Sintesis dan Karakterisasi Karbon Dot dan Komposit TiO2/Karbon Dot dari Kulit Buah Kesumba Keling (Bixa orellana)

Abstract

TiO2 merupakan salah satu bahan yang menunjukkan sifat antibakteri di bawah iradiasi lampu UV. Namun, TiO2 murni memiliki kekurangan seperti celah pita yang besar yang menyebabkan efisiensi fotokatalitik rendah. Perlu adanya upaya untuk meningkatkan efisiensi fotokatalitik TiO2 dengan cara mengkompositkan TiO2 dengan karbon dot (C-dot). C-dot adalah nanopartikel 0 dimensi yang memiliki sifat dapat berpendar dan dapat disintesis dari tanaman, contohnya adalah tanaman kesumba keling. Pigmen merah kesumba keling disebabkan oleh zat warna biksin dan norbiksin dengan gugus fungsi ‒COOH dan ‒COO‒. Diharapkan bahwa gugus fungsi ini dapat meningkatkan intensitas pendaran C-dot yang dihasilkan. Tujuan penelitian ini adalah menyintesis C-dot dan komposit TiO2/C-dot dengan sumber karbon berupa kulit buah kesumba keling dan asam sitrat menggunakan pelarut akuabides dan etanol, menganalisis pengaruh pelarut terhadap pendaran C-dot dan TiO2/C-dot hasil sintesis, serta menguji aktivitas antibakterinya dengan bakteri S. aureus dan E. coli menggunakan metode difusi sumuran. Dengan menggunakan metode hidrotermal dan solvotermal, sintesis C-dot dilakukan dengan pelarut akuabides dan etanol. C-dot hasil sintesis selanjutnya dikompositkan dengan TiO2. C-dot dan TiO2/C-dot hasil sintesis kemudian dikarakterisasi dan diuji aktivitas antibakterinya. Warna pendaran C-dot dan komposit TiO2/C-dot hasil sintesis berwarna biru. Rendemen C-dot asam sitrat dan kulit buah kesumba keling dengan pelarut akuabides didapatkan sebesar 11,85% dan 6,66% secara berurutan, sedangkan rendemen C-dot asam sitrat dan kulit buah kesumba keling dengan pelarut etanol didapatkan sebesar 37,87% dan 14,59%. Puncak serapan C-dot di panjang gelombang 210‒280 nm dan 320‒380 nm ditunjukkan dengan karakterisasi dengan spektrofotometer UV-Vis. Hasil puncak serapan spektrofotometer FTIR sesuai dengan karakteristik C-dot dan komposit TiO2/C-dot. Puncak emisi C-dot dan komposit TiO2/C-dot berada pada panjang gelombang 504 nm dan 505 nm secara berurutan. C-dot dan komposit TiO2/C-dot menunjukkan tidak adanya aktivitas antibakteri dengan bakteri S. aureus dan E. coli, yang ditandai dengan tidak terbentuknya zona hambat. Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan terkait optimasi metode sintesis sampel C-dot dan TiO2/C-dot, agar ukuran partikel C-dot dan TiO2/C-dot hasil sintesis memiliki ukuran partikel yang kecil dan seragam. Perlu dilakukan karakterisasi lebih lanjut terhadap C-dot dan TiO2/C-dot dengan menggunakan XRD dan TEM untuk mengetahui ukuran dan morfologi C-dot dan TiO2/C-dot. Perlu dilakukan optimasi lebih lanjut agar diperoleh aktivitas antibakteri C-dot dan TiO2/C-dot dari prekursor asam sitrat dan kulit buah kesumba keling dengan pelarut akuabides dan etanol.

TiO2 is one of the materials that exhibits antibacterial properties when exposed to UV light. Pure TiO2 has disadvantages, such as a large band gap, which leads to low photocatalytic efficiency. Efforts are needed to improve TiO2’s photocatalytic efficiency by combining it with carbon dots (C-dot). C-dot is a zero-dimensional nanoparticle with photoluminescent properties that can be synthesized from plants, such as the kesumba keling plant. Red pigments derived from the pigments bixin and norbixin, with functional groups ‒COOH and ‒COO‒, are found in kesumba keling and are expected to increase the fluorescence intensity of the resulting C-dot. This study aims to synthesize C-dot and TiO2/C-dot composites utilizing carbon derived from citric acid and kesumba keling seedpods, employing aqueous and ethanol solvents. The study seeks to analyze the solvents's impact on the fluorescence of the synthesized C-dots and TiO2/C-dots and to assess their antibacterial activity against S. aureus and E. coli bacteria using the well diffusion method. C-dot was synthesized using hydrothermal and solvothermal method with deionized water and ethanol as solvents. The synthesized C-dot was then combined with TiO2. C-dot and TiO2/C-dot that resulted were characterized and tested for antibacterial activity. C-dot yields from citric acid and kesumba keling peel with deionized water were 11.85% and 6.66%, respectively, while the yields with ethanol were 37.87% and 14.59%, respectively. The fluorescence color of the C-dot and TiO2/C-dot composites synthesized was blue. UV-Vis spectrophotometer characterization of C-dot showed absorption peaks at wavelengths of 210‒280 nm and 320‒380 nm. FTIR spectrophotometer results showed distinct peaks for C-dot and TiO2/C-dot. C-dot and TiO2/C-dot emmision peaks were at wavelengths of 504 nm and 505 nm, respectively. The absence of inhibition zones demonstrated neither C-dot nor TiO2/C-dot had antibacterial activity against S. aureus and E. coli. Further research is required to optimize the synthesis methods for C-dot and TiO2/C-dot samples in order to achieve small and uniform particle sizes. To determine the size and morphology of C-dot and TiO2/C-do, additional characterization using XRD and TEM is required. Further optimization is required to obtain antibacterial activity from C-dot and TiO2/C-dot synthesized from citric acid and kesumba keling peel using deionized water and ethanol as solvents.