSA Sampel C
82
83
84
85
Lampiran 27
Gambar SEM
86
Lampiran 27
Gambar Spray Dryer