Pengembangan Karbon Berpori Terdoping Sulfur Dan Nitrogen Dari Limbah Masker Medis Dengan Variasi NH4OH Untuk Aplikasi Superkapasitor

Fitriani, Fitriani (2023) Pengembangan Karbon Berpori Terdoping Sulfur Dan Nitrogen Dari Limbah Masker Medis Dengan Variasi NH4OH Untuk Aplikasi Superkapasitor. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01111940000034-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 September 2025. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Kebutuhan manusia akan barang elektronik semakin meningkat, sehingga kebutuhan akan media penyimpan energi listrik juga meningkat. Salah satu media penyimpan energi yaitu kapasitor. EDLC (Electric Double Layer Capacitor) merupakan superkapasitor yang memiliki waktu hidup yang lebih lama, rapat daya dan kecepatan pengisian-pengosongan tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh doping nitrogen terhadap struktur dan morfologi karbon berpori yang disintesis dari limbah masker serta terhadap performa elektrokimia dari elektroda yang dihasilkan. Sintesis karbon berpori dari masker medis diawali dengan proses solvotermal, yaitu proses penguraian polypropylene masker medis di medium asam sulfat (H2SO4) dalam autoclave, lalu dilanjutkan dengan pendopingan nitrogen dengan variasi NH4OH sebanyak 3, 5, dan 7 ml, aktivasi kimia menggunakan KOH, dan proses karbonisasi dalam atmosfer gas N2. Transformasi polypropylene menjadi karbon berpori terjadi melalui proses solvotermal. Proses solvotermal dan penambahan NH4OH berhasil meningkatkan hasil akhir karbon berpori yang dihasilkan. Pengujian XRD mengkonfirmasi karakteristik amorf dari karbon berpori. Doping sulfur (S) dan nitrogen (N) juga berhasil dilakukan, dibuktikan dengan analisis data FTIR, SEM-EDX, dan XPS yang menunjukan keberadaan unsur S dan N di samping unsur C yang dominan serta terbentuknya ikatan C-S dan C-N. Hasil pengujian elektrokimia menggunakan CV menunjukan bahwa nilai kapasitansi spesifik (Cs) dari elektroda karbon berpori sedikit berkurang dengan meningkatnya volume NH4OH yang ditambahkan. Meskipun demikian nilai Cs tersebut masih dalam orde yang sama yaitu ~300 F/g pada scan rate 5 mV/s. Kurva GCD memiliki bentuk yang menyerupai segitiga simetri, menandakan karakteristik dari EDLC. Nilai Cs yang dihitung dari data GCD menunjukan adanya peningkatan kecil dengan bertambahnya doping N tetapi masih dalam satu orde yaitu ~400 F/g. Hasil perhitungan nilai Cs dari pengujian CV, GCD dan EIS berada dalam rentang yang sama dan bergantung pada scan rate tegangan dan densitas arus yang diaplikasikan. Nilai konduktivitas listrik sampel dari analisis data EIS berkisar diantara 0,18 – 0,21 S/m.
=================================================================================================================================
The demand for electronic devices increases as the population increases. Therefore, the need for energy storage will also increase. One of the energy storage media is a capacitor. EDLC (Electric Double Layer Capacitor) is a supercapacitor that has a longer lifespan, higher power density, and faster charging-discharging speed. This study aims to analyze the effect of sulfur and nitrogen doping on the structure and morphology of the obtained porous carbon and on electrochemical performances of the prepared electrodes. The synthesis of porous carbon from medical masks is started with a solvothermal process, a process of decomposing polypropylene medical masks in sulfuric acid (H2SO4) solution in an autoclave, followed by nitrogen doping with variations of NH4OH of 3, 5, and 7 ml, chemical activation using KOH, and carbonization process in N2 gas atmosphere. The transformation of polypropylene to porous carbon occurs with a single step solvothermal of waste medical mask. The solvothermal process and NH4OH addition succesfully enhance yields of the obtained porous carbon. XRD data confirm an amorphous caharacteristic of the porous carbon. Sulfur (S) and Nitrogen (N) doping are favourably performed, signified by FTIR, SEM-EDX, and XPS analyses which show the present of S and N elements in addition to the dominant C element and the formation of C-S and C-N bonds. Analysis of electrochemical performance using CV shows that the specific capacitance (Cs) slighlty decreases with increasing the volume of NH4OH added. Nevertheless the Cs values of all sampels are in the same order of ~300 F/g at scan rate of 5 mV/s. The GCD curves have a symmetrical triangular-like shape, indicating a characteristic of EDLC. The Cs values estimated from GCD data show a small increase by increasing the amount of N-doping but remains in the same order of ~400 F/g. The obtained Cs values from CV, GCD, and EIS are in the same range and depend on the applied scan rate and current density. The electrical conductivity of the samples calculated from EIS is in the range of 0.18 – 0.21 S/m.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	EDLC , Karbon berpori, doping N, Morfologi, dan Solvotermal; EDLC, Porous carbon, N-doping, Morphology, and Solvothermal
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA455 Carbon. Nanotubes. T Technology > TP Chemical technology T Technology > TP Chemical technology > TP245.C3 Calcium carbonate.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Fitriani Fitriani
Date Deposited:	02 Oct 2023 04:16
Last Modified:	02 Oct 2023 04:16
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/103344

Actions (login required)

View Item