Sintesis dan Optimasi Sifat Fotoluminesens Fosfor BCNO/ SiO2 dengan Modifikasi Sumber Karbon

Triannisa Julia Dian Anggreani; Bambang Sunendar Purwasasmita; Ahmad Nuruddin

doi:10.17509/wafi.v3i1.11079

Authors

Triannisa Julia Dian Anggreani Laboratorium Pemrosesan Material Maju, Departemen Teknik Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia
Bambang Sunendar Purwasasmita Laboratorium Pemrosesan Material Maju, Departemen Teknik Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia
Ahmad Nuruddin Laboratorium Pemrosesan Material Maju, Departemen Teknik Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.17509/wafi.v3i1.11079

Keywords:

boron carbon oxy-nitride (BCNO, nanopartikel silika, selulosa, LED putih

Abstract

Dalam penggunaannya sebagai light emitting diode (LED) putih, fosfor Boron Carbon Oxy-Nitride Silika (BCNO/SiO₂) terus dikembangkan sebagai alternatif penggunaan fosfor dengan oksida tanah jarang. Pada penelitian ini dilakukan proses sintesis fosfor BCNO/SiO₂ dengan memanfaatkan bahan-bahan alam yang mudah ditemukan di Indonesia. Prekursor yang digunakan meliputi asam borat sebagai sumber boron dan urea sebagai sumber nitrogen, sedangkan sebagai sumber karbon digunakan pati dari tepung tapioka dan selulosa yang diekstraksi dari tanaman rami. Sintesis material fosfor BCNO/SiO₂ dilakukan dengan metode sol-gel dengan perbandingan molar Nitrogen/Boron sebesar 20, dan komposisi karbon 3% dan 10% wt. Nanopartikel silika kemudian ditambahkan dengan perbandingan 3% wt. Kalsinasi dilakukan pada suhu 600°C selama 60 menit dalam kondisi tekanan atmosfer. Dengan penyinaran sinar UV didapatkan hasil bahwa pendaran dengan intensitas paling tinggi terjadi pada fosfor BCNO/SiO₂ yang disintesis dengan sumber karbon pati dengan kandungan 100% wt dan nanopartikel silika 200 nm, dan juga fosfor BCNO/SiO₂ yang disintesis dengan sumber karbon pati dengan kandungan 3% wt dan nanopartikel silika 50 nm dan 200 nm. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa material fosfor alternatif yang disintesis dengan cara sederhana dan temperatur rendah dapat menjadi kandidat yang menjanjikan untuk LED putih.

References

Ye, S., Xiao, F., Pan, Y. X., Ma, Y. Y., & Zhang, Q. Y. (2010). Phosphors in phosphor-converted white light-emitting diodes: Recent advances in materials, techniques and properties. Materials Science and Engineering R: Reports, 71(1), 1–34. https://doi.org/10.1016/j.mser.2010.07.001

Ohno, Y. (2004). Color rendering and luminous efficacy of white LED spectra, 5530, 88. https://doi.org/10.1117/12.565757

Pan, Y., Wu, M., & Su, Q. (2004). Comparative investigation on synthesis and photoluminescence of YAG:Ce phosphor. Materials Science and Engineering B: Solid-State Materials for Advanced Technology, 106(3), 251–256. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2003.09.031

Ogi, T., Kaihatsu, Y., Iskandar, F., Wang, W. N., & Okuyama, K. (2008). Facile synthesis of new full-color-emitting BCNO phosphors with high quantum efficiency. Advanced Materials, 20(17), 3235–3238.

Wang, W. N., Kaihatsu, Y., Iskandar, F., & Okuyama, K. (2009). Chemical and photoluminescence analyses of new carbon-based boron oxynitride phosphors. Materials Research Bulletin, 44(11), 2099–2102. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2009.07.007

Faryuni, I. D., Nuryadin, B. W., Iskandar, F., Abdullah, M., Khairurrijal, Ogi, T., & Okuyama, K. (2014). Synthesis and photoluminescence of BCNO/SiO2 nanocomposite phosphor materials. Journal of Luminescence, 148, 165–168. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2013.12.033

Alfatika, R., Nuruddin, A., Sunendar, B., Preparasi Fosfor Boron Carbon Oxynitride Silica untuk Aplikasi Emisi Cahaya Putih pada Light Emitting Diode, Tugas Sarjana, Fisika Teknik ITB, Bandung: 2013.

