digilib@itb.ac.id +62 812 2508 8800

Abstrak_Nenni (23320008).pdf ]
PUBLIC Rina Kania

COVER Nenni
PUBLIC Rina Kania

BAB 1 Nenni
PUBLIC Rina Kania

BAB 2 Nenni
PUBLIC Rina Kania

BAB 3 Nenni
PUBLIC Rina Kania

BAB 4 Nenni
PUBLIC Rina Kania

BAB 5 Nenni
PUBLIC Rina Kania

DAFTAR Nenni
PUBLIC Rina Kania

Penggunaan sumber energi terbarukan merupakan salah satu upaya dalam mengurangi efek rumah kaca akibat penggunaan bahan bakar fosil, namun sumber energi terbarukan tersebut bersifat intermiten sehingga membutuhkan teknologi penyimpanan energi yang dapat digunakan kapanpun dan dimanapun. Baterai ion sodium (SIB) sebagai sistem penyimpanan energi alternatif dari baterai ion lithium (LIB) menunjukkan potensi yang luar biasa, namun masih menyisakan permasalahan, seperti kapasitas dan laju yang rendah akibat jari-jari ion sodium (Na) yang besar sehingga mempersulit proses interkalasi ke dalam struktur grafit (anoda yang biasa digunakan pada LIB). Tolakan interaksi lokal antara (Na) dengan lapisan tunggal graphene juga merupakan salah satu penyebab Na tidak mampu membentuk senyawa interkalasi grafit. Interaksi yang buruk berkontribusi pada penurunan kapasitas penyimpanan Na. Modifikasi struktur graphene dengan membentuk nanopori sebagai situs pengikatan Na telah berhasil meningkatkan kemampuan adsorpsi Na. Pembentukan nanopori tersebut biasanya menghasilkan tepian grafit dengan reaktivitas yang berbeda (memiliki potensi dalam peningkatan adsorpsi Na) sehingga motif nanopori perlu ditinjau untuk mendapatkan konfigurasi yang paling optimal bagi pengikatan Na. Model satu dimensi graphene nanoribbons (GNRs) dengan tepi zigzag (ZGNRs) dan armchair (AGNRs) digunakan untuk mempelajari efek tepi terhadap kemampuan adsorpsi Na. Kedua tepi tersebut dimodifikasi dengan terminasi gugus fungsi hidrogen (H-), oksigen (karbonil (O=), hidroksil (HO-), dan karboksil (HOOC-)) dan doping heteroatom (B, N, S, dan P). Perhitungan teori fungsional kerapatan (DFT) dilakukan untuk menentukan kestabilan termodinamika serta kecenderungan adsorpsi Na pada situs tepi dengan modifikasi gugus fungsi dan doping heteroatom. Struktur tepi ZGNRs dan AGNRs yang optimal dipilih melalui hasil energi formasi terendah karena semakin rendah energi formasi, semakin mudah untuk difabrikasi. Melalui analisis energi formasi dan energi adsorpsi, penambahan gugus fungsi oksigen dan dopan menurunkan energi total sistem dan memperkuat adsorpsi Na dibandingkan dengan adsorpsi Na pada grafit atau graphene murni. Secara khusus, gugus fungsi O= dan HOOC- lebih unggul dalam meningkatkan kemampuan adsorpsi Na dibandingkan jenis gugus fungsi lainnya dengan adsorpsi Na terkuat berada pada situs tepi GNRs. Di sisi lain, tepi zigzag dan armchair dengan terminasi gugus fungsi H- dan HO- memiliki energi adsorpsi yang lebih kuat di situs cincin karbon. Substitusi dopan B dan P di tepi gugus fungsi ZGNRs dan AGNRs semakin menurunkan energi formasi dan meningkatkan kemampuan adsorpsi Na dengan kecenderungan situs adsorpsi Na yang serupa dengan sistem gugus fungsi tanpa dopan, yaitu adsorpsi Na paling kuat terjadi pada situs tepi zigzag dan armchair dengan terminasi gugus fungsi O= dan HOOC- dan paling kuat terjadi pada situs cincin karbon zigzag dan armchair dengan terminasi gugus fungsi H- dan HO-. Kekuatan adsorpsi Na ini dapat dikaitkan dengan adanya dopan heteroatom yang bertindak sebagai elektron donor dan akseptor yang mengatur transfer muatan secara keseluruhan pada adsorpsi Na. Gugus fungsi HOOC- dengan doping B atau P akan mudah terbentuk pada nanopori graphene dan memberikan energi adsorpsi yang sesuai untuk keperluan anoda SIB, dengan rentang energi adsorpsi antara -1,79 eV sampai -2,94 eV. Penelitian ini juga menunjukkan pengaruh jenis gugus fungsi dan dopan terhadap kemampuan adsorpsi Na serta pedoman teoretis untuk menentukan pasangan motif nanopori graphene yang meningkatkan kapasitas penyimpanan Na sebagai kandidat anoda SIB.