Fisika (S2)

Permanent URI for this collection

https://repository.unpad.ac.id/handle/kandaga/276

Browse

Now showing 1 - 20 of 31

IDENTIFIKASI MATERIAL ANTROPOGENIK PADA SEDIMEN SITU CIBURUY MENGGUNAKAN SIFAT FISIKA KIMIA DAN INDEKS PENCEMARAN
(2023-08-30) MILEANI SHAFARIA; Kartika Hajar Kirana; Dini Fitriani
Danau Ciburuy merupakan danau buatan untuk pengairan sawah dan perkebunan warga. Banyaknya aktivitas manusia yang terdapat di Danau Ciburuy, diantaranya pemukiman penduduk, persawahan, peternakan, perkebunan, padatnya kendaraan, dan beberapa industri yang dapat menjadi sumber pencemar bagi danau tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi material antropogenik yang dihasilkan oleh aktivitas manusia dengan menganalisis sifat fisika dan kimia, serta perhitungan indeks pencemaran. Pengukuran sifat fisika yang telah dilakukan terdiri dari Electrical Conductivity (EC), Total Dissolved Solid (TDS), suseptibilitas magnetik, X-Ray Diffractometry (XRD), Vibrating Sample Magnetometer(parameter histeresis), Scanning Electron Microscopy and Energy- Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM-EDS). Sedangkan, pengukuran kimia dilakukan dengan menggunakan pH dan kelimpahan logam berat. Hasil sifat fisika menunjukkan bahwa rentang nilai EC, TDS, dan suseptibilitas magnetik berturut- turut adalah 30 – 790 μS/cm, 29 – 555 mg/L, 7,310 – 3431,956 ×10-8 m3/kg. Selain itu, XRD dan parameter histeresis menunjukkan bahwa sampel mengandung mineral ferrimagnetik, didominasi oleh magnetite dengan domain magnetik PSD/MD. Hasil SEM dan EDS mengidentifikasi morfologi mineral magnetik dengan bentuk yang berbeda, yaitu oktahedral dan spherule, dimana bentuk spherule mewakili keberadaan material antropogenik dalam sampel. Hasil sifat kimia ditunjukkan oleh pH dan kelimpahan logam berat. Nilai pH memiliki rentang 7,2 – 8,9, sedangkan logam berat Mn, Pb, Zn, Cd, dan Cu memiliki tingkat pencemaran yang sedang hingga sangat berat melebihi standar kualitas sedimen. Berdasarkan analisis multivariat, hasil PCA menjelaskan sifat fisik dan kimia yang saling berhubungan satu sama lain kecuali pH dan As. Hasil klusterisasi menunjukkan bahwa lokasi dengan tingkat pencemaran tertinggi berada di tengah danau dan dekat dengan pemukiman warga. Daerah tersebut memiliki tingkat pencemaran tertinggi disebabkan oleh nilai suseptibilitas magnetik dan logam berat yang tinggi, seperti Cr, Mn, Cd, dan Cu, diduga berasal dari dari limbah domestik dan emisi kendaraan.
STUDI PREPARASI LAPISAN ZnO, TiO2, DAN ZnO/TiO2 MENGGUNAKAN METODE SCREEN PRINTING BESERTA PENGUJIAN SIFAT FOTOKATALIS
(2023-11-10) INOVASARI ISLAMI; Annisa Aprilia; Lusi Safriani
Dalam penelitian ini lapisan ZnO, TiO2, dan ZnO/TiO2 disintesis dengan suhu kalsinasi rendah dan dikarakterisasi untuk mengamati sifat-sifat yang terkait dengan kinerja fotokatalisis. Sampel disiapkan dengan mencampur fase gel prekursor ZnO, serbuk TiO2 anatase, triton-x 100, dan acetylacetone untuk menghasilkan pasta yang digunakan dalam proses deposisi. Lapisan yang berasal dari pasta kemudian dibuat menggunakan metode screen printing pada substrat kaca dan dikalsinasi pada suhu 250 °C untuk memfasilitasi kristalisasi ZnO dan menghilangkan bahan tambahan lainnya. Analisis XRD mengkonfirmasi pembentukan kristal ZnO dan TiO2, meskipun derajat kristalinitasnya lebih rendah dibandingkan dalam bentuk serbuk/partikulat. Kristalinitas yang lebih rendah ini kemungkinan berasal dari sisa senyawa organik yang berasal dari pelarut ataupun surfaktan yang digunakan. Karekteristik termal diobservasi menggunakan karekaterisasi TGA/DTA dan diketahui bahwa ZnO gel prekursor sudah membentuk ZnO (kristal) pada suhu 150°C, sedangkan untuk sampel dalam bentuk pasta (yaitu sampel ZnO/TiO2) pada suhu 250°C penguapan senyawa organik belum sepenuhnya terjadi. Morfologi permukaan masing-masing sampel diamati menggunakan scanning electron microscopy (SEM), analisis Brunauer–Emmett– Teller (BET), dan pengukuran contact angle. Menariknya, kedua lapisan TiO2 dan ZnO cenderung memiliki permukaan hidrofobik, sementara ZnO/TiO2 memiliki permukaan hidrofilik. Analisis BET mengungkapkan bahwa ZnO memiliki luas permukaan spesifik tertinggi berkaitan dengan pertikel ZnO berukuran nano. Spektrum FTIR mengkonfirmasi keberadaan ikatan kimia yang sesuai dalam ZnO dan TiO2 serta bahan tambahan lainnya, seperti gugus alkil. Spektrum fotoluminesensi (PL) menunjukkan emisi biru yang terkait dengan cacat intrinsik seperti kekosongan dan interstitial Zn dan Ti pada semua sampel. Perbedaan dalam kinerja fotokatalisis antara bentuk film dan serbuk/partikulat untuk setiap material diamati dan dianalisis. Struktur, morfologi, dan karakteristik PL semua sampel dikaitkan dengan perilaku fotokatalis mereka dalam degradasi metil biru. Lapisan ZnO dan ZnO/TiO2 memiliki efisiensi fotokatalitik rendah, bahkan jika hanya menggunakan sinar UV-A. Ini disebabkan oleh struktur kristal ZnO yang kurang ideal, yang hanya berfungsi sebagai penyerap sinar UV dan tidak menghasilkan pembawa muatan bebas dengan baik. Intensitas spektrum emisi di daerah cahaya terlihat tinggi, menunjukkan rekombinasi muatan yang signifikan. Di sisi lain, lapisan TiO2 tetap efektif dengan efisiensi sekitar 93% (baik dalam adsorpsi maupun aktivitas fotokatalitik) selama penyinaran. Ini mungkin terkait dengan morfologi lapisan TiO2 yang mempengaruhi kemampuan interaksinya dengan zat pencemar. Lapisan TiO2 juga memiliki intensitas emisi yang rendah, menunjukkan rekombinasi muatan yang rendah. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa perbedaan dalam aktivitas fotokatalisis antara lapisan dan serbuk disebabkan oleh variasi dalam struktur kristal dan morfologi keduanya. Selain itu, penggunaan bahan tambahan seperti acetyl aceton, triton-x, dan DI water dalam proses pembuatan lapisan memiliki potensi untuk mengubah sifat-sifat material tersebut. Selanjutnya, suhu kalsinasi juga memiliki dampak signifikan terhadap hasil karakterisasi serta aktivitas fotokatalisis lapisan.