Nuryadin, B. W., Pratiwi, T. P., Iskandar, F., Abdullah, M., Khairurrijal, K., Ogi, T., & Okuyama, K. (2014). Photoluminescence optimization of BCNO phosphors synthesized using citric acid as a carbon source. Advanced Powder Technology, 25(3), 891–895. https://doi.org/10.1016/j.apt.2014.01.003

Satria, D., Sunendar, B., Modifikasi Morfologi Fosfor Boron Carbon Oxynitride Silica untuk Aplikasi White Light Emitting Diode, Tugas Sarjana, Teknik Material ITB, Bandung: 2015

Yudhistira, Y., Sunendar, B., Optimasi Morfologi dan Sifat Fotoluminesens Fosfor BCNO untuk Aplikasi Lampu LED Putih, Tugas Sarjana, Teknik Material ITB, Bandung: 201

Adinegoro, D., Sunendar, B., Pemanfaatan Selulosa dari Ampas Tebu sebagai Sumber Karbon pada Sintesis Fosfor BCNO Silika untuk Pembuatan Lampu LED Putih, Tugas Sarjana, Teknik Material ITB, Bandung: 2017.

Kaihatsu, Y., Wang, W.-N., Iskandar, F., Ogi, T., & Okuyama, K. (2010). Effect of the Carbon Source on the Luminescence Properties of Boron Carbon Oxynitride Phosphor Particles. Journal of The Electrochemical Society, 157(10), J329. https://doi.org/10.1149/1.3474941

Nuryadin, B. W., Faryuni, I. D., Iskandar, F., Abdullah, M., & Khairurrijal. (2011). Effect of silica nanoparticles on the photoluminescence properties of BCNO phosphor. AIP Conference Proceedings, 1415, 171–174. https://doi.org/10.1063/1.3667249

Nuryadin, B. W., Pratiwi, T., Faryuni, I. D., & Iskandar, F. (2015). carbon source Preliminary Study on Preparation of BCNO Phosphor Particles Using Citric Acid as Carbon Source, 30011. https://doi.org/10.1063/1.4917100

Yan, S., Zhang, X., Lu, Z., Yu, M., Xu, X., Lin, J., … Tang, C. (2014). Facile synthesis and photoluminescent properties of BCNO phosphors for white light emitting diodes application. Ceramics International, 40(5), 7617–7620. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.12.020

Chu, Z., Kang, Y., Jiang, Z., Li, G., Hu, T., Wang, J., … Wang, X. (2014). Graphene oxide based BCNO hybrid nanostructures: tunable band gaps for full colour white emission. RSC Adv., 4(51), 26855–26860. https://doi.org/10.1039/C4RA02775B

Singh, R., Mathur, A., Goswami, N., & Mathur, G. (2016). Effect of carbon sources on physicochemical properties of bacterial cellulose produced from Gluconacetobacter xylinus MTCC 7795. https://doi.org/10.1515/epoly-2016-0047

Poletto, M., Ornaghi Júnior, H. L., & Zattera, A. J. (2014). Native cellulose: Structure, characterization and thermal properties. Materials, 7(9), 6105–6119. https://doi.org/10.3390/ma7096105

Michell, A. J., Of, F. T. R. S., & Celluloses, N. (1990). 53 second-derivative, 197, 53–60.

Yang, H. (2007). Characteristics of hemicellulose , cellulose and lignin pyrolysis, 86, 1781–1788. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.12.013

Qi, D., Lin, C., Zhao, H., Liu, H., & Lü, T. (2016). Size Regulation and Prediction of the SiO 2 Nanoparticles Prepared Via Stöber Process, 2691(January). https://doi.org/10.1080/01932691.2016.1143373

Zhang, X., Li, Y., Yu, J., Yu, Y., Jia, X., Li, L., … Liu, H. (2017). Effects of chemical bonds on luminescence properties of BCNO phosphors with yellow and orange emission. Journal of Luminescence, 192(October 2016), 1033–1039. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.08.048

Wang, W., Widiyastuti, W., Lenggoro, I. W., Kim, O., & Okuyama, K. (2007). Photoluminescence Optimization of Luminescent Nanocomposites Fabricated by Spray Pyrolysis of a Colloid-Solution Precursor, 121–128. https://doi.org/10.1149/1.2435698