Sintesis dan Karakterisasi Nanopartikel Zirkonia Terstabilkan Kalsium (CSZ) Berbasis Prekursor Zirkonium Hidroksida dari Pasir Zirkon Menggunakan Templat Etilen Glikol

Abstract

Zirkonia yang distabilkan (stabilized zirconia) sangat menjanjikan karena memiliki sifat fisik, mekanik, termal, serta biokompatibilitas yang baik. Penelitian terkini memperlihatkan zirkonia yang distabilkan dapat digunakan pada bidang lingkungan, elektrolit, dan katalis. Zirkonia memiliki tiga fase yang stabil pada rentang suhu berbeda yaitu fase monoklinik, tetragonal dan kubik. Transformasi yang terjadi dari fase tetragonal ke monoklinik menyebabkan terjadinya retak mikro. Zirkonia perlu ditambahkan doping untuk dapat stabil selama pendinginan setelah tahap kalsinasi. Telah dilakukan sintesis zirkonia yang distabilkan dengan penambahan doping CaCl 2 sebesar 1, 5 dan 10% b/b serta variasi suhu 600, 800 dan 1000°C untuk melihat pengaruhnya terhadap pembentukan fase ZrO 2 . Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode solgel sehingga diperoleh calcia stabilized zirconia (CSZ) berukuran nano menggunakan bantuan etilen glikol sebagai templat. Hasil FTIR menunjukkan ikatan Ca-O muncul pada area sidik jari 455,9 cm -1 . Ikatan Ca-O ini tumpang tindih dengan ikatan Zr-O pada daerah sidik jari 509,6 cm -1 (m-ZrO 2 ) dan 754,16 cm -1 (t-ZrO 2 ). Pengaruh doping dan suhu kalsinasi terhadap fase pembentukan nanopartikel CSZ dipelajari menggunakan difraksi sinar-X menunjukkan fase tetragonal teridentifikasi pada suhu kalsinasi 800°C dan fase monoklinik teridentifikasi pada suhu kalsinasi 1000°C. Konsentrasi CaCl 2 mempengaruhi transformasi fase ZrO 2 , semakin tinggi konsentrasi CaCl 2 yang ditambahkan ke dalam ZrO 2 maka semakin stabil fase tetragonal ZrO 2 pada sampel CSZ. Hasil morfologi dipelajari menggunakan TEM dan SEM menunjukkan nanopartikel dengan ukuran rata-rata 11-25 nm berbentuk aglomerasi dengan sebagian besar memiliki partikel berbentuk sferik dan sebagian kecil berbentuk nanorod dan nanotube.