PEMBUATAN KOMPOSIT PVA/GO DAN PENGUKURAN PERFORMANYA SEBAGAI MEMBRAN FILTRASI UNTUK PEMURNIAN POLUTAN WARNA METHYLENE BLUE
(2023-09-14) FAUZIAH SITI AJIZAH; Fitrilawati; Norman Syakir
Proses filtrasi menggunakan membran merupakan salah satu metode fisika yang banyak dipakai untuk mengurangi kandungan zat warna sintetis dalam air limbah. Membran filtrasi berbasis polimer memiliki kelebihan karena dapat dibuat dalam skala besar dengan porositas yang dapat diatur. Polyvinyl alcohol (PVA) merupakan salah satu polimer organik sintetis yang banyak digunakan sebagai material membran karena memiliki kemampuan yang baik dalam pembentukan film. Pembentukan komposit PVA dengan nanofiller Graphene Oxide (GO) akan dapat meningkatkan kemampuan membran dalam mengurangi kandungan zat warna dalam air karena keberadaan gugus fungsi oksigen pada GO. Pada penelitian ini, dilakukan pembuatan membran komposit PVA/GO menggunakan metode solution casting dari larutan PVA dalam DI water dan dispersi GO. Untuk mendapatan membran komposit PVA/GO dengan performa baik, variasi kandungan GO dari 0% hingga 1%. Hasil karakterisasi FTIR menunjukkan letak puncak gugus fungsi yang hampir sama antara membran PVA dan membran PVA/GO(1%). Hasil karakterisasi Raman menunjukkan komposit PVA/GO memiliki puncak yang menjadi cirri khas material PVA dan material GO. Hasil karakterisasi uji tarik, memperlihatkan penambahan GO telah mampu meningkatkan sifat mekanik membran komposit PVA/GO. Selain itu, hasil uji filtrasi menunjukkan membran komposit PVA/GO yang dibuat masih memiliki permeabilitas yang relatif rendah yaitu dalam orde 10-6 darcy, namun setelah 15 menit sudah mampu mengurangi konsentrasi zat warna methylene blue (MB) dalam air hingga 89,90%.
STUDI PENGARUH SIFAT GEOMETRI REKAHAN TIGA DIMENSI TERHADAP PERMEABILITAS MENGGUNAKAN METODE LATTICE BOLTZMANN
(2023-10-03) FATIMAH AZ-ZAHRA; Irwan Ary Dharmawan; Tidak ada Data Dosen
Studi ini melakukan identifikasi pengaruh geometri terhadap estimasi permeabilitas dalam rekahan tiga dimensi menggunakan Metode Lattice Boltzmann (LBM). Rekahan memiliki bentuk yang tidak teratur dan kompleks, yang dapat signifikan mempengaruhi permeabilitasnya. Anisotropi permeabilitas penting karena mengindikasikan pengaruh perubahan orientasi rekahan terhadap sifat aliran dan transportasi fluida. Untuk menghasilkan geometri rekahan tiga dimensi menggunakan fractal Brownian motion (fBm) dengan Hurst exponent yang menggambarkan kekasaran pada permukaan (surface roughness) rekahan. Rekahan dalam studi ini memiliki celah rata-rata bervariasi, mulai dari sempit hingga lebar yang berbentuk uniform maupun non-uniform. Metode Lattice Boltzmann digunakan untuk mengestimasi permeabilitas dan menyelidiki hubungan antara permeabilitas dengan parameter geometri rekahan, seperti celah rata-rata dan kekasaran permukaan. Hasil studi ini sesuai dengan penelitian sebelumnya pada rekahan dua dimensi dan ditemukan hubungan yang jelas antara permeabilitas dan celah rata-rata. Baik pada geometri uniform maupun non-uniform, seiring dengan meningkatnya lebar celah rata-rata, nilai permeabilitas cenderung meningkat, sedangkan pada kekasaran permukaan yang lebih kasar nilai permeabilitas cenderung menurun, namun pada geometri non-uniform, data pada grafik terlihat lebih acak dan tidak teratur. Selain itu, dalam penelitian ini, cakupan investigasi juga diperluas hingga geometri rekahan asli berdasarkan data portal batuan digital. Analisis tersebut mengungkapkan bahwa geometri rekahan asli secara mendekati menyerupai geometri non-uniform, dan permeabilitasnya menunjukkan perilaku anisotropik. Selain itu, anisotropi permeabilitas dan waktu komputasi juga diselidiki, ditemukan bahwa keduanya dapat dipengaruhi oleh geometri rekahan tiga dimensi
PEMBUATAN NANOFIBER TiO2 SEBAGAI FOTOANODA PADA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)
(2023-10-03) AMALIA ROHMAH FAJARIAH; Annisa Aprilia; Lusi Safriani
Komponen penting dalam DSSC yang berkaitan dengan stabilitas dan efisiensi dari DSSC ialah fotoanoda. Titanium dioksida (TiO2) merupakan bahan semikonduktor yang biasa digunakan sebagai material fotoanoda. TiO2 memiliki celah pita lebar (3,2 eV), luas permukaan yang tinggi, tidak beracun, serta stabilitas termal dan kimia yang baik. Struktur nanofiber TiO2 menarik banyak penelitian karena memiliki rasio permukaan terhadap volume dan porositas yang tinggi, sehingga dapat digunakan sebagai fotoanoda pada DSSC. Metode electrospinning merupakan metode yang banyak digunakan untuk membuat nanofiber. Salah satu parameter electrospinning yang dapat mempengaruhi hasil nanofiber adalah tegangan yang diberikan. Pada penelitian ini, nanofiber TiO2 dibuat menggunakan metode electrospinning dengan tegangan yang bervariasi mulai dari 10 kV hingga 20 kV dan digunakan sebagai fotoanoda pada DSSC. Berdasarkan hasil SEM, semakin besar tegangan yang diberikan, diameter yang dihasilkan semakin kecil dan beads berkurang. Diameter nanofiber terkecil dihasilkan dari pemberian tegangan 20 kV sebesar 94,6 nm. Dari hasil XRD diketahui struktur TiO2 yang dihasilkan adalah anatase dan berdasarkan spektrum UV-Vis energi gap TiO2 sebesar 3,2 eV. Berdasarkan kurva karakteristik I-V, nanofiber TiO2 yang dihasilkan oleh tegangan terapan 18 kV menunjukkan efisiensi tertinggi sebesar 2,38 % dengan JSC 6,37 mA/cm2, VOC sebesar 0,74 Volt dan faktor pengisian (FF) sebesar 50,54%.
