Perpustakaan Digital ITB

Buah-buahan yang beraneka ragam macamnya serta dapat memproduksi hingga puluhan juta ton buah-buahan tiap tahunnya merupakan potensi yang dimiliki oleh Indonesia di bidang industri buah-buahan. Namun, potensi ini juga memunculkan permasalahan di bidang tersebut, yaitu buah-buahan yang mengalami kerusakan akibat busuk atau terlalu matang sepanjang rantai suplai yang disebut dengan food loss. Buah yang busuk atau terlalu matang dapat diakibatkan oleh gas etilena (C2H4), yaitu hormon untuk menstimulasi laju pematangan buah-buahan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, perlu adanya pendeteksian dini dari gas etilena. Semikonduktor oksida logam memiliki potensi sebagai material aktif pendeteksi gas etilena, tetapi semikonduktor oksida logam masih memiliki kelemahan seperti respons yang relatif rendah, selektivitas yang rendah, dan temperatur kerja yang tinggi. Diperlukan upaya untuk dapat menanggulangi kelemahan tersebut. Pada penelitian ini, digunakan Fe2O3 yang ditambahkan dengan perak sebagai material aktif untuk mendeteksi gas etilena. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menjelaskan bagaimana metode penambahan perak yang berbeda memengaruhi properti material serta menjelaskan pengaruh struktur oksida logam dengan perak yang berbeda memengaruhi kinerja pendeteksian gas etilena. Digunakan dua jenis metode dalam menambahkan perak, yaitu one-pot synthesis dan metode reduksi kimiawi menggunakan NaBH4 sebagai reduktor. Hasil XRD menunjukkan bahwa Fe2O3 yang ditambahkan perak dengan one-pot synthesis memiliki puncak-puncak difraksi dari berbagai variasi perak oksida (AgxOy). Sedangkan Fe2O3 yang ditambahkan perak dengan metode reduksi kimiawi memiliki puncak-puncak difraksi dari perak metalik. Hasil XRD ini membuktikan bahwa perak berhasil ditambahkan pada Fe2O3. Pernyataan tersebut juga didukung dari hasil EDS yang menunjukkan keberadaan elemen perak yang tersebar merata pada sampel. Hasil SEM menunjukkan bahwa terdapat perubahan morfologi dari nanorods menjadi bentuk yang tak beraturan pada sampel yang ditambahkan perak dengan one-pot synthesis. Hasil SEM juga menunjukkan adanya aglomerasi pada sampel dengan konsentrasi perak yang lebih tinggi. Sedangkan sampel yang ditambahkan perak dengan metode reduksi kimiawi menunjukkan tidak adanya perubahan morfologi yang signifikan. Hasil analisis BET menunjukkan bahwa terjadi penurunan luas permukaan spesifik dari variasi material dengan penambahan perak one-pot synthesis dibandingkan dengan material Fe2O3 murni. Sedangkan luas permukaan spesifik dari variasi sampel yang ditambahkan perak dengan metode reduksi kimiawi mengalami kenaikan dibandingkan dengan material Fe2O3 murni. Didapatkan bahwa luas permukaan spesifik mencapai nilai optimum di variasi konsentrasi 3%. Hasil pengujian pada 15 ppm gas etilena di temperatur kerja 250ºC menunjukkan bahwa variasi sampel yang ditambahkan perak dengan metode reduksi kimiawi mengalami peningkatan pada konsentrasi perak 3% dan 5%. Sedangkan sampel yang ditambahkan perak dengan metode one-pot synthesis menghasilkan nilai respons yang lebih kecil dibandingkan dengan nilai respons dari material Fe2O3 murni. Peningkatan nilai respons dari variasi material yang ditambahkan perak dengan metode reduksi kimiawi diakibatkan oleh adanya mekanisme sentisisasi elektrik dan sentisisasi kimiawi. Sensitisasi elektrik berkaitan terjadi pada antarmuka antara perak dan Fe2O3, dimana terbentuknya Schottky Barrier yang menebalkan depletion layer. Peningkatan depletion layer ini berkaitan dengan resistansi awal yang lebih besar sehingga nilai responnya dapat meningkat. Selain itu, proses sentisisasi kimiawi yang menambah jumlah ion oksigen reaktif di permukaan Fe2O3 akibat dari spillover effect juga menjadi alasan dibalik naiknya nilai respons. Sedangkan sampel yang ditambahkan perak dengan metode one-pot synthesis mengalami penurunan nilai respons akibat dari situs aktif Fe2O3 yang tertutupi oleh perak oksida. Sampel yang ditambahkan dengan perak menggunakan metode reduksi kimiawi juga memiliki selektivitas yang baik terhadap etilena dibandingkan dengan gas pengganggu, yaitu karbon dioksida. Kata kunci: Sensor gas, Etilena, Perak, Oksida logam, Fe2O3 ?