Superkapasitor Berbasis Oksida Grafena Tereduksi Dari Tempurung Kelapa Dengan Penambahan Nitrogen

Khambali, Imam (2023) Superkapasitor Berbasis Oksida Grafena Tereduksi Dari Tempurung Kelapa Dengan Penambahan Nitrogen. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01111660010003-Dissertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Bahan rGO dengan morfologi serpihan (flake) dan ukuran partikel 209 nm, telah berhasil disintesis dari tempurung kelapa tua. Tercapainya fase rGO ditunjukkan oleh 2 puncak spektra difraksi XRD masing-masing pada 22,910 dan 43,490. Hasil SEM dan TEM menunjukkan morfologi berbentuk tumpukan lapisan lapisan. Peningkatan cacat pada sampel ditunjukkan oleh spektrum Raman dengan perbandingan ID/IG = 0,85. Sintesis dengan pemanasan, sonikasi dan pengadukan lebih lanjut sampel rGO/HCl/Fe mengurangi ukuran partikel menjadi 159,1 nm sebanyak 93,4%, selanjutnya untuk sampel rGO/HCl/Fe/glukosa ukuran partikel berkurang menjadi 28,29 nm sebanyak 1,6%. Hasil penelitian ini mendapatkan sampel rGO/HCl/Fe mempunyai nilai kapasitansi spesifik 20,67 F/g. Penambahan glukosa pada sampel tesebut yakni rGO/HCl/Fe/glukosa menghasilkan peningkatan nilai kapasitansi menjadi 23,67 F/g. Upaya penambahan atom nitrogen pada sampel rGO/HCl/Fe/glukosa dengan cara bubbling menggunakan gas N2 selama 0,5 menurunkan kapasitansi menjadi 21,67 F/g. Hasil penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa semakin lama waktu bubbling N2 akan semakin menurunkan nilai kapasitansi spesifik seiring dengan penurunan luas permukaan sampel. Sampel rGO/HCl/Fe yang ditambahkan nitrogen dari cairan Amonium hidroksida (NH4OH) dapat meningkatkan nilai kapasitansi spesifik dari 20,67 F/g menjadi 24,46 F/g, namun penambahan berat campuran NH4OH lebih lanjut ke dalam sampel tersebut malah mengurangi nilai kapasitansinya. Pada sampel rGO/HCl/Fe/glukosa dengan penambahan NH4OH menunjukkan peningkatan kapasitansi spesifik menjadi 37,33 F/g, namun penambahan berat NH4OH lebih lanjut pada sampel juga menurunkan nilai kapasitansi spesifiknya. Penambahan lamanya waktu bubbling N2 dan jumlah berat NH4OH kedua sampel semakin mengurangi luas permukaan sampel. Pada sampel rGO/HCl/Fe/glukosa dengan penambahan nitrogen dari Urea ((CO(NH2)2), hasil spektra FTIR mendeteksi gugus-gugus fungsional C=N dan C–N masing-masing pada ~2400 cm-1 dan 1150 cm-1. Hasil PSA menunjukkan bahwa sampel dengan 20% urea mempunyai ukuran partikel rata-rata di bawah 100 nm dengan rentang 0,92 – 119,3 nm. Ukuran partikel ini menurun dengan penambahan berat urea ke dalam sampel sehingga menandakan peningkatan luas permukaan sampel. Peningkatan luas permukaan ini dibuktikan dengan hasil uji BET yang menunjukkan bahwa luas permukaan spesifik 156,6 m2g–1 dan 105,2 m2g–1 masing-masing untuk sampel 20% dan 50% urea. Grafik CV menunjukkan nilai kapasitansi spesifik tertinggi 72 F/g untuk sampel 20% urea dan semakin menurun untuk sampel dengan kandungan urea lebih besar. Analisis data XPES untuk nilai kapasitansi tertinggi pada sampel 20% urea, menunjukkan atom N telah masuk jaringan atom karbon dari rGO dengan adanya cacat N-piridin dan N-pirol yang masih sebanding.
================================================================================================================================
rGO material with flake morphology and particle size of 209 nm has been successfully synthesized from old coconut shells biomass. The rGO phase has been demonstrated with the results of 2 XRD diffraction spectral peaks at 22.910 and 43.490 respectively. SEM and TEM results show that the morphology of the sample is in the form of a stack of layers. Oxidation at 4000C for 5 hours increased defects in the sample as indicated by the ratio ID/IG = 0.85 from the Raman spectrum. Further synthesis by heating, sonication and stirring the rGO/HCl/Fe sample had reduced the particle size to 159.1 nm by 93.4%, then for the rGO/HCl/Fe/glucose sample the particle size decreased to 28.29 nm by 1,6%. The study found that the rGO/HCl/Fe sample had a specific capacitance value of 20.67 F/g. The addition of glucose to the rGO/HCl/Fe/glucose sample, resulted in an increase in the capacitance value to 23.67 F/g. Efforts to add nitrogen atoms to the rGO/HCl/Fe/glucose sample by bubbling using N2 gas for 0.5 reduced the capacitance to 21.67 F/g. The results of subsequent studies showed that the longer the N2 bubbling time, the specific capacitance value decreased as the sample surface area decreased. Samples of rGO/HCl/Fe added nitrogen from liquid Ammonium hydroxide (NH4OH) can increase the specific capacitance value from 20.67 F/g to 24.46 F/g, however adding the weight of the NH4OH mixture further into the sample actually reduces the value. its capacitance. In the rGO/HCl/Fe/glucose sample with the addition of NH4OH it showed an increase in specific capacitance to 37.33 F/g, however adding further weight of NH4OH to the sample also decreased the specific capacitance value. The addition of the length of N2 bubbling time and the total weight of NH4OH of the two samples further reduced the surface area of the samples. The rGO/HCl/Fe/glucose sample with the addition of nitrogen from Urea ((CO(NH2)2), the FTIR spectra results detected C=N and C–N functional groups at ~2400 cm-1 and 1150 cm-1 respectively. PSA results show that the sample with 20% urea has an average particle size below 100 nm with a range of 0.92 – 119.3 nm. The particle size will decrease with the addition of urea weight to the sample. This increase in particle size is confirmed with BET test results showing a specific surface area of 156.6 m2g–1 and 105.2 m2g–1 for 20% and 50% urea samples, respectively.The CV graph shows the highest specific capacitance value of 72 F/g for 20% urea sample and decreased for samples with higher urea content. XPES data analysis for the highest capacitance value was in the 20% urea sample, indicating that N atoms had entered the carbon atom network of rGO with the presence of comparable N-pyridine and N-pyrrole defects.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	fase rGO, ukuran partikel, luas permukaan, N-piridin, N-pirol, kapasitansi, particle size, surface area, N-pyridine, N-pyrrole, capacitance
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP994 Surface active agents.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Imam Khambali
Date Deposited:	27 Jun 2023 06:01
Last Modified:	27 Jun 2023 06:01
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/98241

Actions (login required)

View Item