Article Details

PENGARUH PENAMBAHAN POLYVINYLPYRROLIDONE TERHADAP SINTESIS DAN SIFAT ELEKTROKIMIA NANOPARTIKEL BESI (II) SULFIDA (FES2) DENGAN METODE HOT-INJECTION

Oleh   Haerul Fahmi [20218001]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Dr.Eng. Ferry Iskandar, M.Eng.; Dr. Fatimah Arofiati Noor
Jenis Koleksi : S2 - Tesis
Penerbit : FMIPA - Fisika
Fakultas : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Subjek :
Kata Kunci : Besi Disulfida, Nanopartikel, Metode Hot-injection, Penyimpanan Energi Listrik, Polyvinylpyrrolidone
Sumber :
Staf Input/Edit : Ratnasari  
File : 8 file
Tanggal Input : 2021-02-21 21:24:58

Besi (II) sulfida atau FeS2 merupakan salah satu material logam transisi yang memiliki kapasitas teoritis dan kepadatan energi spesifik teoritis yang tinggi. Selain itu, material FeS2 adalah material ekonomis, tidak beracun serta ketersediaan di alam melimpah. Beragam keunggulan tersebut membuat material FeS2 menarik untuk menjadi salah satu kandidat yang diaplikasikan sebagai elektroda pada superkapasitor. Di sisi lain, kapasitansi spesifik superkapasitor FeS2 masih rendah. Salah satu solusinya adalah nanostrkturisasi dan pemberian material pendukung. Material FeS2 dalam ukuran nano dapat disintesis dengan metode hot-injection (HIM). Metode ini memiliki beberapa kelebihan diantaranya proses sintesis yang mudah, tidak memerlukan perlengkapan yang rumit, waktu reaksi yang singkat, kebutuhan energi dan suhu yang tidak terlalu tinggi serta relatif ramah lingkungan. Selain itu, beberapa penelitian melaporkan bahwa performa FeS2 murni menunjukkan performa yang rendah. Performa superkapasitor dapat ditingkatkan melalui penambahan polyvinylpyrrolidone (PVP) sebagai capping agent untuk menghambat pertumbuhan partikel. Pada penelitian kami ditemukan semakin banyak konsentrasi PVP akan menyebabkan kapasitansi spesifik menurun akibat konduktivitas listrik elektroda yang rendah. Oleh karena itu, perlu dilakukan optimasi variasi konsentrasi PVP untuk memperoleh kapasitansi spesifik terbaik. Selain optimasi variasi konsentrasi PVP, studi ini sebelumnya juga melakukan optimasi waktu reaksi dan rasio prekursor Fe : S terhadap stuktur dan sifat elektrokimianya. Optimasi rasio prekursor terbaik dapat ditinjau melalui karakterisasi X-Ray Diffraction (XRD). Melalui karakterisasi ini sampel dengan rasio prekursor Fe : S yaitu 1 : 4 menunjukan kristlinitas baik tanpa ada pengotor lain. Hal tersebut dapat dibuktikan dari puncak-puncak difraksi yang telah sesuai dengan referensi FeS2. Selanjutnya rasio prekursor 1 : 4 ini dioptimasi kembali dengan mengevaluasi variasi waktu reaksi sintesis. Optimasi terbaik dalam tahapan ini ditinjau dari hasil karakterisasi XRD dan Scanning Electron Microscope (SEM). Berdasarkan hasil XRD diperoleh waktu 30 menit dapat menunjukkan kristalinitas FeS2 yang baik. Selaras dengan hal tersebut, gambar SEM dengan waktu reaksi 30 menit menunjukan distribusi ukuran partikel yaitu 0,72 ?m. Nilai tersebut jauh lebih kecil dibandingkan dengan waktu reaksi 1 jam dengan distribusi ukuran partikel 1,72 ?m. Walaupun demikian, ukuran partikel yang dihasilkan dalam waktu 30 menit terbilang masih cukup besar sehingga perlu dilakukan optimasi lebih lanjut dengan penambahan PVP. Berdasarkan hasil karakterisasi TEM, penambahan PVP dapat memperkecil ukuran partikel FeS2 menjadi 3,75 nm. Melihat kondisi tersebut, penting untuk melakukan optimasi variasi konsentrasi PVP. Optimasi variasi konsentrasi PVP dapat ditinjau melalui sifat elektrokimia yang dihasilkan melalui karakterisasi Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) dan Cyclic Voltammetry (CV) di dalam elektrolit KOH 3M. Secara umum, melalui karakterisasi tersebut diperoleh kapasitansi spesifik terbaik sebesar 911 mF cm-2 yang dihasilkan dari penambahan PVP sebesar 3 wt% pada kelajuan pemindaian 10 mV s-1. Hal ini berkaitan dengan nilai transfer muatan yang rendah dari sampel FeS2-PVP 3 wt%, dimana pada sampel tersebut diamati nilainya adalah 1,05 ?. Hasil ini menunjukkan bahwa FeS2-PVP dapat menjadi material elektroda alternatif untuk penyimpanan energi listrik berkinerja tinggi di masa depan.