Path: TopS2-ThesesChemistry-FMIPA2016

SINTESIS GRAFENA OKSIDA MENGGUNAKAN METODE HUMMER TERMODIFIKASI DAN APLIKASINYA SEBAGAI ELEKTRODA LAWAN PADA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG DYE-SENSITIZED SOLAR CELL

Undergraduate Theses from JBPTITBPP / 2017-11-17 14:22:08
Oleh : RUDINA OKVASARI (NIM: 20514023), S2 - Chemistry
Dibuat : 2016, dengan 7 file

Keyword : grafena oksida tereduksi, Hummer termodifikasi, elektroda lawan

Grafena oksida tereduksi (rGO) merupakan material senyawa karbon dengan struktur dan sifat yang menyerupai grafena. Metode chemical exfoliation yang dipopulerkan oleh Hummer merupakan metode yang lebih disukai dibandingkan metode lainnya karena proses sintesisnya yang mudah dan menggunakan bahan-bahan yang murah. Metode Hummer terbagi menjadi tiga tahapan, yaitu (a) oksidasi dengan Natrium


nitrat (NaNO3), (b) oksidasi dengan Kalium permanganat (KMnO4), dan (c) oksidasi dengan Hidrogen peroksida (H2O2) 30%. Modifikasi terhadap metode Hummer dilakukan untuk memperoleh grafena oksida yang lebih baik. Modifikasi pertama dilakukan terhadap prekursor grafit dengan cara dibakar pada suhu tinggi selama 5 menit. Pembakaran ini bertujuan untuk meningkatkan kadar fasa amorf pada grafit. Prekursor grafit direaksikan dengan NaNO3 dalam suasana asam oleh H2SO4 97%. Modifikasi kedua dilakukan terhadap oksidator KMnO4 yang diganti dengan Amonium persulfat (APS). Modifikasi ini terbukti dapat memberikan hasil oksidasi yang lebih baik terhadap lapisan-lapisan grafena dalam struktur grafit. Tahap selanjutnya adalah penambahan H2O diikuti dengan penambahan H2O2 30% dan H2O.


Hasil chemical exfoliation ini disebut grafit oksida. Grafit oksida didispersikan dalam H2O untuk merenggangkan ikatan antar lapisnya. Hasil dispersi ini stabil dalam H2O, yang kemudian disebut sebagai grafena oksida. Proses reduksi dilakukan dengan menambahkan padatan Natrium borohidrida (NaBH4) dan larutan Natrium hidroksida (NaOH) 1M ke dalam dispersi grafena oksida. Proses sonikasi dilakukan selama 2 jam agar proses pengelupasan lapis tipis grafena oksida semakin optimal. Hasil reduksi kemudian disentrifugasi selama 1 jam. Presipitan tersebut dikeringkan sehingga diperoleh grafena oksida tereduksi. Grafena oksida tereduksi yang dihasilkan kemudian digunakan sebagai elektroda lawan pada Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). DSSC merupakan perangkat yang dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Karakterisasi spektroskopi Raman menunjukkan perbandingan


puncak ID/IG (a) pada grafit 0,1838, (b) pada grafit oksida 0,8274, (c) pada grafena oksida 0,9544, dan (d) pada grafena oksida tereduksi mengalami peningkatan menjadi 1,1094. Semakin besarnya perbandingan nilai antara D-band dan G-band mengindikasikan bahwa prekursor grafit telah mengalami oksidasi yang kemudian tereduksi menjadi grafena oksida tereduksi. Uji kestabilan dispersi menunjukkan bahwa grafena oksida tereduksi dapat terdispersi cukup stabil dalam H2O dan Nmethyl-


2-pyrrolidone (NMP). Spektroskopi UV-Vis terhadap grafena oksida tereduksi menunjukkan absorbansi puncak π-π* pada panjang gelombang 207 nm yang mengindikasikan bahwa ikatan sp2 dapat dikembalikan melalui proses reduksi.


