Perpustakaan Digital ITB

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%.