Sintesis Karbon Dots Termediasi Basa dari Asam Humat dan Sifat Optiknya

Abstract

Karbon-dots (CDs) merupakan nanomaterial berfluoresens yang sifat optiknya dipengaruhi oleh prekursor karbon dan metode sintesisnya. Penelitian ini bertujuan menyintesis CDs dengan metode hidrotermal termediasi basa dari asam humat (AH) dan mempelajari sifat optiknya dengan variasi jenis dan konsentrasi basa, serta penambahan agen pasivasi. Spektrum UV-Vis CDs-AH hasil sintesis memiliki puncak panjang gelombang pada 200–300 nm (π‒π*) yang berasal dari C=C pada inti CDs dan 300–400 nm (n‒π*) dari C=O di permukaan CDs. Basa NaOH dan NH4OH berpengaruh pada panjang gelombang puncak (λem) dan intensitas emisi CDs-AH. CDs-AH-NaOH memiliki λem 469 nm, sedangkan λem CDs-AH-NH4OH mengalami pergeseran biru menjadi 462 nm disertai penurunan intensitas emisi dengan rasio 1,85. Hasil ini disebabkan gugus fungsi oksigen di permukaan CDs-AH lebih banyak terdeprotonasi dalam NaOH membentuk level energi baru yang lebih rendah dengan efisiensi pendaran yang lebih baik. Peningkatan konsentrasi NaOH 0,1 ke 1 M pada CDs-AH dapat meningkatkan intensitas emisi dengan rasio 2,37. Hal ini diakibatkan oleh dekomposisi AH yang meningkat seiring peningkatan konsentrasi NaOH sehingga jumlah fluorofor AH bertambah. Peningkatan konsentrasi NaOH 0,1 ke 1 M menggeser λem ke arah biru dari 476 menjadi 469 nm. Penambahan urea pada CDs-AH-NaOH 1 M tidak berpengaruh pada λem dan intensitas emisi.

Carbon dots (CDs) are fluorescent nanomaterials whose optical properties can be influenced by the carbon precursor and its synthesis method. This research aims to synthesize CDs from humic acid (HA) using base-mediated hydrothermal and study its optical properties by varying the type and concentration of base, as well as adding a passivation agent. The UV-Vis spectrum of CDs-HA has a peak wavelength of 200–300 nm (π–π*), originating from C=C in the CDs core and 300–400 nm (n–π*) from C=O on surface CDs. CDs-HA-NaOH experienced a blue shift (469 to 462 nm) in NH4OH, accompanied by a decreased emission intensity (ratio of 1.85). This result is caused by the oxygen functional groups on the surface of CDs-HA being strongly deprotonated in NaOH, forming a new lower energy level with better luminescence efficiency. Increasing the NaOH concentration (0.1 to 1 M) can increase the emission intensity (ratio of 2.37) and shift the λem towards blue (476 to 469 nm). This is because the more significant concentration of NaOH can break down the HA structure more strongly and increase the number of HA fluorophores. Adding urea to CDs-AH-NaOH 1 M did not affect the λem and emission intensity.