Perpustakaan Digital ITB

Pertumbuhan penduduk, kemajuan industri dan teknologi telah menjadi alasan utama kenaikan permintaan energi secara global. Selama ini untuk memenuhi kebutuhan tersebut masih digunakan energi fosil yang pada penggunaanya dapat menyebabkan peningkatan emisi CO2. Hal ini, dapat menimbulkan berbagai masalah lingkungan dan kesehatan, sehingga diperlukan pengembangan energi bersih seperti hidrogen (H2). Hidrogen dapat diproduksi melalui proses Reaksi Evolusi Hidrogen (Hydrogen Evolution Reaction/HER). Pada proses tersebut, diperlukan elektrokatalis yang bekerja secara optimal dalam menfasilitasi proses transfer muatan selama proses HER. salah satu elektrokatalis yang menjanjikan adalah lembaran nano MXene (Nb2CTx). Material ini memiliki konduktivits tinggi (2400 S/cm), struktur dan kestabilan kimia yang baik. Permukaan MXene juga dapat dimodifikasi melalui terminasi gugus -OH (Nb2C(OH)2) untuk meningkatkan hidrofilisitas dan kontak dengan elektrolit. Selain MXene, CuO nanopori (nCuO) menawarkan struktur pori unik yang memungkinkan peningkatan situs aktif dan penetrasi elektron yang lebih optimal selama proses HER. Oleh karena itu, dikembangkan elektrokatalis berbasis MXene dan nCuO untuk proses HER. Tujun penelitian ini adalah melakukan sintesis Nb2CTx, Nb2C(OH)2, nCuO, dan hibrida Nb2C(OH)2/nCuO serta melakukan uji kinerja elektrokatalis secara elektrokimia. Sintesis MXene dilakukan melalui proses etching lapisan Al dari MAX phase (Nb2AlC), dengan terminasi permukaan dilakukan menggunakan NaOH. CuO nanopori disintesis menggunakan Silika KIT-6 sebagai template. Berdasarkan karakterisasi FT-IR, Nb2CTx MXene hasil sintesis menunjukan adanya pita serapan khas Material MXene seperti Nb-OH (915 cm-1), Nb-O (689 cm-1), dan Nb-C (542 cm-1), adapun Nb2C(OH)2 menunjukan adanya pergerseran pita serapan Nb-OH ke bilangan 882 cm-1 sebagai indikasi dari terminasi permukaan dengan -OH. Karakterisasi XRD juga mempertegas keberhasilan sintesis ditandai dengan pergeseran puncak (002) ke 2? 7,2? (Nb2CTx) dan 6,75? (Nb2C(OH)2) serta hilangnya puncak 39,08? (103). Selain MXene, CuO nanoprori juga berhasil disintesis menggunakan silika KIT-6 sebagai tamplate. Keberhasilan sintesis nCuO dikonfrimasi melalui FT-IR, ditandai dengan keberadaan pita khas Cu-O (551 cm- 1) dan dari karakteriasai XRD yang menunjukan adanya difraksi 2?= 32?, 35?, dan 38? untuk bidang (110), (?111), dan (111) khas CuO. Keberhasilan dari sintesis hibrida Nb2C(OH)2/nCuO dikonfirmasi melalui adanya integrasi nCuO pada permukaan MXene yang teramati dengan jelas dari analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Trasmission Electron Microscopy (TEM). Integrasi nCuO pada permukaan MXene berkontribusi terhadap peningkatan SBET dari 6,5 m2/g menjadi 21,6 m2/g. Uji kinerja elektrokatalis yang dilakukan secara elektrokimia menunjukkan kinerja hibrida Nb2C(OH)2/nCuO yang paling optimal dengan nilai overpotensial 300 mV pada densitas arus 10 mA/cm2,dan gradien Tafel 43 mV/dec. Jauh lebih unggul dibandingkan Nb2C(OH)2 (470 mV;62 mV/dec), Nb2CTx (554 mV;91 mV/dec) dan nCuO (702 mV;127 mV/dec). Selain menunjukan kinerja yang unggul, elektrokatalis hibrida Nb2C(OH)2/nCuO juga menunjukan stabilitas elektrokimia yang baik untuk pengujian selama 12 jam.