Path: Top > S2-Theses > Engineering Physics-FTI > 2018

SINTESIS NANOKOMPOSIT MULTIWALLED CARBON NANOTUBES (MWCNTs) - MAGNETIT (Fe3O4) MENGGUNAKAN METODE SONOKIMIA DAN APLIKASINYA SEBAGAI MATERIAL AKTIF BIOSENSOR ELEKTROKIMIA

SYNTHESIS OF MULTIWALLED CARBONNANOTUBES (MWCNTs) - MAGNETIT (Fe3O4) NANOCOMPOSITE BY SONOCHEMICAL METHOD AND ITS APPLICATION FOR ELECTROCHEMICAL BIOSENSOR’S ACTIVE MATERIAL

Master Theses from JBPTITBPP / 2018-03-15 14:01:11
Oleh : AGUNTARAN (NIM : 23314303), S2 - Engineering Physics-FTI
Dibuat : 2018-03-15, dengan 1 file

Keyword : Multiwalled carbon nanotubes, magnetit, biosensor, aptamer, ion logam timbal.

Telah dilakukan investigasi mengenai pengaruh rasio komposisi MWCNTs - Fe3O4 terhadap performa biosensor untuk deteksi ion logam timbal. Timbal adalah salah satu diantara logam berat yang berbahaya bagi manusia apabila terpapar dalam jangka waktu yang panjang atau dalam konsentrasi yang tinggi. Dalam penelitian ini dirumuskan langkah-langkah mensintesis material nanokomposit MWCNTs-Fe3O4 untuk kemudian digunakan sebagai material aktif biosensor pendeteksi ion logam Pb2+ dengan prinsip elektrokimia. Pada penelitian ini, rentang konsentrasi 5x10-12 M sampai dengan 5x10-14 M merupakan konsentrasi ion Pb2+ yang dipilih sebagai ion target. Metode sonokimia dengan rasio massa MWCNTs terhadap volume besi klorida masing-masing 1:1, 1:2.5, dan 1:5 digunakan untuk memperoleh komposit MWCNTs-Fe3O4. Disamping itu, disiapkan MWCNT murni sebagai pembanding. Hasil akhir material komposit MWCNTs-Fe3O4 berupa serbuk padat. Serbuk yang dihasilkan kemudian dijadikan suspensi dengan media pendispersi N,N-dimethyl formamide (DMF) dan dideposisikan ke atas elektroda emas. Karakterisasi material yang dilakukan adalah Transmission Electron Microscope (TEM), Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffractometer (XRD), Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Fourier Transformed Infrared (FTIR), pengujian biosensor elektrokimia menggunakan Cyclic Voltammetry (CV) dan Differential Pulse Voltammetry (DPV).

Uji SEM menunjukkan bahwa metode sonokimia berhasil membentuk partikel-partikel Fe3O4 dengan ukuran rata-rata 47,16 nm. Hasil XRD menunjukkan bahwa intesitas MWCNTs menurun dengan meningkatnya konsentrasi Fe3O4. Karakterisasi morfologi dengan menggunakan SEM menguatkan hasil XRD yaitu adanya dua fase dalam nanokomposit MWCNT-Fe3O4. Partikel Fe3O4 terdispersi di dinding dan di sekitar MWCNT dengan ukuran diameter dalam rentang 30 - 60 nm. Nilai saturasi magnetisasi (Ms) berbanding lurus dengan konsentrasi Fe3O4, yang menunjukkan sifat kemagnetannya. Hasil uji biosensor elektrokimia dengan ion logam timbal menunjukkan bahwa material komposit MWCNT-Fe3O4 memperlihatkan siklus reduksi dan oksidasi dari [Fe(CN)6]3-/4- sebagai elektrolit pendukung dan menunjukkan bahwa nanokomposit dapat menjadi media transfer elektron yang baik antara permukaan elektroda dan larutan elektrolit. Hal ini terlihat dari meningkatnya puncak arus oksidasi (Ipa) dan reduksi (Ipc), serta semakin mendekatnya jarak antar puncak redoks (ΔEp). Sifat katalitik elektrokimia dimiliki paling baik oleh elektroda emas dan elektroda emas yang dikompositkan MWCNTs-Fe3O4 1,21 M. Emas memiliki sifat konduktif yang sangat baik untuk kepentingan sensor elektrokimia.

