Perpustakaan Digital ITB

Penggunaan atom tunggal sebagai katalis merupakan salah satu upaya yang menjanjikan, bukan hanya untuk mengurangi jumlah penggunaan logam berharga, tetapi juga sekaligus meningkatkan aktivitas katalitik dari suatu reaksi. Atomatom platina yang dideposisikan di atas grafena dilaporkan telah menunjukkan peningkatan aktivitas katalitik untuk beberapa reaksi kimia, contohnya reaksi oksidasi metanol pada direct methanol fuel cell. Akan tetapi, struktur atom yang presisi, yang merupakan kunci untuk memahami asal-usul peningkatan reaktivitas dari katalis tersebut, belum terklarifikasi. Oleh karena itu, interaksi antara atom-atom platina tunggal dan grafena, khususnya pada bagian ujung grafena, dipelajari menggunakan teori fungsional kerapatan untuk mengklarifikasi asalusul peningkatan reaktivitas dari katalis atom tunggal tersebut. Dengan meninjau termodinamika yang dikombinasikan dengan hasil perhitungan berbasis teori fungsional kerapatan, ditemukan bahwa platina atom tunggal lebih cenderung menempel di ujung daripada di atas grafena. Hal ini menjadi kabar yang baik dalam konteks potensi penyebaran atom tunggal yang padat pada suatu material pendukung. Struktur yang paling stabil dari antara struktur-struktur yang dikaji ternyata memiliki nilai core level shift (CLS) yang cukup besar, yang mana sesuai dengan hasil eksperimen. Ini menjadi indikasi adanya interaksi yang kuat antara platina atom tunggal dengan grafena. Selanjutnya, aktivitas katalitik dari atomatom platina yang menempel di ujung grafena pita nano diprediksi berdasarkan energi adsorpsi (dari beberapa atom dan molekul) yang dikombinasikan dengan suatu model kinetis. Hasilnya, jika dibandingkan dengan permukaaan Pt(111), maka atom-atom platina yang didukung oleh grafena diprediksi memiliki aktivitas katalitik yang lebih baik untuk reaksi oksidasi CO. Hal ini bisa dianggap menjadi asal-usul dari peningkatan toleransi atas CO pada anoda di direct methanol fuel cell. Untuk beberapa struktur metastabil, atom-atom platina yang didukung oleh grafena juga diprediksi akan efisien untuk reaksi reduksi oksigen. Studi ini diharapkan dapat menjadi dasar dari investigasi lanjutan untuk pengembangan katalis atom tunggal yang menggunakan platina dan juga grafena.