The Effect of Carbonization Temperature on the Synthesis and Characteristics of Fe3O4/CQDs

Pengaruh Suhu Karbonisasi Terhadap Sintesis dan Karakterisasi Nanokomposit Fe3O4/CQDs

Abstract

This study aimed to investigate the effect of carbonization temperature on the formation and optical characteristics of Fe₃O₄/CQDs. Fe₃O₄/CQDs nanocomposites were synthesized using the hydrothermal method, with dried banana leaves employed as the carbon source. The results indicated that the optimum carbonization temperature for CQD synthesis was 400^oC, at which a higher absorbance intensity was observed, suggesting the formation of a greater amount of CQDs in the sample. UV–Vis spectroscopy was employed to evaluate the optical properties of the synthesized nanocomposites, determine the maximum absorption wavelength (λmax), monitor changes in absorbance, and identify electronic transitions resulting from variations in carbonization temperature. The UV–Vis spectra revealed that the Fe₃O₄/CQDs nanocomposite synthesized at a carbonization temperature of 300^oC exhibited a maximum absorption peak at 321 nm, whereas the sample synthesized at 400^oC showed a maximum absorption peak at 283 nm. These differences in the absorption spectra indicate that carbonization temperature significantly influences the optical properties of the material through changes in the CQD structure and the electronic transition processes occurring within the samples. Careful control of the carbonization temperature is essential because temperatures above 300^oC may lead to excessive oxidation, resulting in damage to the surface structure of CQDs and deterioration of their optical properties. Furthermore, this study discusses the formation of non-radiative pathways at higher temperatures, which reduce the photoluminescence intensity due to insufficient energy transfer between the CQD core and surface.

Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh suhu karbonisasi terhadap pembentukan dan karakteristik optik Fe₃O₄/CQDs. Sintesis Fe₃O₄/CQDs menggunakan metode Hidrotermal. Sumber karbon yang digunakan pada penelitian ini adalah daun pisang kering. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu optimal untuk mensintesis CQD adalah 300^oC, yang mana intensitas absorbansi lebih tinggi diamati, yang menunjukkan jumlah pembentukan CQDs yang lebih besar dalam sampel. Pada penelitian ini karakterisasi menggunakan spektroskopi UV-Vis untuk mengevaluasi sifat optik, menentukan λmax, mengamati perubahan absorbansi, dan mengidentifikasi transisi elektronik akibat variasi suhu karbonisasi. Hasil karakterisasi menggunakan spektroskopi UV-Vis menunjukkan bahwa nanokomposit Fe₃O₄/CQDs yang disintesis pada suhu karbonisasi 300^oC memiliki puncak absorbansi pada panjang gelombang 321 nm, sedangkan sampel yang disintesis pada suhu 400^oC menunjukkan puncak absorbansi pada 283 nm. Perbedaan spektrum absorbansi ini mengindikasikan bahwa suhu karbonisasi memengaruhi sifat optik material melalui perubahan struktur CQDs dan proses transisi elektronik yang terjadi pada sampel. Pentingnya mengendalikan suhu karbonisasi, karena suhu di atas 300^oC dapat menyebabkan oksidasi berlebihan, merusak struktur permukaan CQDs dan mengakibatkan berkurangnya sifat optik. Studi ini juga membahas pembentukan jalur non-radiatif pada suhu yang lebih tinggi, yang dapat mengurangi intensitas pendaran cahaya karena transfer energi yang tidak memadai antara inti dan permukaan CQDs.