STUDI PENGARUH KEBERADAAN PORI DAN KANDUNGAN ES TERHADAP KELENTINGAN TUMBUKAN PARTIKEL DEBU KOSMIK MENGGUNAKAN SIMULASI DINAMIKA MOLEKULER
(2023-06-15) RAIHAN ALFARIDZI; Yudi Rosandi; Tidak ada Data Dosen
Proses tumbukkan antar partikel debu kosmik memiliki peranan yang penting dalam proses pembentukan planet batuan dalam skala atomik. Partikel ini memiliki komposisi yang bervariasi, yang pada umumnya diklasifikasikan sebagai silika dan es. Pada penelitian ini digunakan metode dinamika molekuler untuk melakukan simulasi tumbukan antara partikel debu berupa silika berpori dengan kandungan es dengan diameter sebesar 44 nm. Pori pada silika menyebabkan energi dari tumbukkan terdisipasi pada struktur, yang menyebabkan partikel saling berkoagulasi dan tidak memantul. Kandungan es pada silika juga menyebabkan terjadinya pemantulan antar klaster. Temperatur es pada zona tumbukan meningkat tinggi sehingga terjadi pelelehan dan evaporasi yang menjadi salah satu penyebab klaster saling memantul. Hasil penelitian ini memberikan pengetahuan mengenai peristiwa aglomerasi dari partikel es silika heterogen, yang dapat berguna untuk studi proses tumbukan debu kosmik di luar garis beku dalam sistem tata surya.
ALGORITMA MACHINE LEARNING UNTUK KLASIFIKASI SINYAL GETARAN TANAH TIGA KOMPONEN MENGGUNAKAN METODE CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORK BERDASARKAN SPEKTOGRAM KOMPOSIT
(2023-06-21) EVI FAZRIATI; Yudi Rosandi; Tidak ada Data Dosen
Getaran tanah sebagai respon alami dari dalam bumi dapat menentukan karakteristik suatu wilayah. Getaran tersebut dapat direkam dengan menggunakan metode mikrotremor tiga komponen. Kerumitan dalam proses pengolahan sinyal getaran tanah tiga komponen terutama untuk pengklasifikasian dan interpretasi memerlukan intervensi manusia. Namun, kesalahan yang dilakukan oleh manusia (human error) tidak dapat dihindari. Penelitian ini bertujuan untuk mengatasi hal tersebut dengan menggunakan algoritma machine learning yang dilatih dengan spektogram komposit dari sinyal getaran tanah tiga komponen. Algoritma yang digunakan pada penelitian yaitu Convolutional Neural network (CNN) dengan arsitektur MobileNet. Luaran yang dihasilkan dari penelitian ini dapat menjadi informasi bagi masyarakat atau pengguna untuk mengetahui perubahan-perubahan kondisi lingkungan yang terjadi.
Estimasi Permeabilitas Batuan Berpori Menggunakan Deep Learning
(2023-09-12) MUHAMMAD I'TIKAFI KHOIRUL HAQ; Irwan Ary Dharmawan; Tidak ada Data Dosen
Permeabilitas merupakan parameter penting dalam analisis sifat fisis reservoir. Dalam analisis reservoir, data yang digunakan adalah batuan digital. Perhitungan nilai permeabilitas dari batuan digital umumnya dilakukan melalui simulasi menggunakan komputasi numerik. Karena permeabilitas batuan berpori adalah parameter kompleks, waktu yang dibutuhkan untuk menghitungnya bisa berjam-jam untuk satu sampel batuan dan tergantung pada ukuran sampel yang dihitung. Dalam simulasi numerik, sering kali dilakukan simplifikasi dari persamaan yang digunakan untuk menyederhanakan perhitungan dan mengurangi waktu serta beban komputasi. Seiring perkembangan sains dan teknologi, khususnya di bidang kecerdasan buatan, dikembangkan pula metode deep learning sebagai alternatif untuk mengestimasi nilai permeabilitas batuan berpori dari sampel batuan digital. Algoritma CNN menjadi bagian dari deep learning dengan kemampuan pengenalan gambar memungkinkan identifikasi hubungan matriks-pori dari sampel batuan digital dengan nilai permeabilitasnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengestimasi permeabilitas batuan berpori dengan algoritma CNN yang dikombinasikan dengan transfer learning. Hasil penelitian ini menunjukan arsitektur DenseNet201 menjadi yang paling cocok untuk mengestimasi permeabilitas batuan berpori. Penelitian ini juga menunjukan keteraturan pola matriks-pori batuan dapat mempengaruhi kinerja model CNN. Nilai-nilai permeabilitas yang didapatkan dari estimasi CNN dihubungkan terhadap parameter porositas dan ukuran bulir serta didapatkan faktor koreksi sebesar 17.7499.
Investigasi Sifat Magnetik dan Keberadaan Quantum Critical Point (QCP) pada Bahan Eu2-xCexCuO4+α-δ Daerah Overdoped oleh Pengotor Non-Magnetik Zn
(2023-01-24) ROSALDI PRATAMA; Togar Saragi; Risdiana
Berbagai fenomena penting ditemukan pada kondisi normal state (T = 0 K) untuk bahan High-Tc Superconducting Cuprates (HTSC). Salah satu fenomena penting pada kondisi normal state pada bahan HTSC adalah keberadaan suatu titik yang memisahkan dua fasa ordered phase dan disordered phase, yang disebut dengan Quantum Critical Point (QCP). Terdapat dua cara untuk mengakses kondisi normal state, yaitu menggunakan medan magnet luar yang besar, H > Hc2 atau memberikan pengotor magnetik, seperti Ni dan Fe atau pengotor non-magnetik, seperti Zn ke sampel. Fenomena seperti mekanisme magnetik dapat dipelajari ketika pengotor ditambahkan, seperti magnetic ordering dan stripe pinning. Pada penelitian ini telah dilakukan sintesis dan karakterisasi bahan HTSC doping elektron Eu2-xCexCu1-yZnyO4+α-δ (ECCZO) pada daerah overdoped dengan x = 0,16; 0,17; 0,18 dan 0,19 dengan y = 0,005; 0,01; 0,02 dan 0,03 menggunakan metode reaksi padatan untuk menyelidiki mekanisme magnetik oleh pengotor Zn dan menyelidiki keberadaan Quantum Critical Point (QCP) berdasarkan kajian struktur kristal, sifat magnetik dan perubahan parameternya. Struktur kristal yang diperoleh dari hasil pengukuran XRD memiliki bentuk tetragonal T’ yang cocok dengan struktur kristal HTSC doping elektron secara umum. Penambahan pengotor Zn tidak menunjukkan adanya perubahan pada struktur kristal, namun terjadi penurunan pada kisi a dan kenaikan pada kisi c, volume unit sel, panjang ikatan Cu-O, dan ukuran kristalit. Hal ini menyebabkan jarak antara charge reservoir dengan lapisan konduksi semakin membesar dan berpengaruh pada menghilangnya Tc. Pengukuruan suseptibilitas menggunakan SQUID menunjukkan sifat paramagnetik pada sebagian besar sampel. Penambahan pengotor Zn berhasil membuat sampel berada pada kondisi normal state yang diindikasikan dengan menghilangnya Tc. Mekanisme magnetik oleh pengotor Zn sehingga menyebabkan hilangnya Tc selaras dengan fenomena stripe pinning yang ditandai dengan menurunnya nilai momen magnet efektif (μ_eff). Fase spin-glass oleh keteraturan stripe teramati pada sampel x = 0,15 dengan y = 0,02 pada suhu 6 – 7 K dan pada x = 0,16 pada suhu 4 – 5 K, kemudian menghilang pada x ≥ 0,17. Menghilangnya fase spin-glass pada x = 0,16 – 0,17 mengindikasikan adanya keberadaan QCP pada bahan ECCO daerah overdoped. Selain itu, indikasi adanya QCP juga teramati dari perubahan nilai momen magnet efektif (μ_eff), yaitu terjadi kenaikan nilai μ_eff pada x = 0,16 – 0,17 dan penurunan nilai μ_eff pada x > 0,17 yang menunjukkan terjadinya transisi dari keadaan ordered phase ke disordered phase.
