Sintesis Karbon Dot dari Rumput Benggala dalam Matriks Polivinil Alkohol untuk Adsorpsi Ion Pb2+

Abstract

Karbon dot (CD) merupakan nanomaterial karbon berdimensi nol yang memiliki sifat optik khas, toksisitas rendah, stabilitas tinggi, serta permukaan kaya gugus fungsi oksigen, sehingga berpotensi sebagai adsorben logam berat. Sintesis CD dari biomassa memanfaatkan sumber karbon terbarukan. Rumput benggala (Megathyrsus maximus) merupakan biomassa lignoselulosa yang melimpah yang berpotensi sebagai prekursor untuk sintesis CD. Untuk meningkatkan stabilitas dan kemudahan penggunaan, dilakukan imobilisasi CD dalam matriks polivinil alkohol (PVA) yang mampu membentuk film yang stabil. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis CD dari rumput benggala, melakukan karakterisasi sifat optik dan gugus fungsi komposit CD/PVA, mengevaluasi kemampuan adsorpsi terhadap ion Pb²?, serta menganalisis hubungan antara karakteristik komposit dan kinerja adsorpsinya. CD disintesis menggunakan metode hidrotermal, kemudian imobilisasi dilakukan dalam matriks PVA dengan rasio volume CD/PVA 15:5, 10:10, dan 5:15. Karakterisasi meliputi pengamatan visual di bawah sinar ultraviolet (366 nm), UV– Vis, fotoluminesens, dan Fourier Transform Infrared (FTIR). Kemampuan adsorpsi terhadap ion Pb²? diuji dengan metode perendaman selama 12 jam, sedangkan konsentrasi Pb²? sebelum dan sesudah adsorpsi dianalisis menggunakan spektroskopi serapan atom (Atomic Absorption Spectroscopy, AAS). Hasil penelitian menunjukkan bahwa CD berhasil disintesis dari rumput benggala dan menghasilkan fluoresensi biru di bawah sinar ultraviolet. Spektrum UV–Vis menunjukkan puncak serapan pada 276 nm yang berkaitan dengan transisi p?p* dari domain karbon sp² terkonjugasi, sedangkan spektrum fotoluminesens menunjukkan puncak emisi 446 nm (eksitasi 325 nm). Setelah proses imobilisasi ke dalam matriks PVA, CD tetap mempertahankan karakteristik optiknya. Peningkatan fraksi PVA menyebabkan pergeseran pita serapan UV–Vis ke panjang gelombang yang lebih pendek dan mengindikasikan perubahan karakteristik fotoluminesens akibat berkurangnya interaksi antarpartikel CD dalam matriks polimer. Analisis FTIR menunjukkan bahwa komposit terbentuk melalui interaksi nonkovalen berupa ikatan hidrogen tanpa menghasilkan gugus fungsi baru. Seluruh komposit CD/PVA mampu mengadsorpsi ion Pb²? dengan persentase penyisihan sekitar 44%. Variasi komposisi CD/PVA tidak memberikan perbedaan yang berarti terhadap efisiensi penyisihan, namun peningkatan fraksi PVA menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas adsorpsi. Gugus hidroksil pada permukaan CD tetap dipertahankan setelah pembentukan komposit dan diperkirakan menjadi situs aktif adsorpsi. Penelitian ini menunjukkan bahwa rumput benggala berpotensi sebagai sumber karbon terbarukan untuk sintesis CD, sedangkan komposit CD/PVA berpotensi sebagai adsorben berbasis karbon untuk pengolahan air yang mengandung logam berat.