Untuk mengenali ion logam Pb2+, aptamer diimmobilisasi pada sampel MCNTs-Fe3O4 1,21 M. Aptamer terimmobilisasi dengan gaya hidrogen pada permukaan MWCNTs yang terkonfirmasi dengan pengujian Fourier Transformed Infrared (FTIR). Interaksi aptamer dengan ion logam timbal meningkat seiring dengan dengan bertambahnya konsentrasi ion logam dari 5x10-14 - 5x10-12 M dengan batas terendah deteksi (limit of detection - LOD) 1,6 x 10-12 M. Biosensor menunjukkan respons terhadap ion logam target (Pb2+).

Deskripsi Alternatif :

Investigations have been conducted on the effect of MWCNTs-Fe3O4 composition ratio on biosensor performance for the detection of lead metal ions. Lead is one of the heavy metals that are harmful to humans when exposed for long periods of time or in high concentrations. In this research, formulated steps to synthesize MWCNTs-Fe3O4 nanocomposite material for later use as active material of Pb2+ metal ion detecting biosensor with electrochemical principle.

In this study, the concentration range of 5x10-12 M to 5x10-14 M represents the concentration of Pb2+ ions selected as the target ion. The sonochemical method with the mass ratio of MWCNTs to volumes of iron chloride 1:1, 1:2.5, and 1:5 was used to obtain MWCNTs-Fe3O4 composites. In addition, a pure MWCNT is prepared as a comparison. The end result of MWCNTs-Fe3O4 composite material is solid powder. The resulting powder is then suspended with N,N-dimethyl formamide dispersing medium (DMF) and deposited onto the gold electrode. Material characterization was performed on Transmission Electron Microscope (TEM), Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffractometer (XRD),Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Fourier Transformed Infrared (FTIR), and electrochemical biosensor testing using Cyclic Voltammetry (CV) and Differential Pulse Voltammetry (DPV).

SEM results showed that the sonochemical method successfully formed Fe3O4 particles with an average size of 47,16 nm. XRD results show that MWCNTs intensity decreases with increasing Fe3O4 concentration. The morphological characterization using SEM amplifies the XRD results ie the presence of two phases in the MWCNT-Fe3O4 nanocomposite. Fe3O4 particles dispersed on the wall and around MWCNT with diameter in size range from 30 - 60 nm. The magnetization saturation value (Ms) is directly proportional to the concentration of Fe3O4, indicating its magnetic properties. The result of electrochemical biosensor test with lead metal ion shows that the MWCNT-Fe3O4 composite material shows the reduction and oxidation cycle of [Fe(CN)6]3-/4- as the supporting electrolyte and shows that the nanocomposite can be a good electron transfer medium between the electrode surface and electrolyte solution. This can be seen from the increased peak oxidation current (Ipa) and reduction (Ipc), and the closer the distance between redox peaks (ΔEp). The electrochemical catalytic properties are best possessed by gold electrodes and gold electrodes compiled with Fe3O4 concentrations of 1.21 M. Gold has excellent conductive properties for the purposes of electrochemical sensors.

To recognize Pb2+ metal ions, the aptamer immobilized in a MWCNTs-Fe3O4 1.21 M sample. Aptamer immobilized with hydrogen force on the surface of MWCNTs that was confirmed by Fourier Transformed Infrared (FTIR) testing. The interaction of aptamer with lead metal ion increases with the increase of metal ion concentration from 5x10-14- 5x10-12 M with the limit of detection (LOD) 1.6 x 10-12 M. Biosensor shows response to target metal ion (Pb2+).


Copyrights : Copyright (c) 2001 by Perpustakaan Digital ITB. Verbatim copying and distribution of this entire article is permitted by author in any medium, provided this notice is preserved.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Brian Yuliarto, S.T., M.Eng., Ph.D.

    Dr. Ir. Suyatman, M.Eng., Editor: cecep hikmat

File PDF...