SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF BIVO4 AND Co-DOPED BIVO4 FILMS AS PHOTOCATALYST MATERIAL - Adhaina, K.; Failamani, F.; Prijamboedi, B. (Jurnal Kimia (Journal of Chemistry), 2025)
Bismut vanadat (BiVO 4 ) merupakan semikonduktor tipe-n dengan energi celah pita sebesar 2,4 eV karena adanya perbedaan energi antara orbital  6s  Bi 3+  dan orbital  3d  V 5+ . Energi celah pita yang sempit ini membuat BiVO 4  mampu menyerap cahaya tampak, sehingga menjadikannya kandidat potensial sebagai material fotokatalis. Namun, kinerja fotokatalitik BiVO 4  terbatas karena mobilitas elektron yang rendah dan laju rekombinasi pasangan elektron-lubang yang tinggi, sehingga menurunkan efektivitas fotokatalitiknya. Modifikasi material diperlukan untuk menghambat rekombinasi elektron-lubang, salah satunya melalui doping dengan kobalt (Co²?) pada permukaan BiVO 4  berfungsi sebagai perangkap muatan. Dalam penelitian ini, film BiVO 4  disintesis menggunakan bubuk BiVO 4  yang diperoleh melalui metode hidrotermal. Asam sitrat digunakan sebagai prekursor, sementara etilen glikol digunakan sebagai  binder  dan pelarut. Untuk film BiVO 4  terdoping Co, ion Co²? didispersikan ke permukaan film BiVO 4  dengan menambahkan larutan kobalt(II) nitrat ke permukaan film yang telah disiapkan sebelumnya. Analisis pola difraksi sinar-X (XRD) menunjukkan bahwa film BiVO 4  memiliki polikristalin dengan struktor monoklinik Scheelite. Selain itu, terdapat preferensi orientasi kristal pada arah <040>. Karakterisasi sifat optik menggunakan spektroskopi reflektansi difusi UV-vis menunjukkan bahwa energi celah pita (Eg) untuk transisi elektronik yang diizinkan secara langsung sebesar 2,49 eV, yang dihitung menggunakan metode Kubelka-Munk. Film BiVO 4  terdoping kobalt memperlihatkan dua tepi serapan tambahan pada 2,28 eV dan 1,45 eV, yang mengindikasikan keberadaan keadaan cacat ( defect states ) yang berasal dari penggabungan ion kobalt pada permukaan film. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa sifat optik dan struktural film BiVO 4  sangat dipengaruhi oleh teknik sintesis yang digunakan. Kata Kunci: BiVO 4 , BiVO 4  terdoping Co, sifat optik, film ABSTRACT         Bismuth vanadate (BiVO4) is an n-type semiconductor material with a narrow energy gap of 2.4 eV, due to the difference between the energy level of the 6s orbital of Bi 3+  and the 3d orbital of V 5+ . Its narrow band gap is suitable for photocatalytic processes in the visible light region, but the low electron mobility and high electron-hole recombination rate reduce its photocatalytic effectiveness. Modification of this material is necessary to prevent electron-hole recombination, and it can be carried out by introducing Co 2+  on the surface of BiVO4 as a charge trap. In this study, BiVO4 and cobalt-doped BiVO4 films were prepared by using hydrothermally synthesized BiVO4 powder, citric acid, and ethylene glycol as precursor, binder, and solvent, respectively. For cobalt-doped BiVO4 films, Co 2+  ions were added onto BiVO4 films by spreading the cobalt(II) nitrate solution on the surface of the prepared BiVO4 films. The X-ray diffraction (XRD) patterns of the films indicated that they were polycrystalline with a monoclinic scheelite crystal structure. Moreover, preferred growth along the <040> directions was observed in the films. The optical properties of the films were analyzed by UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy. The optical energy gap (Eg) of the deposited films was estimated using the Kubelka-Munk plot, and the value was 2.49 eV for the direct allowed electronic transition. The Co-doped BiVO4 films showed two absorption edges at 2.28 and 1.45 eV, which indicated the presence of defect states originating from the cobalt incorporation on the surface. These results indicated that the properties of BiVO4 films are highly affected by the preparation technique. Keywords:  BiVO 4 , cobalt-doped BiVO 4 , optical properties, films.