Karakteristik Opto-Eksitonik Grafena Oksida Biomassa dan Kompositnya dengan TiO2

Sudarsono, Sudarsono (2025) Karakteristik Opto-Eksitonik Grafena Oksida Biomassa dan Kompositnya dengan TiO2. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 7001201002-Desertation.pdf Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Penelitian tentang senyawa karbon telah berkembang pesat, baik dalam bentuk kristal(grafit) maupun lapisan tipis karbon (grafena), yang memiliki sifat optik, mekanik, dan
magnetik yang unik. Karbon juga dapat berikatan dengan atom oksigen (O) membentuk oksida grafena, yang kemudian dapat direduksi menjadi oksida grafena tereduksi (rGO). Penelitian mengenai rGO telah diaplikasikan dalam berbagai bidang, seperti material sensor, fotodegradasi, penyimpanan energi, dan sel surya. Penelitian ini bertujuan mengembangkan material karbon grafena oksida biomassa dari tempurung kelapa (rGOb) dan kompositnya dengan TiO2 anatase terkait karakteristik opto-eksitonik yaitu interaksi cahaya (foton) dengan eksiton. Pada penelitian ini komposit TiO2/rGOb disintesis menggunakan metode hidrotermal dengan konsentrasi rGOb 1-5% dan diberi nama TiO2/rGOb-1%, TiO2/rGOb-2%, TiO2/rGOb 3%, TiO2/rGOb-4%, dan TiO2/rGOb-5%. Hasil penelitian menunjukkan proses pemanasan 400-1000°C pada rGOb menghasilkan keadaan cacat semakin banyak dengan nilai ID/IG meningkat dari 0,68 menjadi 1,56, energi ikat eksiton menurun dari 0,701 menjadi 0,259 eV dan semakin konduktiv dengan celah energi berkurang dari 2,31 menjadi 1,87 eV, konduktivitas listrik meningkat dari 213 menjadi 564 μS/cm. Respon optik pada film rGOb menunjukkan pergeseran merah dari 5,4 menjadi 5,1 eV pada konduktivitas optik yang mengindikasikan adanya efek resonan eksiton. Enegi ikat eksiton pada rGOb menyebabkan celah energi TiO2 anatase berkurang dari 3,22 eV menjadi 3, 11; 3,03; 2,93; 2,85 dan 2,67 eV masing masing untuk penambahan rGOb 1, 2, 3, 4 dan 5% dan energi ikat eksitonnya menurun dari sekitar 1,615 menjadi 1,064 eV. Berdasarkan karakteristik opto-eksitonik rGOb dan kompositnya dengan TiO₂, di masa mendatang dapat diaplikasikan dalam optoelektronik, seperti fotodegradasi, sel surya, fotovoltaik, dan sistem sensor optik.
==================================================================================================================================
Research on carbon compounds has developed rapidly in the form of crystals (graphite) and thin carbon layers (graphene), which have unique optical, mechanical, and magnetic properties. Carbon can also bond with oxygen atoms (O) to form graphene oxide, which can be reduced to reduced graphene oxide (rGO). Research on rGO has been applied in various fields, such as sensor materials, photodegradation, energy storage, and solar cells. This study aims to develop graphene oxide biomass from coconut shells (rGOb) and its composite with anatase TiO2 related to opto-excitonic characteristics, namely the interaction of light (photons) with excitons. In this study, TiO2/rGOb composites were synthesized using the hydrothermal method with rGOb concentrations of 1-5% and named TiO2/rGOb-1%, TiO2/rGOb-2%, TiO2/rGOb-3%, TiO2/rGOb-4%, and TiO2/rGOb-5%. The results showed that the heating process of 400-1000°C on rGOb resulted in more defects with ID/IG values increasing from 0.68 to 1.56, exciton binding energy decreasing from 0.701 to 0.259 eV and becoming more conductive with an energy gap decreasing from 2.31 to 1.87 eV, electrical conductivity increasing from 213 to 564 μS/cm. The optical response of the rGOb film showed a red shift from 5.4 to 5.1 eV in optical conductivity, indicating the presence of an exciton resonance effect. The exciton binding energy on rGOb caused the energy gap of anatase TiO2 to decrease from 3.22 eV to 3.11, 3.03, 2.93, 2.85, and 2.67 eV respectively, for the addition of rGOb 1, 2, 3, 4 and 5% and the exciton binding energy decreased from about 1.615 to 1.064 eV. Based on the opto-excitonic characteristics of rGOb and its composites with TiO₂, in the future, it can be applied in optoelectronics, such as photodegradation, solar cells, photovoltaics, and optical sensor systems.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	karbon, biomassa, eksiton, respon optik, konduktivitas optik. carbon, biomass, optical properties, refractive index, optical response.
Subjects:	Q Science > QC Physics Q Science > QC Physics > QC1 Dielectrics Q Science > QC Physics > QC173.4.C63 Composite materials
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Sudarsono Sudarsono
Date Deposited:	25 Feb 2025 00:43
Last Modified:	25 Feb 2025 00:43
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118856

Actions (login required)

View Item