Pengembangan Material Nanokomposit PAN/ZrO2 Dengan Filler CsPbBr3 Sebagai Adsorben CO2

Muhammad, Akhdan Fadhil (2025) Pengembangan Material Nanokomposit PAN/ZrO2 Dengan Filler CsPbBr3 Sebagai Adsorben CO2. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6011231019-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (16MB) | Request a copy

Abstract

Emisi karbon dioksida (CO₂) yang terus meningkat menjadi ancaman utama perubahan iklim, sehingga dibutuhkan material adsorben baru yang efisien dan tahan terhadap kondisi ekstrem. Penelitian ini bertujuan mengembangkan nanofiber berbasis poliakrilonitril (PAN) yang dimodifikasi dengan ZrO₂ dan CsPbBr₃ sebagai material adsorben CO₂. Sintesis dilakukan melalui metode elektrospinning, diikuti perlakuan panas dari hasil DTA/TGA pada suhu 260 °C selama 30 menit. Seluruh sampel dikarakterisasi menggunakan FTIR, SEM-EDX, XRD, BET, uji tarik, dan pengujian adsorpsi CO₂. Hasil menunjukkan bahwa penambahan ZrO₂ dan CsPbBr₃ secara selektif memengaruhi diameter nanofiber, morfologi, struktur kristal, dan luas permukaan. ZrO₂ bertindak sebagai nucleating agent yang memperkecil diameter fiber dan memperbaiki struktur pori, sedangkan CsPbBr₃ berperan dalam peningkatan kapasitas adsorpsi. Perlakuan panas menyebabkan restrukturisasi termal yang meningkatkan kristalinitas dan memperluas diameter fiber secara selektif. Adsorpsi CO₂ mengikuti model kinetika Pseudo – Second – Order dan difusi intrapartikel, dengan AFM – 6A menunjukkan performa tertinggi dengan Qe signifikan yaitu 37.56 mg/g dan korelasi R2 tertinggi yaitu 0.9905. Sedangkan untuk uji tarik, sampel AFM – 4 menunjukkan hasil yang lebih baik dengan kekuatan tarik sebesar 0,85 N/mm². Terakhir, sampel dengan morfologi terbaik dimiliki oleh AFM – 3 dengan kandungan PAN dan ZrO₂ Tunggal. Kemudian, sampel dengan morfologi terbaik dimiliki oleh AFM–3 dengan kandungan PAN dan ZrO₂ tunggal. AFM – 3 juga memiliki luas permukaan yang lebih tinggi dibandingkan sampel lain yaitu 28,608 m²/g dan ukuran pori sebesar 26,68 Å. Karakterisasi BET mengonfirmasi seluruh sampel memiliki struktur mesopori bertipe IV – A (IUPAC) dengan hysteresis tipe H3, yang mengindikasikan celah pori terbuka yang ideal untuk adsorpsi CO₂. Struktur pori berupa celah terbuka (hysteresis H3) dan kristalinitas tinggi setelah pemanasan mendukung efisiensi adsorpsi. Hasil ini menunjukkan bahwa komposisi optimal PAN/ZrO₂/CsPbBr₃ berpotensi sebagai material adsorben berbasis nanoteknologi untuk mitigasi emisi CO2.
==================================================================================================================================
The continuous increase in carbon dioxide (CO₂) emissions has become a major contributor to climate change, requiring the development of new adsorbent materials that are both efficient and resistant to extreme conditions. This study aims to develop polyacrylonitrile (PAN)-based nanofibers modified with ZrO₂ and CsPbBr₃ as CO₂ adsorbent materials. The nanofibers were synthesized using the electrospinning method, followed by heat treatment determined from DTA/TGA at 260 °C for 30 minutes. All samples were characterized using FTIR, SEM-EDX, XRD, BET, tensile testing, and CO₂ adsorption tests. The results showed that the addition of ZrO₂ and CsPbBr₃ selectively affected fiber diameter, morphology, crystal structure, and surface area. ZrO₂ acted as a nucleating agent that reduced fiber diameter and improved pore structure, while CsPbBr₃ contributed to enhancing adsorption capacity. Heat treatment induced thermal restructuring that increased crystallinity and selectively broadened fiber diameter. CO₂ adsorption followed the Pseudo – Second – Order kinetic model and intraparticle diffusion mechanism, with AFM–6A demonstrating the highest performance with a significant equilibrium adsorption capacity (Qₑ) of 37.56 mg/g and the highest kinetic correlation (R² = 0.9905). In terms of tensile strength, AFM – 4 showed superior performance with a value of 0.85 N/mm². Meanwhile, AFM – 3, composed of PAN and ZrO₂ only, exhibited the most favorable fiber morphology and the highest surface area of 28.608 m²/g with a pore size of 26.68 Å. BET characterization confirmed that all samples possessed mesoporous structures classified as type IV – A (IUPAC) with H3-type hysteresis loops, indicating open slit-like pores ideal for CO₂ adsorption. The presence of slit-shaped pores (H3 hysteresis) and increased crystallinity after heat treatment supported the overall adsorption efficiency. These results suggest that the optimized PAN/ZrO₂/CsPbBr₃ composition has strong potential as a nanotechnology-based adsorbent material for future CO₂ emission mitigation strategies

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	PAN, ZrO₂, CsPbBr₃, Nanofiber, Adsorpsi CO₂, Electrospinning, Model Kinetika, Kristalinitas, Nanofiber, CsPbBr₃, Polyacrylonitrile (PAN), CO₂ Adsorption, Electrospinning, Perovskite, ZrO₂, Thermal Stability and Mechanical Properties.
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD716 Photocatalysis. T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.9.F5 Electrospinning. Nanofibers T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.9 Composite materials. Laminated materials.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 27101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Akhdan Fadhil Muhammad
Date Deposited:	30 Jul 2025 08:02
Last Modified:	30 Jul 2025 08:02
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/124218

Actions (login required)

View Item