SIFAT LUMINISENSI NANOPARTIKEL Y2O3:Eu3+ YANG ...

Jurnal Material dan Energi IndonesiaVol. 01, No. 02 (2011) 99 – 102© Jurusan Fisika FMIPA Universitas PadjadjaranSIFAT LUMINISENSI NANOPARTIKEL Y 2 O 3 :Eu 3+ YANG DISINTESISMELALUI METODE LARUTAN SEDERHANACAMELLIA PANATARANI ‡ , DIKY ANGGORO, FERRY FAIZAL DAN BAMBANG MUKTI WIBAWAJurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas PadjadjaranJl. Raya Bandung-Sumedang KM 21 Jatinangor 45262Abstrak. Partikel Y 2O 3:Eu 3+ telah berhasil disintesis dengan menggunakan metode larutan sederhana.Penambahan Eu 3+ ke dalam Y 2O 3 dilakukan dengan variasi konsentrasi Eu 3+ sebanyak 1, 5 dan 10 wt% dariY 3+ . Partikel Y 2O 3:Eu 3+ yang memiliki ukuran partikel primer dibawah 100 nm menunjukkan pola difraksisinar x yang sesuai dengan JCPDS No. 41-1105 dan luminisensi dari partikel tersebut didominasi olehtransisi 5 D 0- 7 F 2. Penambahan 5 wt% Eu 3+ menunjukkan intensitas luminisensi yang paling tinggi.Kata kunci : Nanopartikel, Y 2O 3, luminisensi, sintesisAbstract. Y 2O 3:Eu 3+ particles have been sucessfuly synthesized via a simple solution method. In order toinvestigate its luminescent property, the concentration of Eu 3+ was varied i.e. 1, 5 and 10 wt% of Y 3+ . The x-ray diffarction pattern of 100 nm primary particles sized is inconformity with the JCPDS No. 41-1105 and5 D 0- 7 F 2 transition dominated its luminescent spectra. The addition of 5 wt% Eu 3 + resulted a highestluminescent intensity.Keywords : nanoparticles, Y 2O 3, luminescent, syntesis1. PendahuluanY 2 O 3 :Eu 3+ merupakan bahan luminisensi berwarna merah yang khas yang digunakan dalam lampufluorescent, lampu katoda, back-light pada plasma display panel maupun field emission display,dan lain-lain [1]. Untuk aplikasi devais-devais tertentu, selain intensitas luminisensi, kristalinitasdan ukuran partikel merupakan hal yang menjadi perhatian.Partikel Y 2 O 3 komersial biasanya diperoleh melalui pengolahan dengan metode solid statemenggunakan suhu 1300-1400 o C selama beberapa jam [2]. Metode solid state kerap kalimenghasilkan partikel yang berukuran besar, walaupun sudah melalui proses grinding dan milling.Proses miling maupun grinding biasanya menurunkan sifat luminisensi dari bahan. Selain itu,dalam rekayasa bahan luminisensi, intensitas luminisensi sangat dipengaruhi oleh jumlah pusatluminisensi. Konsentrasi pusat luminisensi tertentu dapat menyebabkan terjadinya penurunanluminisensi secara drastis (luminiscent killer).Kelompok penelitian kami telah berhasil mensitesis partikel LaPO 4 :Eu 3+ dengan intensitasluminisensi yang tinggi, kristalinitas yang tinggi dan ukuran partikel yang kecil melalui metodelarutan sederhana [3]. Dalam paper ini akan diuraikan mengenai pembuatan Y 2 O 3 :Eu 3+ denganmetode larutan sederhana. Untuk menginvestiagasi pengaruh konsentrasi pusat luminisensi, Eu 3+yang berperan sebagai pusat luminisensi akan ditambahkan ke dalam bahan dengan berbagaikonsentrasi.‡ email : c.panatarani@phys.unpad.ac.id99

