Rekayasa Komputasional TiO₂ Untuk Reaksi Pemecahan Molekul Air Menjadi Hidrogen dan Oksigen Menggunakan Efek Fotokatalisis
Kebutuhan akan energi bersih dan terbarukan semakin penting karena dampak perubahan iklim dan berkurangnya cadangan bahan bakar fosil. Salah satu alternatif yang menjanjikan adalah hidrogen, karena dapat digunakan sebagai bahan bakar ramah lingkungan yang hanya menghasilkan air. Namun, produksi hidrogen masih menghadapi kendala efisiensi, khususnya pada proses fotokatalisis dengan titanium dioksida (TiO₂) yang memiliki band gap cukup besar sehingga hanya dapat menyerap cahaya pada wilayah ultraviolet. Penelitian ini bertujuan untuk menurunkan band gap TiO₂ agar dapat menyerap lebih banyak cahaya tampak sehingga meningkatkan produksi hidrogen dari pemecahan air. Penelitian dilakukan secara komputasional dengan metode Density Functional Theory (DFT) menggunakan perangkat lunak Quantum ESPRESSO. Lingkup penelitian difokuskan pada analisis band gap dan sifat elektronik TiO₂ melalui simulasi, tanpa melakukan eksperimen langsung. Modifikasi dilakukan dengan cara menambahkan atom logam (Pt, Ni, Fe, dan Cu) sebagai dopan, serta membuat kekosongan atau vakansi pada atom oksigen dan titanium. Dari hasil perhitungan band structure dan density of states, diperoleh bahwa TiO₂ murni memiliki band gap sebesar 1,9 eV, lebih kecil dari data eksperimen yang umumnya sekitar 3,2 eV. Perbedaan ini disebabkan oleh keterbatasan metode GGA-PBE yang digunakan dalam perhitungan.
URI
https://repo.itera.ac.id/depan/submission/SB2509080021
Keyword
Fotokatalisis Density Functional Theory (DFT) TiO2 Doping Fuel Photocatalysis