KAJIAN PENGARUH PENERAPAN JENIS AKTIVATOR TERHADAP LUAS PERMUKAAN SPESIFIK KARBON BERPORI DAN PERFORMANYA SEBAGAI KATODA BATERAI LITHIUM SULFUR
(2023-06-27) NANA SURYANA; Otong Nurhilal; Sahrul Hidayat
Penelitian mengenai baterai Lithium ion dilakukan untuk mendapatkan densitas energi yang tinggi, biaya produksi yang rendah dan lebih ramah lingkungan. Baterai Lithium-Sulfur (Li-S) merupakan salah satu baterai yang banyak diteliti karena densitas energi yang tinggi, biaya produksi yang rendah, dan bahan baku sulfur yang melimpah di alam, serta lebih ramah lingkungan. Baterai Li-S memiliki densitas energi teoretis yang tinggi 2600Wh/kg dan kapasitas spesifik 1675 mAh/g, nilai ini sekitar 3-5 kali lipat lebih besar dari baterai Lithium ion komersial [1]. Dalam aplikasinya, baterai Li-S memiliki beberapa kelemahan terutama pada konduktivitas listriknya yang rendah (5x10-30S/cm) dan masalah ekspansi volumetrik yang besar selama proses charge-discharge akibat terbentuknya polisulfida [2][3]. Upaya untuk mengatasi kendala tersebut adalah mengikat partikel sulfur di dalam matriks karbon berpori. Pada penelitian ini, karbon berpori disintesis dari kulit kemiri melalui proses karbonisasi pada temperatur 700 oC menggunakan 3 jenis larutan aktivator yakni KOH, ZnCl2, dan H3PO4 dengan konsentrasi 0,36 M. Karbon berpori dengan activator KOH mendapatkan hasil terbaik dengan luas permukaan spesifik 681 m2/g dan konduktivitas 0,852 S/m [15]. Komposit porous carbon candlenuts shell-sulfur (PCCS-S) diperoleh dengan metode reaksi solid-state (1:2,5 w%) dan perlakuan pemanasan pada temperatur 155 oC untuk membentuk komposit PCCS-S. Komposit PCCS-S kemudian dibuat slurry dan dilapiskan pada Al-foil sehingga diperoleh lapisan elektroda dengan ketebalan 200 µm. Elektroda PCCS-S kemudian dibuat menjadi katoda baterai koin dengan logam lithium sebagai anoda. Karakterisasi charge-discharge dilakukan pada laju muatan 1 C selama 50 siklus. Karakterisasi menunjukkan bahwa kinerja baterai Li-S katoda komposit PCCS-S KOH stabil pada kapasitas spesifik 324 mAh/g setelah melalui 10 siklus pertama dengan efisiensi Coulombic rata-rata sekitar 86,8%.
Pengaruh Sistem Aerasi Nanobubble Terkendali untuk Pertumbuhan Biofilm pada Reaktor Moving Bed Biofilm dalam Mendegradasi Amonia Nitrogen Total di Recirculating Aquaculture System
(2023-08-10) PUTU AYUSTIN SURIASNI; Ferry Faizal; I Made Joni
Recirculating Aquaculture System (RAS) merupakan sistem tertutup yang meresirkulasi kembali air pada budidaya perikanan. Masalah utama pada sistem ini adalah tingginya amonia nitrogen total atau TAN (Total Ammonia Nitrogen) sehingga dibutuhkan proses penguraian menggunakan salah satu jenis biofilter yaitu Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). Untuk memenuhi ketersediaan oksigen di dalam sistem maka sistem aerasi nanobubble diaplikasikan ke dalam sistem. Sistem aerasi nanobubble memiliki ukuran bubble yang kecil sehingga transfer oksigen menjadi lebih efisien sehingga pertumbuhan biofilm menjadi lebih optimum dan efisiensi degradasi TAN yang tinggi dapat tercapai. Efektivitas bubble dalam mentransfer oksigen ditandai dengan koefisien transfer volumetrik (k_L a_((T) )) Pengujian efek nanobubble terhadap ketebalan biofilm dilakukan dengan menggunakan RAS skala laboratorium selama 5 minggu. Coarse bubble juga diaplikasikan ke dalam sistem sebagai pembanding. Dari hasil pengujian nilai k_L a_((T) ) tertinggi dicapai oleh aerasi nanobubble yaitu 0,0320 min-1 pada minggu ke 4 pengujian. Hal ini sejalan dengan tercapainya ketebalan maksimum dari aerasi nanobubble yaitu 172,88 µm. Nilai ketebalan yang dihasilkan dari nanobubble lebih tinggi jika dibandingkan dengan aerasi coarse bubble yang mencapai ketebalan maksimum sebesar 119,88 µm. Ketebalan yang lebih tinggi disebabkan oleh koloni yang terbentuk pada media biofilm dengan menggunakan aerasi nanobubble lebih banyak yaitu 293 x 107 CFU jika dibandingkan dengan coarse bubble yaitu 89 x 107 CFU. Hal ini dikuatkan oleh hasil pengukuran SEM+EDX+Mapping yang menunjukan distribusi nutrisi, oksigen, dan bakteri yang lebih merata pada permukaan media biofilm dengan perlakuan aerasi nanobubble, sehingga efisiensi degradasi TAN yang tinggi sebesar 83,33% dapat tercapai dibandingkan dengan coarse bubble yang mencapai efisiensi degradasi TAN sebesar 50%. Selain itu, degradasi TAN dipengaruhi oleh konsentrasi DO dengan rentang 4,5-7 mg/L untuk aerasi nanobubble dan 4,5-7,5 untuk aerasi coarse bubble yang dicapai dengan pengendalian on-off pompa aerasi.
