Electronic Theses and Dissertation

Ana Al-Maqfirah (2026). Sintesis Carbon Quantum Dots (CQDs) Berbahan Dasar Limbah Ampas Tahu ( Okara ) Dengan Menggunakan Metode Hidrotermal
Limbah ampas tahu (okara) merupakan salah satu limbah biomassa yang berpotensi dimanfaatkan sebagai sumber karbon dalam sintesis Carbon Quantum Dots (CQDs). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh suhu reaksi, waktu reaksi, dan konsentrasi asam L-aspartat terhadap kondisi optimum sintesis Nitrogen-doped Carbon Quantum Dots (N-CQDs) serta mengkarakterisasi N-CQDs yang dihasilkan. Sintesis N-CQDs dilakukan menggunakan metode hidrotermal dengan limbah ampas tahu sebagai sumber karbon dan asam L-aspartat sebagai sumber nitrogen. Optimasi kondisi sintesis dilakukan menggunakan Response Surface Methodology (RSM) dengan rancangan Box-Behnken Design (BBD) yang melibatkan tiga variabel bebas, yaitu suhu reaksi (160–180°C), waktu reaksi (6–8 jam), dan konsentrasi asam L-aspartat (0–0,2 M). Karakterisasi material dilakukan menggunakan lampu UV, spektrofotometer UV-Vis, Photoluminescence (PL), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), serta analisis termal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa N-CQDs berhasil disintesis dan menghasilkan fluoresensi berwarna biru di bawah sinar UV. Analisis UV-Vis menunjukkan puncak serapan pada panjang gelombang sekitar 277–280 nm yang mengindikasikan adanya transisi π–π* dari ikatan C=C aromatik. Spektrum PL menunjukkan puncak emisi pada rentang 430–460 nm dengan intensitas yang dipengaruhi oleh kondisi sintesis. Analisis statistik menggunakan RSM-BBD menunjukkan bahwa suhu reaksi dan konsentrasi asam L-aspartat merupakan faktor yang paling berpengaruh terhadap intensitas fotoluminesensi N-CQDs. Kondisi optimum sintesis diperoleh pada suhu 169°C, waktu reaksi 6,8 jam, dan konsentrasi asam L-aspartat 0,20 M. Pada kondisi tersebut diperoleh nilai intensitas maksimum sebesar 676,7 a.u., panjang gelombang emisi 445 nm, panjang gelombang eksitasi 360 nm, nilai FWHM 94,1 nm, Stokes shift 85 nm, dan energi celah pita sebesar 4,6152 eV. Hasil FTIR mengonfirmasi keberadaan gugus fungsi O–H, C–H, C=O, C–N, dan C–O yang menunjukkan keberhasilan doping nitrogen pada struktur N-CQDs. Model kuadratik yang dihasilkan memiliki kemampuan prediksi yang baik dengan nilai koefisien determinasi (R²) lebih dari 0,95. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa limbah ampas tahu berpotensi dimanfaatkan sebagai bahan baku ramah lingkungan untuk sintesis N-CQDs dengan karakteristik optik yang baik melalui metode hidrotermal dan optimasi menggunakan RSM-BBD.
Kata Kunci: N-CQDs, Box Behnken Design, Band Gap, Fluoresensi.

Ana Al-Maqfirah (2026). Synthesis of Carbon Quantum Dots (CQDs) Derived from Tofu Dregs (Okara) Waste Using the Hydrothermal Method. Tofu dregs (okara) waste is a biomass waste with the potential to serve as a carbon source for the synthesis of Carbon Quantum Dots (CQDs). This study aims to analyze the effects of reaction temperature, reaction time, and L-aspartic acid concentration on the optimal synthesis conditions for Nitrogen-doped Carbon Quantum Dots (N-CQDs) and to characterize the resulting N-CQDs. The synthesis was conducted via the hydrothermal method, utilizing tofu dregs waste as the carbon source and L-aspartic acid as the nitrogen source. Optimization of synthesis conditions was performed using Response Surface Methodology (RSM) with a Box-Behnken Design (BBD), involving three independent variables: reaction temperature (160–180°C), reaction time (6–8 hours), and L-aspartic acid concentration (0–0.2 M). Material characterization was carried out using UV lamps, UV-Vis spectrophotometry, photoluminescence (PL) spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and thermal analysis. The results demonstrate that N-CQDs were successfully synthesized, exhibiting blue fluorescence under UV light. UV-Vis analysis revealed an absorption peak at a wavelength of approximately 277–280 nm, indicating a π–π* transition associated with aromatic C=C bonds. The PL spectrum showed an emission peak in the 430–460 nm range, with intensity influenced by the synthesis conditions. Statistical analysis using RSM-BBD indicated that reaction temperature and L-aspartic acid concentration were the most significant factors affecting the photoluminescence intensity of the N-CQDs. Optimal synthesis conditions were achieved at a temperature of 169°C, a reaction time of 6.8 hours, and an L-aspartic acid concentration of 0.20 M. Under these conditions, the following values ​​were obtained: a maximum intensity of 676.7 a.u., an emission wavelength of 445 nm, an excitation wavelength of 360 nm, an FWHM of 94.1 nm, a Stokes shift of 85 nm, and a band gap energy of 4.6152 eV. FTIR results confirmed the presence of O–H, C–H, C=O, C–N, and C–O functional groups, indicating successful nitrogen doping within the N-CQD structure. The resulting quadratic model demonstrated good predictive capability, with a coefficient of determination (R²) exceeding 0.95. Based on the study results, it can be concluded that tofu dregs waste has the potential to serve as an eco-friendly raw material for synthesizing N-CQDs with favorable optical characteristics via the hydrothermal method and optimization using RSM-BBD. Keywords: N-CQDs, Box-Behnken Design, Band Gap, Fluorescence.