Pengaruh Rasio Aktivator KOH pada Karbon Berpori Doping Ganda, Sulfur dan Nitrogen, dari Limbah Masker Medis untuk Aplikasi Superkapasitor

Rahmadyanti, Dylia (2023) Pengaruh Rasio Aktivator KOH pada Karbon Berpori Doping Ganda, Sulfur dan Nitrogen, dari Limbah Masker Medis untuk Aplikasi Superkapasitor. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01111940000099-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 July 2025. Download (6MB)

Abstract

Limbah medis terbanyak akibat dari pandemi COVID-19 adalah masker medis. Masker medis tersusun atas polimer polypropylene yang memiliki porositas dan luas permukaan spesifik yang besar sehingga berpotensi untuk dikonversi menjadi sumber karbon berpori. Karbon berpori dapat dimanfaatkan sebagai bahan elektroda di bidang penyimpanan energi seperti superkapasitor. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh rasio aktivator KOH terhadap pembentukan karbon berpori terdoping Sulfur (S) dan Nitrogen (N) dari limbah masker serta terhadap performa elektrokimia dari elektroda superkapasitor yang dihasilkan. Metode yang digunakan pada penelitian ini mencakup 5 tahapan yaitu (i) proses solvotermal: sintesis karbon berpori terdoping sulfur, (ii) proses hidrotermal karbon berpori terdoping sulfur dan nitrogen (NH4OH) dalam autoklaf, (iii) proses aktivasi KOH, (iv) proses karbonisasi pada temperatur 750 °C selama 2 jam di atmosfer gas nitrogen, dan (v) preparasi elektroda superkapasitor dari karbon berpori yang dihasilkan serta pengujian performa elektrokimianya. Karakterisasi yang digunakan meliputi karakterisasi menggunakan XRD, FTIR, SEM-EDX, TGA-DSC, XPS, dan uji elektrokimia. Tranformasi polypropylene ke karbon berpori terjadi pada proses tunggal solvotermal. Karakteristik amorf dari karbon berpori teramati dari hasil pengujian XRD. Keberhasilan doping S dan N terkonfirmasi dari pengujian FTIR, SEM-EDX dan XPS. Unsur C dengan ikatan C=C dominan teramati di semua variasi sampel. Struktur pori hierarki dari karbon berpori memiliki ukuran diameter pori dalam rentang 0,17 µm sampai 11,43 µm. Kemudian untuk pengujian elektrokimia, nilai kapasitansi spesifik (Cs) tertinggi dari pengujian CV diperoleh pada elektroda 1:1:1 (sampel : KOH : aquades) yaitu sebesar 412,61 Fg-1 pada scan rate 5 mV/s. Dengan peningkatan rasio aktivator KOH, nilai Cs sedikit berkurang meskipun masih dalam orde nilai yang sama. Analisis GCD dan EIS juga menunjukan nilai Cs yang masuk ke dalam rentang hasil Cs dari pengujian CV. Sampel 1:1:1 memiliki konduktivitas listrik terbesar, yaitu sebesar 0,25 Sm-1. Kurva GCD yang berbentuk segitiga simetris menunjukan karakteristik EDLC.
=====================================================================================================================================
One of the most common medical wastes from the COVID-19 pandemic is medical masks. Medical masks are composed of polypropylene which have high porosity and a large specific surface area so that they have potential to be converted into a porous carbon source. Porous carbon can be utilized as an electrode material in the field of energy storage such as supercapacitors. This study aims to understand effects of the KOH ratio to the formation of sulfur- and nitrogen-doped porous carbon and to electrochemistry performances of the obtained electrode. The method used in this research includes 5 stages, namely (i) solvothermal process: synthesis of sulfur-doped porous carbon, (ii) hydrothermal process of sulfur-doped porous carbon with nitrogen (NH4OH) in an autoclave, (iii) KOH activation process, (iv) carbonization process at 750 °C for 2 hours in N2 gas atmosphere, and (v) preparation of supercapacitor electrodes from the resulting porous carbon and testing its electrochemical performance. The characterizations used include XRD, FTIR, SEM-EDX, TGA-DSC, XPS, and electrochemical tests. Transformation of polypropylene to porous carbon occurs by a single step of solvothermal. An amorphous characteristic of the samples is observed from XRD data. S and N are successfully doped into the samples, confirmed by FTIR, SEM-EDX, and XPS analyses. The C element with a dominant C=C bond is observed in all samples. A hierarchical porous structure of the samples has the size of porous diameter in the range of 0.17 to 11.43 µm. Analysis of electrochemical performance shows that the highest value of specific capacitance (Cs) is observed at the 1:1:1 sample (the ratio of sample : KOH : distilled water = 1:1:1), which is 412.61 Fg-1 at the scan rate of 5 mV/s. With increasing the ratio of KOH activator, the Cs value slightly decreases but remains in the same order range. The GCD and EIS analyses also signify that the Cs value is within the range of those obtained from CV data. Consistently, the 1:1:1 sample has the highest electrical conductivity, which is 0.25 S/m. The GCD curves show a symmetrical triangular-like shape, a characteristic of an EDLC supercapacitor.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	KOH Activator, Amorf, Specific Capacitance, Masks, Aktivasi KOH, Amorf, Kapasitansi Spesifik, Masker.
Subjects:	Q Science > QC Physics
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Dylia Rahmadyanti
Date Deposited:	29 Nov 2023 00:37
Last Modified:	29 Nov 2023 00:37
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/105210

Actions (login required)

View Item