UJI PENURUNAN KONSENTRASI METHYLENE BLUE DALAM AIR MENGGUNAKAN BAHAN KOMPOSIT GO/TiO2 DENGAN DAN TANPA PENYINARAN MENGGUNAKAN SINAR UV-A
(2022-07-14) JEDIJA MANONDANG AURELLIA HUTAPEA; Fitrilawati; Norman Syakir
Air memiliki peranan penting dalam kehidupan. Namun, seiring berjalannya waktu kuantitas dan kulitas air bersih mengalami penurunan. Salah satu faktor yang menyebabkan permasalahan tersebut adalah limbah pewarna yang dibuang oleh sektor industri ke lingkungan. Di antara berbagai teknologi yang digunakan untuk menghilangkan polutan zat warna, adsorpsi merupakan salah satu metode yang banyak dipelajari. Beberapa penelitian telah melaporkan bahwa GO (Graphene oxides) merupakan material adsorben yang efektif karena bahan tersebut memiliki gugus fungsi yang dapat menarik dan mengikat polutan bermuatan positif pada permukaannya. Meskipun terbukti efisien, suatu adsorben dapat mengalami kejenuhan (saturasi) saat permukaannya dipenuhi oleh polutan pewarna dan menurunkan siklus pemakaiannya. Oleh sebab itu, agar adsorben dapat terus digunakan diperlukan proses penguraian polutan pewarna pada permukaan adsorben. Telah diketahui bahwa polutan warna dapat diuraikan menjadi senyawa sederhana dengan menggunakan bahan fotokatalitik, salah satunya TiO2. Pada penelitian ini, GO dikombinasikan dengan TiO2 menggunakan metode hidrotermal dengan komposisi yang bervariasi dan dipelajari kinerja komposit GO/TiO2 terhadap penurunan kadar polutan warna Methylene blue (MB) dalam air. Dari penelitian yang telah dilakukan, keberhasilan pembentukan komposit GO/TiO2 dengan proses hidrotermal ditunjukkan dengan penurunan gugus O-H, adanya ikatan Ti-O-C di 798 cm-1 dan Ti-O-Ti di 954 cm-1 pada spektrum FTIR, keberadaan TiO2 di rentang 100-800cm-1 dan GO di 1347 dan 1598 cm-1 pada spektrum Raman, Keberadaan TiO2 yang menyelimuti lembaran GO pada gambar SEM, Adanya kandungan Ti sebesar 1,63% melalui EDS, dan munculnya 2 puncak pada daerah 248-266 nm yang berkaitan dengan GO dan pada daerah 314-316 nm yang berkaitan dengan TiO2 pada sepktrum UV-Vis. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa komposit GO/TiO2 dengan komposisi 60%:40% berhasil menurunkan konsentrasi MB akhir sebesar 0,720 mg/L pada kondisi tanpa disinari, 0,352 mg/L pada kondisi dengan disinari, dan 0,108 mg/L pada kondisi tanpa-dengan disinari. Melalui model kinetik pseudo orde 2, efisiensi kesetimbangan tertinggi dicapai oleh Komposit GO/TiO2 60%:40% dengan nilai Re=85,69% pada kondisi tanpa disinari dan Re=95,15% pada kondisi dengan disinari. Didapatkan nilai laju perubahan efisiensi (K2) oleh Komposit GO/TiO2 60%:40% sebesar 2,065x10^(-3)/menit pada kondisi tanpa disinari dan 8,18×10^(-4)/menit pada kondisi dengan disinari.
Pengujian Sifat Fotokatalitik Lapisan ZnO Rods dalam Mendegradasi Senyawa Metil BIru
(2022-08-11) NABILAH PUTRI UTAMI; Annisa Aprilia; Tidak ada Data Dosen
Aktivitas fotokatalis oleh lapisan tipis dalam mendegradasi suatu polutan sangat dipengaruh oleh kualitas morfologi lapisan. Hal tersebut berkaitan dengan pertemuan antara luas permukaan aktif katalis dengan polutan yang terkandung didalam air. Penggunaan katalis dalam bentuk lapisan memiliki keuntungan berupa kapabilitasnya dalam penggunaan berulang. Untuk meningkatkan luas permukaan lapisan katalis dilakukan penumbuhan partikel ZnO rods pada kedua sisi substrat kaca. Proses penumbuhan dilakukan menggunakan metode sol gel dengan teknik self-assembly. Berdasarkan hasil karakterisasi SEM dan XRD diperoleh struktur partikel berbentuk batangan (rods) di kedua sisi substrat dengan orientasi bidang kristal searah sumbu c (002). Variasi massa katalis yang berbeda tidak berpengaruh terhadap proses degradasi senyawa metil biru. Hal yang mempengaruhi proses degradasi adalah kualitas morfologi lapisan yang ditunjukkan dengan konstanta laju degradasi tertinggi dihasilkan oleh lapisan dengan keteraturan penjajaran rods paling baik. Penggunaan katalis pada kedua sisi substrat dapat mempercepat proses degradasi dengan peningkatan konstanta laju sebesar 72%. Efisiensi degradasi metil biru oleh lapisan ZnO pada penggunaan berulang (5x) masih diatas 80%. Hal ini menunjukkan bahwa lapisan ZnO rods memiliki stabilitas yang baik dalam proses fotokatalitik. Larutan metil biru dengan konsentrasi 6 ppm masih mampu didegradasi oleh lapisan ZnO dengan luas permukaan 21,4 cm2 (kapasitas degradasi sebesar 0,28 ppm/cm2).
PERFORMA SUPERKAPASITOR HIBRID DENGAN BAHAN ELEKTRODA LAPISAN KOMPOSIT rGO/PANi
(2022-07-14) LEVIA ANNISA FITRIANTIKA; Norman Syakir; Fitrilawati
Superkapasitor merupakan divais penyimpanan energi yang menjanjikan untuk masa depan. Performa superkapasitor bergantung pada material penyusunnya khususnya elektroda. reduced Graphene Oxide (rGO) adalah material aktif yang sangat potensial untuk elektroda superkapasitor karena memiliki luas permukaan yang tinggi. rGO terbuat dari Graphene Oxide (GO) yang telah melalui proses reduksi gugus fungsi oksigen. rGO dapat menyimpan muatan secara elektrostatis dan dapat dikompositkan dengan polimer konduktif untuk menghasilkan pseudokapasitansi sehingga transfer elektron dapat terjadi secara redoks. Polianilin (PANi) merupakan polimer konduktif yang potensial untuk elektroda superkapasitor karena kapasitansi teoritiknya yang tinggi. Terdapat 3 tipe PANi yaitu Leucomeraldine Base (LB), Emeraldine Base (EB), dan Pernigraniline Base (PB) yang bersifat isolator. Konduktivitas PANi diberikan melalui doping dari tipe EB menjadi Emeraldine Salt (ES) dengan asam protonasi seperti HCl dan H2SO4. Pada penelitian ini dilakukan uji performa superkapasitor dengan elektroda lapisan komposit rGO/PANi. PANi yang digunakan adalah tipe LB yang dilarutkan pada DMF (LB-DMF) yang kemudian di kompositkan dengan dispersi GO pada rasio massa 1:1. LB-DMF dianggap dapat merepresentasikan EB pada PANi dengan kelarutan yang baik. Dispersi komposit GO/LB-DMF dideposisi dengan metode spray coating dan disinari UV menjadi lapisan komposit rGO/LB-DMF. Lapisan komposit rGO/LB-DMF didoping dengan HCl 1 M dan dihasilkan lapisan komposit rGO/ES. Terdapat 5 variasi lapisan untuk elektroda superkapasitor yaitu lapisan rGO, lapisan LB-DMF, lapisan ES, lapisan komposit rGO/LB-DMF, dan lapisan komposit rGO/ES. Lapisan yang telah dideposisi dikarakterisasi dengan karakterisasi SEM/EDS, UV-Vis, FTIR, dan FPP. Pelat nikel digunakan sebagai current collector dengan KCl 1 M sebagai elektrolit. Superkapasitor disusun secara simetris dalam dua bentuk yaitu sandwich dan sel elektrokimia. Pengujian performa dilakukan dengan EIS dan CV. Hasil karakterisasi lapisan menunjukkan rGO membentuk lembaran multilayer dan ES membentuk struktur pori yang memudahkan ion memasuki seluruh bagian elektroda. LB-DMF mengalami peningkatan gugus quinoid sehingga merepresentasikan EB. Konduktivitas LB-DMF meningkat dari 0,043 S/m hingga 0,2 S/m setelah doping. Lapisan rGO mengalami penurunan gugus fungsi oksigen dan perbaikan struktur aromatik. Performa divais dalam bentuk sel elektrokimia menunjukkan peningkatan kapasitansi dibanding dengan divais berbahan elektroda rGO dan ES yaitu hingga 63653,63 F/kg. Energi spesifik rGO/ES memiliki nilai yang lebih tinggi dari ragone plot superkapasitor yaitu 17,32 Wh/kg. Dalam bentuk sandwich rGO memberikan penurunan resistansi internal pada komposit rGO/ES dari 309,23 Ω menjadi 12,68 Ω. Kapasitansi spesifik pada komposit rGO/ES adalah 12208,64 F/kg dan berada diantara kapasitansi bahan penyusunnya dimana pada rGO 27050,75 F/kg dan pada ES 1853,41 F/kg.
