PENGARUH SUHU SINTESIS HIDROTERMAL TERHADAP SIFAT OPTIK KARBON DOTS TERDOPING NITROGEN (N-CDs)

Fathah Dian Sari; Nurul  Jannah; Sundari Desi Nuryanti

doi:10.36526/jc.v7i1.5078

Fathah Dian Sari Universitas PGRI Yogyakarta
Nurul Jannah Universitas PGRI Yogyakarta
Sundari Desi Nuryanti Universitas Alma Ata

DOI: https://doi.org/10.36526/jc.v7i1.5078

Keywords: karbon dots, nitrogen-doping, hidrotermal, sifat optik

Abstract

Karbon dots (CDs) telah menarik perhatian luas dalam berbagai aplikasi optik dan biomedis karena memliki sifat fluoresensi, stabilitas kimia, serta biokompatibilitas. Doping nitrogen diketahui dapat meningkatkan intensitas fluoresensi dan quantum yield (QY) dari CDs. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh suhu sintesis hidrotermal terhadap sifat optik karbon dots terdoping nitrogen (N-CDs) yang disintesis menggunakan rumput gajah sebagai sumber karbon dan etilendiamin sebagai sumber nitrogen. Karbon dots terdoping nitrogen disintesis pada berbagai suhu (150°C, 180°C, dan 200°C) dengan metode hidrotermal satu tahap. Karakterisasi dilakukan menggunakan spektroskopi UV-Vis, spektrofluorometer, dan Fourier Transform Infrared (FTIR) untuk mengidentifikasi perubahan sifat optik dan mengetahui gugus fungsi N-CDs. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan suhu sintesis mempengaruhi pergeseran panjang gelombang emisi maksimum dan intensitas fluoresensi N-CDs. Pada suhu yang lebih tinggi, terjadi peningkatan delokalisasi elektron yang berkontribusi terhadap pergeseran emisi merah (red-shift), sedangkan pada suhu yang lebih rendah, N-CDs menunjukkan emisi biru (blue-shift) dengan intensitas yang lebih tinggi. Selain itu, analisis FTIR mengindikasikan perubahan gugus fungsi pada permukaan N-CDs akibat variasi suhu, yang berkontribusi terhadap perubahan sifat optik. Temuan ini memberikan wawasan lebih lanjut mengenai optimasi suhu sintesis hidrotermal dalam rekayasa sifat optik N-CDs untuk aplikasi di bidang sensor, bioimaging, dan optoelektronik.

References

Du, F., Cheng, Z., Tan, W., Sun, L., and Ruan, G. (2020), Development of sulfur doped carbon quantum dots for highly selective and sensitive fluorescent detection of Fe2+ and Fe3+ ions in oral ferrous gluconate samples, Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc., 226, 117602.
Edison, T.N.J.I., Atchudan, R., Shim, J.J., Kalimuthu, S., Ahn, B.C., and Lee, Y.R., (2016), Turn-off fluorescence sensor for the detection of ferric ion in water using green synthesized N-doped carbon dots and its bio-imaging, J. Photochem. Photobiol. B Biol., 158, 235–242.
Kongkeitkajorn, M.B., Sae-Kuay, C., and Reungsang, A., (2020), Evaluation of napier grass for bioethanol production through a fermentation process, Processes, 8, .
Li, Y., Shu, H., Wang, S., and Wang, J., (2015), Electronic and optical properties of graphene quantum dots: The role of many-body effects, J. Phys. Chem. C, 119, 4983–4989.
Liu, S., Tian, J., Wang, L., Zhang, Y., Qin, X., Luo, Y., Asiri, A.M., Al-Youbi, A.O., and Sun, X., (2012), Hydrothermal treatment of grass: A low-cost, green route to nitrogen-doped, carbon-rich, photoluminescent polymer nanodots as an effective fluorescent sensing platform for label-free detection of Cu(II) ions, Adv. Mater., 24, 2037–2041.
Ogi, T., Aishima, K., Permatasari, F.A., Iskandar, F., Tanabe, E., and Okuyama, K., (2016), Kinetics of nitrogen-doped carbon dot formation: Via hydrothermal synthesis, New J. Chem., 40, 5555–5561.
Qu, D., Wang, X., Bao, Y., and Sun, Z., (2020), Recent advance of carbon dots in bio-related applications, JPhys Mater., 3, .
Sari, F.D., Chotimah, Roto, and Kartini, I., (2023), Highly fluorescent nitrogen-doped graphene quantum dots (N-GQDs) synthesized from Pennisetum purpureum for selective and sensitive detection of Fe3+ ions, Mater. Res. Express, 10, .
Sari, F.D., Lukmantoro, A., Hi, R.A., Moh, W., and Ulil, A., (2024), Interaction of 5 ‑ Fluorouracil on the Surface of Graphene Oxide Nanosheets : Stability and Electronic Properties, J. Electron. Mater., s11664-024-11542-7.
Tang, J., Zhang, J., Zhang, W., Xiao, Y., Shi, Y., Kong, F., and Xu, W., (2021), Modulation of red-light emission from carbon quantum dots in acid-based environment and the detection of chromium (Ⅲ) ions, J. Mater. Sci. Technol., 83, 58–65.
Wu, Q., Li, W., Wu, P., Li, J., Liu, S., and Zhan, X., (2015), RSC Advances carbon nanodots and their visible-light,75711–75721.
Zulfajri, M., Gedda, G., Chang, C.J., Chang, Y.P., and Huang, G.G., (2019), Cranberry Beans Derived Carbon Dots as a Potential Fluorescence Sensor for Selective Detection of Fe3+ Ions in Aqueous Solution, ACS Omega, 4, 15382–15392.