100 C. Panatarani dkk2. EksperimenMetode pembuatan Y 2 O 3 :Eu 3+ dengan menggunakan larutan sederhana secara umum diperlihatkanpada Gambar 1.Gambar 1. Diagram alir sintesis Y 2O 3:Eu 3+ dengan metode larutan sederhana.Y 2 O 3 :Eu 3+ disintesis dengan melarutkan yttrium nitrate hexahydrate, Y(NO 3 ) 3 .6H 2 O, 99.99%(Kanto Chemical) dan europium (III) nitrate hexahydrate, Eu(NO 3 ) 3 .6H 2 O, 99.99% (KantoChemical) dalam H 2 O. Konsentrasi larutan prekursor dibuat dengan konsentrasi 0.5 M dan Eu 3+ditentukan sebesar 1, 5 dan 10 wt% dari Y 3+ . Untuk membantu proses pemanasan danpembentukan kristal, polyethylene glycol MW = 20.000 (Merck) ditambahkan ke dalam larutansebanyak 25gram/100ml larutan. Setelah dilakukan pengeringan, larutan prekursor yang telahditambahkan PEG tersebut kemudian dipanaskan pada temperatur 900 o C selama 60 menit.Partikel Y 2 O 3 hasil sintesis akan dikarakterisasi dengan menggunakan X’pert PANalyticaldiffractometer dengan radiasi CuK α (λ = 1.5406 Å), Scanning Electron Microscope (SEM) danspectrofluorophotometer LS55, Perkin Elmer.3. Hasil dan PembahasanPartikel Y 2 O 3 :Eu 3+ yang dihasilkan berupa bubuk kering yang berwarna putih. Partikel tersebutakan mengeluarkan cahaya merah apabila disinari dengan uv. Hasil karakterisasi sinar x, gambarhasil scanning electron microscope dan hasil karakterisasi spektrofluorophotometer dimuatberturut-turut dalam Gambar 2, Gambar 3 dan Gambar 4.Berdasarkan pola difraksi sinar x yang dimuat dalam Gambar 2, Y 2 O 3 :Eu 3+ memiliki pola difraksiyang sesuai dengan JCPDS 41-1105 dengan kecenderungan orientasi kristal pada [222].Penambahan Eu 3+ sampai 10 wt% Y 3+ tidak merubah pola difraksi maupun penambahan puncakdifraksi. Diduga Eu 3+ menggantikan posisi Y 3+ pada kristal Y 2 O 3 . Namun hal tersebut masihmemerlukan pembuktian lebih lanjut.

Sifat Luminisensi Nanopartikel Y 2O 3:Eu 3+ yang Disintesis Melalui Metode Larutan Sederhana101Gambar 2. Diagram alir sintesis Y 2O 3:Eu 3+ dengan metode larutan sederhana.Hasil perhitungan ukuran kristal dengan menggunakan metode Scherrer dimuat pada Tabel 1.Berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan Scherrer, ukuran partikel Y 2 O 3 :Eu 3+ yangdihasilkan berkisar antara 5,7-6.8 nm.Tabel 1. Ukuran kristal partikel Y 2 O 3 :Eu 3+No1.2.3.Konsentrasi Eu 3+(wt%)1510Ukuran kristal(nm)6,376,845,71Gambar hasil karakterisasi SEM (Gambar 3) memperlihatkan bahwa ukuran partikel primer dariY 2 O 3 :Eu 3+ dibawah 100 nm untuk berbagai penambahan konsentrasi Eu 3+ . Namun partikel-partikeltersebut masih beraglomerasi. Semakin tinggi konsentrasi penambahan Eu 3+ , sintering yang terjadiantar partikel primer semakin kuat.Gambar 3. Foto SEM partikel Y 2O 3 dengan penambahan berbagai konsentrasi Eu 3+ .

102C. Panatarani dkkSpektrum fotoluminisensi Y 2 O 3 :Eu 3+ (Gambar 4) memperlihatkan pola luminisensi yang berasaldari transisi 5 D o - 7 F o , 5 D o - 7 F , 5 D - 7 F dan 5 D - 7 F . Pola luminisensi menunjukkan bahwa1 o 2 o 3luminisensi didominasi oleh transisi 5 D o - 7 F 2 . Penambahan Eu 3+dengan konsentrasi 5 wt%menunjukkan peningkatan intensitas luminisensi yang disebabkan oleh transisi 5 D o - 7 F 2 sebesar50% dari puncak maksimum Y 2 O 3 dengan penambahan 1 wt% Eu 3+ . Dipihak lain, penambahanEu 3+ sebesar 10 wt% malah menurunkan intensitas luminisensi. Hal tersebut dimungkinkan karenaterjadinya perubahan medan kristal yang berada di sekitar pusat luminisensi sehingga terjadiquenching luminisensi.Gambar 4. Hasil fotoluminisensi partikel Y 2O 3:Eu 3+ .4. KesimpulanMetode larutan sederhana telah berhasil diimplementasikan dalam pembuatan nanopartikelY 2 O 3 :Eu 3+ dengan intensitas luminisensi yang tinggi dan kristalinitas yang tinggi. PenambahanEu 3+ sebanyak 10 wt% Y 3+ telah melalmpaui titik quenching, , sehingga intensitas luminisensiwarna merah menurun secara drastis.Ucapan Terima KasihPenulis mengucapkan terimakasih kepada Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi yang telahmemberikan dana untuk publikasi penelitian ini melalui Hibah Kompetensi 2010.Daftar Pustaka1. Y. Shimomura and N. Kijima, Electrochem. Solid-State Letters, 7(2004), H1-H4.2. S. Kamiya and H. Mizuno, in Phosphor Handbook, S. Shionoya and W. M. Yen, Editors,p.424, CRC Press, Boca Raton, FL (1999).3. C. Panatarani, D. Anggoro and F. Faizal, “Solution Phase Synthesis and PhotoluminescentProperties of Nanocrystal LaPO 4 :Eu 3+ ”, The 3rd Nanoscience and Nanotechnology Bandung2010.