MODIFIKASI EGGSHELL MEMBRANE DENGAN GRAPHENE OXIDE UNTUK MENURUNKAN KONSENTRASI METHYLENE BLUE DALAM AIR LIMBAH MENGGUNAKAN PROSES FILTRASI
(2022-07-13) GITA MAULIDA; Fitrilawati; Norman Syakir
Filtrasi merupakan salah satu metode yang sering digunakan untuk memurnikan air limbah karena merupakan metode dinamik yang langsung menghasilkan air bersih dalam satu tahap. Dalam proses filtrasi, diperlukan suatu medium penyaring yang dikenal sebagai membran. Ada berbagai macam membran yang sering digunakan seperti nafion, poli(vinil alkohol), poli(viniliden fluorida), dan sebagainya. Membran cangkang telur atau membran eggshell (ES) merupakan salah satu membran alami (biomembrane) yang tidak larut dalam air dan memiliki luas permukaan yang tinggi. Membran ES memiliki gugus fungsi seperti hidroksil, tiol, karboksil, amino dan amida, sehingga berpotensi digunakan sebagai adsorbent untuk menghilangkan berbagai bahan kimia organik dan anorganik dalam air limbah. Namun ditemukan suatu masalah pada penggunaan membran ES untuk proses filtrasi, yaitu terjadinya fouling yang menyebabkan debit aliran pada proses filtrasi cepat berakhir. Fouling dapat dikurangi dengan proses pretreatment salah satunya dengan metode adsorpsi. Pada sisi lain, graphene oxide (GO) dikenal juga sebagai adsorbent polutan warna yang unggul pada proses adsorpsi. Pada penelitian ini dilakukan modifikasi membran ES dengan GO untuk digunakan sebagai membran pada uji filtrasi yang merupakan metode dinamik untuk pemisahan limbah warna pada proses pemurnian air. Membran ES diperoleh dari kulit telur yang direndam dalam asam asetat 15% selama 30 menit. Modifikasi membran ES ini menggunakan teknik self-assembly dengan variasi konsentrasi GO yaitu 0,25 mg/mL, 0,5 mg/mL, dan 0,75 mg/mL. Membran yang sudah dimodifikasi (membran ES-GO) kemudian digunakan sebagai filter untuk menyaring model polutan yang merupakan larutan methylene blue (MB) dengan konsentrasi 5 mg/L. Terdapat tiga variasi pengujian filtrasi membran ES-GO yaitu pengujian dengan variasi tekanan (15, 30, 45, 60) psi, pengujian dengan berbagai tipe membran ES-GO (dengan berbagai variasi konsentrasi GO), dan pengujian dengan variasi jumlah lembar membran ES-GO (1, 2) lembar. Hasil variasi tekanan pada uji filtrasi menunjukkan tekanan mempengaruhi aliran pada proses filtrasi. Tekanan 45 psi adalah tekanan yang paling optimal dari segi penurunan konsentrasi dan fluks aliran. Kehadiran GO pada membran ES telah meningkatkan kualitas permeat dari hasil filtrasi, permeat dari larutan uji MB memiliki konsentrasi yang lebih rendah dibandingkan dengan permeat hasil filtrasi menggunakan membran ES tanpa modifikasi dengan tetap mempertahankan fluks aliran yang tinggi yang artinya dapat mengurangi fouling dari filtrasi. Membran ES-GO (0,5 mg/mL) dengan jumlah satu lembar menunjukkan kinerja paling optimal pada proses filtrasi, menghasilkan koefisien rejeksi rata-rata sebesar 36,641% dan mengurangi konsentrasi MB dari 4,91 mg/L menjadi 3,53 mg/L. Hasil permeabilitas membran sebesar 2,854 x 10-3 darcy dan laju aliran filtrasi relatif konstan sekitar 5 mL/s
Investigasi Keberadaan Stripe-pinning oleh Pengotor Magnetik Ni pada Bahan Superkonduktor Doping Elektron 〖Eu〗_(2-x) 〖Ce〗_x CuO_(4+α-δ) pada Daerah Over-doped
(2024-02-01) LUCIA PATIA ROCHMAN; Togar Saragi; Risdiana
Superkonduktor dengan struktur kristal dan sifat magnetik adalah dua sifat penting dari bahan superkonduktor yang perlu dipelajari. Dengan mengganti sebagian Cu dengan pengotor magnetik Ni pada bahan High-Tc Superconductor Cuprates (HTSC) doping elektron Eu2-xCexCu1-yO4+α-δ (ECCO) akan menyelidiki pengaruh substitusi pengotor Ni pada struktur kristal, komposisi bahan, dan mekanisme magnetik yang terjadi. Dalam penelitian ini, kami memilih konsentrasi pada daerah over-doped yaitu dengan konsentrasi cerium (x) = 0.16; 0,17; 0,18 dan 0,20, dengan konsentrasi pengotor Ni sebesar y = 0,01, 0,02, dan 0,03. Struktur kristal dipelajari dengan menganalisis pola XRD, menganalisa komposisi unsur dalam sampel dengan menggunakan pengukuran XRF dan sifat magnetik dianalisis menggunakan data yang diperoleh dari pengukuran suseptibilitas. Dari hasil pengukuran XRD diperoleh bahwa parameter kisi c meningkat dari 11,8483 Å – 11,8644 Å dengan penambahan Ni. Hal ini mengindikasikan jarak antara reservoir muatan dan lapisan penghantar semakin jauh yang dapat mengakibatkan penurunan hingga menghilangnya nilai Tc. Pada hasil pengukuran XRF menunjukkan bahwa nilai x yang hampir sesuai, namun pada konsentrasi y yang didapatkan kurang sesuai dengan perhitungan. Dari hasil pengukuran suseptibilitas diperoleh bahwa sampel memiliki karakteristik paramagnetik. Nilai konstanta Curie (C) dan momen magnet relatif (nμ) meningkat terhadap penambahan Ni. Namun pada momen magnet efektif (μ_eff) dengan medan magnet aplikasi 500 Oe tidak menunjukkan perubahan yang signifikan atau hampir stabil, hal ini dapat dikaitkan dengan adanya mekanisme stripe-pinning yang disebabkan oleh adanya magnetic cluster saat bahan HTSC doping elektron ECCO ditambahkan pengotor magnetik Ni.
