Sintesis dan karakterisasi material N-ZnO dan Mg/B/N-ZnO untuk aplikasi fotokatalis dan antibakteri

Keterlibatan air dalam berbagai aktivitas manusia dapat menghasilkan limbah cair yang berbahaya bagi kesehatan, diantaranya adalah limbah cair yang berasal dari proses pewarnaan industri tekstil, umumnya berupa pewarna sintetik seperti metil violet yang sulit didegradasi, dan limbah cari dari septik tang rumah sakit yang dapat menyebabkan resistensi bakteri. Untuk mengatasi permasalahan ini, maka digunakan material ZnO karena bersifat stabil pada suhu ruang, memiliki kemampuan yang baik dalam membentuk cacat pada ruang energi celah pita, dan memiliki aktivitas antibakteri yang baik dalam spektrum bakteri yang luas. Namun, ZnO ini memiliki energi celah pita yang besar sehingga perlu dilakukan peningkatan sifat optiknya melalui pendopingan. Pada studi ini dilakukan sintesis material ZnO dan ZnO terdoping (N-ZnO dan Mg/B/N-ZnO) melalui metode solid-state. Hasil karakterisasi menggunakan XRD dan spektroskopi Raman menunjukkan bahwa fasa dari N-ZnO dan Mg/B/N-ZnO adalah heksagonal wurtzit dengan ukuran kristal berturut-turut sebesar 30,32 nm dan 27,78 nm. Morfologi permukaan untuk N-ZnO tidak terbentuk aglomerasi sedangkan pada Mg/B/N-ZnO terjadi aglomerasi karena perbedaan muatan B dengan Zn. Penghambatan laju rekombinasi elektron-hole dan tanda terjadinya defek pada kisi ZnO terlihat pada hasil analisis PL dengan terbentuknya puncak pada emisi UV (~358 nm) dan puncak pada emisi visibel (~520 nm dan ~650 nm). Sedangkan hasil analisis UV-Vis DRS menunjukkan bahwa terjadi penurunan energi celah pita akibat pendopingan dari 3,13 eV menjadi 3,10 eV untuk N-ZnO dan 3,12 eV untuk Mg/B/N-ZnO. Hasil uji fotokatalis menunjukkan bahwa material N-ZnO dan Mg/B/N-ZnO optimum untuk dekolorisasi zat warna metil violet selama 120 menit di bawah sinar tampak dengan efisiensi degradasi masing-masing sebesar 89,28% dan 93,24%. Untuk uji aktivitas antibakteri N-ZnO dan Mg/B/N-ZnO menghasilkan zona hambat sebesar 7,18 mm dan 14,15 mm untuk bakteri Escherichia coli serta 7,50 mm dan 11,80 mm untuk bakteri Staphylococcus aureus