Karbon Hasil Degradasi Termal Asam Sitrat Terdoping Tembaga: Studi Fluoresensi dan XPS

Shafannisa, Khansa Luthfia (2026) Karbon Hasil Degradasi Termal Asam Sitrat Terdoping Tembaga: Studi Fluoresensi dan XPS. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5004221127-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (1MB) | Request a copy

Abstract

Material karbon dari degradasi termal asam sitrat yang didoping dengan tembaga memiliki sifat fluoresensi yang berpotensi untuk aplikasi optoelektronik dan sensor. Mekanisme emisi material karbon yang didoping tembaga tidak sederhana karena melibatkan emisi intrinsik (π–π*), keadaan cacat, dan keadaan terinduksi logam yang saling memengaruhi. Penelitian terdahulu umumnya hanya menyoroti satu teknik karakterisasi dan belum menghubungkan ketiga pusat emisi tersebut dengan struktur elektronik permukaan. Penelitian ini mensintesis material karbon terdoping tembaga melalui degradasi termal asam sitrat dan mempelajari pengaruh konsentrasi doping terhadap sifat fluoresensinya, dengan mengaitkan dekonvolusi spektral emisi dengan analisis struktur dan kimia permukaan. Asam sitrat dicampur dengan Cu(NO3)2·3H2O pada empat variasi massa, yaitu 0; 0,25; 0,5; dan 0,75 gram, lalu dipanaskan pada 230 °C selama 40 menit. Material kemudian dikarakterisasi dengan FTIR, XRD, spektroskopi Raman, spektroskopi fluoresensi, dan XPS. Inkorporasi tembaga terlihat dari pelebaran pita O–H dan perubahan intensitas puncak C=O pada FTIR, serta puncak Cu⁰ bertipe face-centered cubic (FCC) pada XRD yang tidak ada pada sampel tanpa doping. Pada Raman, rasio ID/IG turun dari 0,112 pada CA menjadi 0,047 pada Cu-CA 0,75, sementara ukuran domain grafitik (La) membesar. Hal ini menandakan tembaga bekerja sebagai agen pengarah struktur yang menata domain sp² menjadi lebih teratur. Dekonvolusi fluoresensi yang dikorelasikan dengan XPS memperlihatkan dominasi emisi bergeser dari keadaan intrinsik menjadi keadaan cacat pada doping menengah, lalu ke keadaan terinduksi logam pada doping tinggi. Pergeseran ini sejalan dengan menguatnya interaksi Cu–O–C. Energi ikat Cu 2p₃/₂ terendah, yaitu 932,26 eV dengan FWHM tersempit, dicapai pada Cu-CA 0,5 yang menandakan keadaan Cu⁰/Cu⁺ paling homogen, kemudian naik ke 933,04 eV pada Cu-CA 0,75. Sifat emisi material bergantung pada keseimbangan ketiga pusat emisi, sehingga konsentrasi doping tembaga dapat dipakai untuk mengontrol emisinya.
=====================================================================================================================================
Copper-doped carbon material from the thermal degradation of citric acid shows fluorescence properties with potential for optoelectronic and sensor applications. Its emission mechanism is not simple because it involves intrinsic emission (π–π*), defect states, and metal-induced states that influence one another. Earlier studies have mostly examined a single characterization technique and have not linked these three emission centers to the surface electronic structure. This study synthesizes copper-doped carbon material through the thermal degradation of citric acid and examines how doping concentration affects its fluorescence, relating the spectral deconvolution of emission to the analysis of surface structure and chemistry. Citric acid was mixed with Cu(NO3)2·3H2O at four mass variations, namely 0, 0.25, 0.5, and 0.75 g, then heated at 230 °C for 40 minutes. The material was characterized using FTIR, XRD, Raman spectroscopy, fluorescence spectroscopy, and XPS. Copper incorporation is evident from the broadening of the O–H band and the change in C=O peak intensity in FTIR, along with the face-centered cubic (FCC) Cu⁰ peaks in XRD that are absent in the undoped sample. In Raman, the ID/IG ratio drops from 0.112 in CA to 0.047 in Cu-CA 0.75, while the graphitic domain size (La) grows. This indicates that copper acts as a structure-directing agent that organizes the sp² domains into a more ordered network. Fluorescence deconvolution correlated with XPS shows the emission dominance shifting from intrinsic states to defect states at intermediate doping, and then to metal-induced states at high doping. This shift agrees with the strengthening of the Cu–O–C interaction. The lowest Cu 2p₃/₂ binding energy, 932.26 eV with the narrowest FWHM, occurs in Cu-CA 0.5, indicating the most homogeneous Cu⁰/Cu⁺ state, and then rises to 933.04 eV in Cu-CA 0.75. The material's emission properties depend on the balance among these three emission centers, so the copper doping concentration can be used to control the emission.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	asam sitrat, degradasi termal, doping tembaga, fluoresensi, material karbon, XPS, carbon material, citric acid, copper doping, fluorescence, thermal degradation, XPS
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD79.T38 Thermal analysis Q Science > QD Chemistry > QD96F56 Fluorescence spectroscopy
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Khansa Luthfia Shafannisa
Date Deposited:	31 Jul 2026 07:23
Last Modified:	31 Jul 2026 07:27
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/140588

Actions (login required)

View Item