SINTESIS, UJI STABILITAS DAN TOKSISITAS POLYDIMETHYLSILOXANE UNTUK BAHAN PENGGANTI VITREOUS HUMOUR
(2022-09-15) ULFA FAUZIAH; Fitrilawati; Risdiana
Polydimethylsiloxane (PDMS) atau yang dikenal juga sebagai silicone oil merupakan cairan yang sering digunakan sebagai pengganti vitreous humour pada bedah vitreoretinal. PDMS komersial di Indonesia saat ini cukup sulit diperoleh dan harganya relatif mahal, sementara kebutuhan setiap tahunnya terus meningkat. Selain PDMS komersial, PDMS juga dapat diperoleh melaui proses sintesis dari monomer octamethylcyclotetrasiloxane (D4), namun di Indonesia masih sulit untuk mendapatkan monomer D4. Selain itu, PDMS juga dapat disintesis menggunakan prekursor monomer dichlorodimethylsilane (DCMS) melalui metode hidrolisis dan kondensasi suhu rendah, namun metode tersebut membutuhkan waktu yang sangat lama untuk proses polimerisasi. Pada penelitian ini dilakukan sintesis PDMS dengan menggunakan prekursor monomer DCMS menggunakan metode hidrolisis dan polimerisasi kondensasi suhu tinggi. Pada proses hidrolisis ini dilakukan variasi rasio prekursor monomer DCMS terhadap pelarut DCM dengan variasi 1:1, 1:2, dan 1:4 untuk menganalisis pengaruh rasio tersebut terhadap karakteristik, stabilitas, dan besarnya nilai yield yang dihasilkan. Pada penelitian ini berhasil disintesis PDMS pada dua jenis viskositas, yaitu viskositas menengah pada rentang 2,06-2,47 Pa.s dan viskositas tinggi pada rentang 3,01-4,09 Pa.s. Selanjutnya pada hasil PDMS dengan viskositas menengah diperoleh hasil karakterisasi lain di antaranya, hasil karakterisasi densitas pada rentang 0,96-0,97 g/mL, indeks bias pada rentang 1,4010-1,4040, dan tegangan permukaan pada nilai 21 (mN/m). Kemudian pada hasil PDMS dengan viskositas tinggi diperoleh hasil karakterisasi lain di antaranya, hasil karakterisasi densitas pada rentang 0,97-1,00 g/mL, indeks bias pada rentang 1,4034-1,4036, dan tegangan permukaan pada nilai 21 (mN/m). Selain itu, pada hasil PDMS dengan viskositas menengah maupun tinggi memiliki persentase transmitansi terhadap cahaya tampak mendekati 100% dan hasil karakterisasi FTIR menunjukkan bahwa seluruh PDMS yang disintesis memiliki serapan gugus fungsi PDMS. Karakteristik yang diperoleh tersebut memiliki nilai yang sesuai atau mendekati nilai standar karakteristik PDMS komersial dan vitreous humour. Selain memiliki karakteristik yang mirip dengan PDMS komersial dan mendekati karakteristik vitreous humour, PDMS yang berhasil disintesis juga memiliki tingkat stabilitas tinggi berdasarkan pengujian stabilitas sesuai standar WHO dengan suhu 2-8 ºC selama > 90 hari dan tidak memiliki kandungan toksisitas (non-toksik) berdasarkan uji toksisitas secara in vitro menggunakan metode HET-CAM. Rasio prekursor terhadap pelarut paling optimum dengan hasil karakteristik paling baik yaitu pada rasio 1:1.
Sintesis Kristal Tunggal Perovskite MAPbBr3 dan Sifat Transport Muatannya untuk Aplikasi Fotodetektor Sinar-X
(2022-08-22) ROSSYAILA MATSNA MUSLIMAWATI; Ayi Bahtiar; Tidak ada Data Dosen
Material perovskite methylammonium lead tri-bromide (MAPbBr3) telah menjadi perhatian dalam dekade terakhir karena sifat optoelektroniknya yang unggul untuk aplikasi fotodetektor sinar-X dengan efisiensi dan sensitivitas tinggi. Dibandingkan dengan struktur kristal polikristalin, kristal tunggal MAPbBr3 lebih sesuai untuk fotodetektor sinar-X karena sedikitnya batas butir sehingga menghasilkan sensitivitas yang besar pada fotodetektor. Selain itu, struktur kubik dan dimensi kristal yang besar sangat diperlukan untuk menyesuaikan dengan konfigurasi detektor panel datar. Dalam penelitian ini, kristal perovskite MAPbBr3 disintesis dengan menggunakan metode Anti-solvent Vapor-assisted Crystallization (AVC) pada suhu ruang menggunakan DMF sebagai pelarut dan DCM sebagai antipelarut. Laju pertumbuhan kristal dikontrol dengan memvariasikan rasio volume DCM dan larutan prekursor MAPbBr3. Ukuran kristal terbesar yang diperoleh adalah 10 mm × 10 mm ( 2 mm, disintesis dengan rasio molar MABr:PbBr2 (1,25:1) M, rasio DCM:larutan prekursor 9:3 dan volume prekursor 6 ml. Pola XRD menunjukkan bahwa perovskite MAPbBr3 memiliki struktur kristal kubik dengan konstanta kisi 5,99. Pola XRD pada kristal MAPbBr3 menunjukkan puncak difraksi pada bidang kristal (100), (200), (300) dan (400) yang menunjukkan kristal berbentuk kristal tunggal dengan arah orientasi searah sumbu-x. Puncak spektrum Raman kristal perovskite MAPbBr3 menunjukkan ikatan organik (MA+) dan anorganik (PbBr2-) dalam fase kristal kubik. Kristal dengan perbandingan molar MABr:PbBr2 (0,8:1), (1:1), (1:0,8), (1,25:1) dan (1,4:1) M memiliki spektrum Raman sama yang menunjukkan semua kristal MAPbBr3 memiliki struktur kristal kubik. Hasil pengukuran SCLC (Space Charge Limited Current), menghasilkan densitas trap (perangkap) muatan dan mobilitas elektron pada kristal tunggal MAPbBr3 yang disintesis dari perbandingan molar 1,25:1 dengan dimensi kristal 10 mm 10 mm mm berturut-turut adalah 1,48 dan 0,81 .
