Crystal Structure and Lattice Strain Analysis of Pure and Fe3+-Doped TiO2 Nanoparticles with Varied Dopant Concentrations Based on the Sol-Gel Method

Abstract

Penelitian ini mengkaji modifikasi struktur mikro nanopartikel TiO₂ melalui doping besi Fe³⁺ dengan variasi konsentrasi (0%, 0,25%, 0,5% dan 1%) menggunakan metode sol-gel. Sampel hasil kalsinasi suhu 450 dianalisis menggunakan X-ray diffraction (XRD). Hasil pengujian menunjukkan seluruh sampel berhasil mempertahankan fase tunggal tetragonal anatase tanpa adanya endapan fase sekunder besi oksida. Penambahan dopan memicu pelebaran nilai FWHM dan pergeseran bertahap pada puncak utama (2 = 25,3) Berdasarkan perhitungan persamaan Scherrer, ukuran kristalit menyusut secara konsisten dari 25,68 nm ke 16,61 nm seiring bertambahnya kadar besi. Sebaliknya, nilai regangan kisi (lattice strain) mengalami kenaikan linear akibat akumulasi distorsi lokal dalam kisi TiO₂ dapat disimpulkan bahwa substitusi ion Fe³⁺ secara efektif mampu menahan pertumbuhan butir dan merekayasa struktur internal material, yang sangat potensial untuk aplikasi fotokatalis maupun sel surya