Sintesis dan karakterisasi ZnO terdoping Mg, Cu, B, N serta aplikasinya sebagai fotokatalis dan antibakteri

Seng oksida (ZnO) merupakan salah satu material semikonduktor yang banyak dikembangkan pada saat ini dan memiliki berbagai macam keunikan dan banyak digunakan untuk berbagai macam aplikasi. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui karakteristik ZnO yang didoping Mg, Cu, B, dan N melalui metode solid-state dan diidentifikasi kinerjanya sebagai fotokatalis untuk mendegradasi zat warna metil violet serta aktivitas antibakterinya terhadap bakteri gram positif (Staphylococcus aureus) dan bakteri gram negatif (Escherichia coli). Hasil analisis XRD menunjukkan ZnO tanpa doping dan ZnO terdoping double (B/N-ZnO), triple (Cu-B-N-ZnO), dan quadruple (Mg/Cu/B/N-ZnO) memiliki struktur wurtzite heksagonal dengan ukuran kristal ZnO, B/N-ZnO, Cu/B/N-ZnO, dan Mg/Cu/B/N-ZnO secara berturut-turut 32.09, 24.54, 24.96 dan 25.90 nm. Hasil karakterisasi dengan SEM menunjukkan morfologi ZnO tanpa doping berbentuk batang dan memiliki ukuran yang tidak seragam. Sedangkan ZnO terdoping memiliki partikel yang berbentuk hampir bulat dengan ukuran partikel berkisar antara 40 - 92 nm. Hasil analisis UV-DRS menunjukkan bahwa doping mempengaruhi besar energi celah pita. Spektrum raman mengkonfirmasi struktur wurtzite heksagonal dengan adanya kemungkinan cacat lainnya dari ZnO terdoping. Spektrum PL pada ZnO tanpa doping dan ZnO terdoping dibagi menjadi dua wilayah yaitu near band emission (NBE) dan deep level emission (DLE). Near band emission (NBE) ditunjukkan oleh puncak yang terdapat di wilayah UV. Sedangkan deep level emission (DLE) ditunjukkan oleh tiga pita emisi dominan di wilayah sinar tampak yaitu violet, hijau, dan merah. ZnO tanpa doping dan ZnO terdoping menunjukkan kinerja fotokatalitik yang sangat baik, khususnya Mg/Cu/B/N-ZnO yang mampu mendegradasi 93.5% larutan metil violet setelah 120 menit waktu iradiasi. Selain itu, ZnO tanpa doping dan ZnO terdoping menunjukkan aktivitas antibakteri yang baik terhadap bakteri Staphylococcus aureus dan Escherichia coli dengan efektifitas sedang hingga kuat. Aktivitas antibakteri maksimum diperoleh pada sampel Cu/B/N-ZnO dengan rata-rata zona inhibisi sebesar 10.30 mm untuk bakteri Staphylococcus aureus dan 14.65 mm untuk bakteri Escherichia coli