Namun pergeserannya ke arah bilangan gelombang yang lebih besar menunjukkan bahwa pengembalian ikatan sp2 tidak dapat dilakukan dengan baik. Uji konduktivitas terhadap film tipis grafena oksida tereduksi memberikan kurva semikonduktor dengan nilai konduktivitas 1,38 x 10-3 S cm-2. Sifat semikonduktor ini muncul akibat proses reduksi yang tidak sempurna dari gugus oksida pada struktur grafena oksida. Film tipis ini dibuat dengan cara mendispersikan grafena oksida dalam NMP lalu dideposisikan di atas permukaan kaca preparat menggunakan metode air brush. Selama proses deposisi, kaca dipanaskan di atas pemanas dengan suhu 185 oC. Setelah seluruh larutan selesai dideposisi, film dipanaskan pada suhu 185 oC selama 1 jam. Aplikasi grafena oksida tereduksi sebagai elektroda lawan pada Dye-Sensitized Solar Cell digabungkan dengan polianilina dalam bentuk garam emeraldina (PANIES)


untuk meningkatkan performanya. Perbandingan komposisi 1:3 antara PANI-ES dengan grafena oksida tereduksi memberikan nilai parameter DSSC Jsc 7,5247 mA cm-2, Voc 0,6375 Volt, FF 0,4550, dan efisiensi sebesar 2,5088%.

Deskripsi Alternatif :

Reduced graphene oxide is a graphene-like material that can be synthesized using so many methods. Chemical exfoliation by Hummer is one of the best methods to produce graphene oxide from graphite. This method becomes popular because the easy and low cost process, which can be divide into three major steps: (a) oxidation by sodium nitrate (NaNO3), (b) oxidation by potassium permanganate (KMnO4), and (c) oxidation by hydrogen peroxide (H2O2) 30%. Modification of Hummer’s method was done to obtain better graphene oxide. The first modification was burning the precursor in a high temperature to increase amorf phase in graphite. Combustion carried out for five minutes so it will leave graphite with more amorf structure and


more oxidized in the edge. Graphite then reacted with sodium nitrate (NaNO3) in a concentrated sulphuric acid (H2SO4 97%). The second modification was replacement of Pottasium permanganate (KMnO4) with Ammonium persulphate (APS). This modification delivered a better oxidation of graphene layers in graphite. The next step was adding H2O followed by adding hydrogen peroxide (H2O2) 30% and H2O. The result of this chemical exfoliation was called graphite oxide. This graphite oxide was dispersed in H2O to loosen the bond between the layers. This stable dispersion then called graphene oxide. The reduction started with adding Sodium borohydrate (NaBH4) and Sodium hydroxide (NaOH) 1M into graphene oxide dispersion. The


mixture than sonicated for two hours to loosen the interlayer bond of graphene in reduced graphene oxide. Sentrifugation was presented so the presipitant and the


supernatant could be separated. The black presipitant then dried at 60 oC for 24 hours and so-called reduced graphene oxide. This reduced graphene oxide then used as counter electrode in Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). DSSC is a photovoltaic device that can converse the sun light radiation into electrical energy. Raman spectrocopy showed the ratio between D-band and G-band intensity (ID/IG) for (a)graphite at 0,1831, (b) graphite oxide at 0,8274, (c) graphene oxide at 0,9544, and (d) reduced graphene oxide at 1,1094. The ratio of ID/IG increased for reduced graphene oxide indicated the restoration of graphene bassal plane. Dispersion stability of reduced graphene oxide presented in several solvents and showed the different dispersion behaviour of graphene oxide and reduced graphene oxide. UV-Vis spectroscopy shows that reduced graphene oxide has the π-π* bond’s peak at 207 nm. It indicated that the sp2 bond could be replaced by reduction method. The fact that this peak shifted into the larger wave number showed that the reduction can not


restore all the sp2 bonds. The conductivity of reduced graphene oxide showed a semiconductor graph with value 1,38 x 10-3 S cm-2. The semiconductor properties due to the left-over carboxylic group on the graphene bassal plane. Thin film fabrication used airbrush technique of rGO dispersion in NMP. Application of reduced graphene


oxide as counter electrode in Dye-Sensitized Solar Cell coupled with polyaniline in emeraldine salt form (PANI-ES) in order to improve performance. A composition ratio of 1:3 between PANI-ES and reduced graphene oxide provides DSSC parameter value Jsc 7,5247 mA cm-2, Voc 0,6375 Volt, FF 0,4550, and efficiency of 2,5088%.

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
OrganisasiS2 - Chemistry
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...

  • Pembimbing : Dr. Veinardi Suendo, Editor: Alice Diniarti

File PDF...