Effect on Thermal Stability of PAN/CsPbBr3 Nanofiber Membranes on CO2 Capture Selectivity

Abror, Abdulah Abraham (2025) Effect on Thermal Stability of PAN/CsPbBr3 Nanofiber Membranes on CO2 Capture Selectivity. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011211110-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (23MB) | Request a copy

Abstract

Membran nanofiber berbasis poliakrilonitril (PAN) dan perovskit CsPbBr3 memiliki potensi besar dalam teknologi Direct Air Capture (DAC) untuk penangkapan karbon dioksida (CO2). Stabilitas termal membran menjadi faktor krusial yang mempengaruhi selektivitasnya dalam menangkap CO2 dibandingkan dengan gas lain, seperti nitrogen (N2). Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh stabilitas termal membran nanofiber PAN/CsPbBr3 terhadap selektivitas penangkapan CO2. Membran komposit PAN/CsPbBr3 difabrikasi menggunakan metode electrospinning dan dikarakterisasi melalui Scanning Electron Microscope (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), dan Brunauer-Emmett-Teller (BET) untuk menganalisis morfologi, stabilitas termal, serta luas permukaan spesifiknya. Uji adsorpsi CO2 dan N2 dilakukan untuk menentukan hubungan antara stabilitas termal dan selektivitas membran dalam proses penyerapan. Pengujian ini menggunakan variabel komposisi PAN/CsPbBr3 1:2, 2:3 dan 1:1 dengan PAN sebagai variabel kontrol serta perlakuan panas pada suhu 250℃. Hasil menunjukkan bahwa nanofiber PAN/CsPbBr3 dengan komposisi 2:3 memiliki stabilitas termal yang lebih baik, hal ini menunjukan bahwa penambahan CsPbBr3 dapat meningkatkan stabilitas termal dan mempertahankan struktur morfologi membran nanofiber. Hal ini didorong dengan perlakuan panas yang dapat meningkatkan keteraturan kristal dan struktur pori. Pada pengujian adsorpsi perlakuan panas dapat menyebabkan penurunan kualitas yang signifikan ditunjukan dengan kapasitas adsorpsi Qe (mg/g) mebran nanofiber yang sebelumnnya 1:2 (238,77), 2:3 (108,19) dan 1:1 (100,73) setelah dilakukan nya pemanasan menjadi 1:2 (17,54), 2:3 (20,89) dan 1:1 (41,79) Nilaian selektivitas CO2/N2 didapatkan untuk komposisi 1:2, 2:3 dan 1:1 secara berturut-turut adalah 8,95, 9,47 dan 5,85, setelah pemanasan dilakukan pada nanofiber penuruan nilaian selektivitas CO2/N2 dapat terlihat jelas yang mana didaptakan untuk komposisi 1:2, 2:3 dan 1:1 secara berturut-turut adalah 0,78, 1,21 dan 3,02. Penelitian ini membuktikan bahwa komposit dengan CsPbBr3 terbanyak yaitu komposisi 2:3 memiliki stabilitas termal serta struktur morfologi terbaik, serta pemanasan yang dilakukan mempengaruhi kualitas penangkapan CO2 serta selektivitasnya.
======================================================================================================================================
Polyacrylonitrile (PAN)-based nanofiber membranes and CsPbBr₃ perovskite have significant potential in Direct Air Capture (DAC) technology for carbon dioxide (CO₂) capture. The thermal stability of the membrane is a crucial factor that affects its selectivity in capturing CO₂ compared to other gases, such as nitrogen (N₂). Therefore, this study aims to evaluate the impact of the thermal stability of the PAN/CsPbBr₃ nanofiber membrane on CO₂ capture selectivity. The PAN/CsPbBr₃ composite membrane was fabricated using the electrospinning method and characterized through Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) to analyze its morphology, thermal stability, and specific surface area. CO₂ and N₂ adsorption tests were conducted to determine the relationship between thermal stability and membrane selectivity in the absorption process. The tests used PAN/CsPbBr₃ compositions of 1:2, 2:3, and 1:1 with PAN as the control variable, along with heat treatment at 250°C. The results show that the PAN/CsPbBr₃ composition of 2:3 has better thermal stability, indicating that the addition of CsPbBr₃ can enhance thermal stability and maintain the nanofiber membrane's morphological structure. This is supported by the heat treatment, which improves the crystallinity and pore structure. In the adsorption tests, heat treatment caused a significant decrease in quality, as shown by the adsorption capacity Qe (mg/g) of the nanofiber membranes. Before heating, the values for the compositions were 1:2 (238.77), 2:3 (108.19), and 1:1 (100.73), while after heating, they became 1:2 (17.54), 2:3 (20.89), and 1:1 (41.79). The CO₂/N₂ selectivity values for the compositions 1:2, 2:3, and 1:1 were 8.95, 9.47, and 5.85, respectively, before heating. After heat treatment, the CO₂/N₂ selectivity values clearly decreased, with results for the compositions 1:2, 2:3, and 1:1 being 0.78, 1.21, and 3.02, respectively. This study demonstrates that the composite with the highest CsPbBr₃ content, specifically the 2:3 composition, exhibits the best thermal stability and morphological structure. Furthermore, the heat treatment significantly influences the CO₂ capture performance and its selectivity.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Adsorpsi Gas, CsPbBr₃, Nanofiber, Poliakrilonitril (PAN), Stabilitas termal, Selektivitas CO2/N2, CsPbBr₃, CO₂/N₂ selectivity, Gas adsorption, Nanofiber, Polyacrylonitrile (PAN), Thermal stability.
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.9.F5 Electrospinning. Nanofibers
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Abdulah Abraham Abror
Date Deposited:	31 Jul 2025 05:52
Last Modified:	31 Jul 2025 05:52
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/123955

Actions (login required)

View Item