Electronic Theses and Dissertation

Nanopartikel besi (FeNPs) merupakan agen pereduksi yang efektif terhadap Cr(VI), namun kestabilan dan reaktivitasnya sangat dipengaruhi oleh metode sintesis yang digunakan. Penelitian ini menitikberatkan pada sintesis FeNPs melalui metode elektrolisis dalam kondisi anaerob sebagai pendekatan yang lebih terkendali dan ramah lingkungan, serta mengevaluasi pengaruh polietilen glikol (PEG) sebagai agen penstabil terhadap karakteristik material dan kinerja reduksi Cr(VI). FeNPs disintesis secara elektrokimia dari larutan FeSO₄·7H₂O 0,05 M dengan variasi konsentrasi PEG 5%, 6%, dan 7% (b/v) pada tegangan 10 V selama 60 menit, disertai aliran gas N₂ untuk mencegah oksidasi selama pembentukan partikel. Berdasarkan pengamatan visual dan keberhasilan seluruh rangkaian analisis (pemisahan magnetik, filtrasi, reaksi DPC, dan UV–Vis) tanpa sedimentasi signifikan hingga ±24 jam pasca sintesis. Karakterisasi FTIR mengonfirmasi keberhasilan penjangkaran PEG pada permukaan FeNPs melalui pita serapan khas gugus –OH dan C–O–C, sementara citra SEM memperlihatkan morfologi partikel yang masih teraglomerasi tetapi dengan tingkat agregasi yang lebih rendah pada konsentrasi PEG yang lebih tinggi, mencerminkan efektivitas perlindungan sterik selama proses elektrodeposisi. Uji kinerja memperlihatkan bahwa FeNPs–PEG 7% memberikan efisiensi reduksi Cr(VI) tertinggi sebesar 97,14% dalam 60 menit. Analisis kinetika menunjukkan bahwa reduksi Cr(VI) mengikuti model kinetika orde semu satu, dengan konstanta laju reaksi meningkat dari 0,027 menit⁻¹ (PEG 5%) menjadi 0,054 menit⁻¹ (PEG 7%) dan penurunan waktu paruh reaksi dari 25,7 menjadi 12,8 menit. Hasil ini menegaskan bahwa sintesis berbasis elektrolisis menghasilkan FeNPs yang stabil, reaktif, dan efektif sebagai donor elektron dalam sistem reduksi Cr(VI).
Kata kunci: FeNPs, elektrolisis, polietilen glikol, Cr(VI), kinetika reduksi.

Iron nanoparticles (FeNPs) are effective reducing agents for Cr(VI); however, their stability and reactivity are strongly influenced by the synthesis method employed. This study focuses on the electrochemical synthesis of FeNPs under anaerobic conditions as a more controllable and environmentally friendly approach, and evaluates the effect of polyethylene glycol (PEG) as a stabilizing agent on the material characteristics and Cr(VI) reduction performance. FeNPs were synthesized electrochemically from a 0.05 M FeSO₄·7H₂O solution with PEG concentrations of 5%, 6%, and 7% (w/v) at an applied voltage of 10 V for 60 minutes, accompanied by continuous N₂ purging to prevent oxidation during particle formation. Based on visual observations and the successful completion of the entire analytical sequence (magnetic separation, filtration, DPC reaction, and UV–Vis analysis), the FeNP suspensions exhibited no significant sedimentation for up to approximately 24 hours after synthesis. FTIR characterization confirmed the successful anchoring of PEG on the FeNP surfaces through characteristic –OH and C–O–C absorption bands, while SEM images revealed agglomerated particle morphologies with a lower degree of aggregation at higher PEG concentrations, indicating effective steric protection during electrodeposition. Performance evaluation showed that FeNPs stabilized with 7% PEG achieved the highest Cr(VI) reduction efficiency of 97.14% within 60 minutes. Kinetic analysis demonstrated that Cr(VI) reduction followed a pseudo-first-order model, with the rate constant increasing from 0.027 min⁻¹ (5% PEG) to 0.054 min⁻¹ (7% PEG), accompanied by a decrease in the reaction half-life from 25.7 to 12.8 minutes. These results confirm that electrolysis-based synthesis produces FeNPs that are stable, highly reactive, and effective electron donors for Cr(VI) reduction systems. Keywords: FeNPs, electrolysis, polyethylene glycol, Cr(VI), reduction kinetics.