Studi Fenomena Magnetik pada Bahan Superkonduktor Doping Elektron 𝑬𝒖𝟐−𝒙𝑪𝒆𝒙𝑪𝒖𝑶𝟒+𝜶−𝜹 (ECCO) di Daerah Over-doped dengan Pengotor Magnetik Fe
(2023-06-15) HELMA DWI ANGGIA; Risdiana; Togar Saragi
Berbagai fenomena menarik ditemukan pada daerah over-doped untuk bahan High-Tc Superconductor (HTSC) seperti titik kritis quantum (Quantum Critical Point/QCP) di x ≈ 0,19 untuk La2-xSrxCuO4 yang ditandai dengan hilangnya spin-glass state pada doping hole dan di x ≈ 0,16 untuk Pr2-xCexCuO4 pada doping elektron. Fenomena seperti mekanisme magnetik dapat dipelajari ketika pengotor ditambahkan terutama pada sistem doping hole seperti magnetic ordering dan stripe pinning. Penambahan pengotor ini dapat menghilangkan sifat superkonduktivitas sehingga teramati sifat intrinsik material dalam kondisi normal tanpa mengubah konsentrasi doping. Dalam penelitian ini, kami menambahkan pengotor magnetik Fe pada bahan HTSC doping elektron Eu2-x+yCex-yCu1-yFeyO4+α-δ (ECCFO) pada daerah over-doped. Pengamatan fenomena magnetik dan spin-glass state dilakukan pada Ce x = 0,16; 0,17; dan 0,20 dengan pengotor Fe y = 0,005, 0,01 dan 0,03 pada setiap konsentrasi. Pengamatan QCP dilakukan pada Ce x = 0,16; 0,17; 0,18; 0,20 dan 0,21 dengan pengotor Fe y = 0,01. Material disintesis dengan metode reaksi padatan dan dikarakterisasi dengan XRD dan SQUID. Hasil karakteriasi XRD menunjukkan bahwa material memiliki struktur kristal tetragonal T’ yang sesuai dengan ECCO tanpa pengotor. Penambahan pengotor magnetik tidak mengubah struktur kristal. Adanya penambahan Fe ditandai dengan adanya perubahan parameter kisi. Untuk pengamatan fenomena magnetik, pengukuran suseptibilitas magnetik dilakukan pada temperatur 2 - 30 K. Sifat paramagnetik teramati pada sebagian besar material. Teramati sifat superkonduktivitas pada x = 0,20 dengan y = 0,01, sifat antiferromegnetik pada x = 0,20 dengan y = 0,03 serta adanya spin-glass state pada x = 0,16 dan 0,17 dengan y = 0,03. Penambahan pengotor Fe menganggu korelasi spin Cu2+ yang terlihat dari hilangnya sifat superkonduktivitas. Momen magnet efektif yang tidak bertambah dengan penambahan Fe mengindikasikan mekanisme magnetik dari ECCFO merupakan stripe pinning. Hilangnya spin-glass state diantara x = 0,17 dan 0,20 menandai adanya QCP.
Pembuatan Lapisan Komposit rGO/TiO2 dan Penggunaannya sebagai Material Aktif Elektroda Superkapsitor
(2022-07-14) NUR KHANIFAH; Fitrilawati; Norman Syakir
Reduced graphene oxides (rGO) memiliki potensi yang besar sebagai material aktif elektroda superkapasitor karena memiliki luas permukaan tinggi dan konduktivitas elektronik tinggi. Namun, akibat pengurangan gugus oksigen pada proses reduksi, lembaran rGO cenderung mengalami agregasi sehingga dapat mengurangi luas permukaan. Selain itu, superkapasitor berbasis rGO memiliki energi spesifik rendah akibat keterbatasan aksesbilitas ion. Di lain pihak, superkapasitor yang menggunakan elektroda TiO2 memiliki kapasitansi spesifik dan densitas energi tinggi. Penambahan nanopartikel TiO2 pada permukaan rGO diharapkan dapat mengurangi agregasi permukaan rGO sehingga meningkatkan sifat kapasitif. Dalam penelitian ini, dibuat komposit rGO/TiO2 menggunakan proses hidrotermal dengan variasi penambahan %massa TiO2 sebesar 0%, 40%, 50%, 60%, dan 100% pada suhu 120oC selama 24 jam. Karakteristik bahan yang disintesis dilakukan menggunakan FTIR, spektroskopi Raman, SEM/EDS, spektroskopi UV-Vis, dan four-point probe. Film tipis komposit rGO/TiO2 yang dideposisi pada permukaan pelat nikel menggunakan teknik spray coating digunakan sebagai elektroda superkapasitor. Ada dua model divais superkapasitor yang dibuat, yaitu model sel dan model sandwich. Divais model sel terdiri dari sepasang elektroda simetris rGO/TiO2 dalam elektrolit 1M KCl yang dipisahkan pada jarak 0,2 cm. Model sandwich terdiri dari sepasang elektroda simetris rGO/TiO2 yang dipisahkan oleh separator yang mengandung elektrolit 1M KCl. Performa model divais superkapasitor diukur dengan menggunakan cyclic voltammetry (CV) dan electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Hasil pengukuran FTIR menunjukkan adanya ikatan Ti-O-C dan Ti-O-Ti pada bilangan gelombang masing-masing 798 cm-1 dan 954 cm-1 yang menunjukkan adanya interaksi antara TiO2 dan rGO. Hasil spektroskopi raman menunjukkan sampel komposit memiliki puncak pada raman shift 1350 cm-1 dan 1590 cm-1 yang berkaitan dengan pita D dan pita G yang terkait dengan adanya rGO dan adanya puncak pada raman shift 100 cm-1 – 700 cm-1 yang mengindikasi adanya fase campuran anatase dan rutile pada TiO2. Hasil SEM/EDS menunjukkan adanya nanopartikel TiO2 menempel pada lembaran rGO dengan persentase atomik C dan Ti masing-masing 62% dan 5%. Hasil spektroskopi UV-Vis menunjukkan adanya puncak absorbansi pada λ = 277 nm yang terkait dengan rGO dan puncak pada λ = 317,5 nm yang terkait dengan TiO2. Komposit rGO/TiO2 yang dibuat dengan proses hidrotermal memiliki band gap 3,17 eV (40% TiO2), 3,12 eV (50% TiO2), dan 3,09 eV (60% TiO2), yang lebih kecil dari band gap TiO2. Resistivitas sampel menurun seiring dengan penambahan %massa rGO mencapai 107,82 Ωm yang diikuti dengan kenaikan konduktivitas elektronik mencapai 9,28 x 10-3 S/m. Divais model sel yang dibuat memiliki kapasitansi spesifik, energi spesifik, dan daya spesifik optimum berturut-turut sebesar 83,41 F/g, 11,58 Wh/kg, dan 3164,58 Watt/kg, yaitu yang menggunakan elektroda rGO/TiO2 (50% TiO2). Hasil EIS menunjukkan nilai Rct, Rint, dan konstanta waktu relaksasi (𝜏) superkapasitor model sel elektroda rGO/TiO2 (50% TiO2) berturut-turut sebesar 188,32 Ω, 94,00 Ω, dan 30,30 ms. Divais model sandwich memiliki nilai kapasitansi spesifik optimum 2,89 F/g, energi spesifik optimum 0,40 Wh/kg, dan daya spesifik optimum 188,86 Watt/kg, yaitu yang menggunakan elektroda rGO/TiO2 (60% TiO2). Hasil EIS menunjukkan nilai Rct, Rint, dan konstanta waktu relaksasi (𝜏) superkapasitor model sandwich elektroda rGO/TiO2 (60% TiO2) berturut-turut sebesar 0,45 Ω, 0,95 Ω, dan 0,48 ms.

Browse

Recent Submissions