Fabrikasi Superkapasitor dengan Sifat-sifat Kapasitif Tinggi Melalui Peningkatan Antarmuka Piranti Menggunakan Nanopartikel Logam
No Thumbnail Available
Date
2012-10-24
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Dalam penelitian tahun pertama ini, telah berhasil dilakukan penumbuhan dan karakterisasi
nanopartikel logam (Platinum, Palladium dan Emas) di atas permukaan pengumpul arus
stainless steel 316L. Nanopartikel metal ini berfungsi sebagai antar muka (interface) antara
pengumpul arus dan electrode sel superkapasitor. Untuk mendapatkan kondisi optimum,
penumbuhan nanopartikel metal tersebut dilakukan dengan memvariasikan jenis dan jumlah
surfaktan, konsentrasi ascorbic acid, CTAB, larutan penumbuhan, waktu penumbuhan dan
metode penumbuhan. Karakterisasi nanopartikel metal ini dilakukan dengan menggunakan
metode SEM, EDAX dan XRD. Dari hasil riset dan kajian yang telah dilakukan, maka
diperoleh kondisi penumbuhan nanopartikel metal dengan karakteristiknya adalah sebagai
berikut ini. Nanopartikel platinum dengan kondisi penumbuhan optimum (metode multisteps
growth, konsentrasi ascorbic acid 0,2 M; konsentrasi larutan penumbuh (K2PtCl4) 1 mL
dan waktu penumbuhan berulang 5 jam + 5 jam) memiliki karaktertistik sebagai berikut:
bentuk partikelnya bulat (spherical), densitas tinggi, tumbuh merata di atas permukaan
stainless steel dan uniform, dengan ukuran partikel rata-rata adalah 24,6 – 26,8 nm).
Sedangkan nanopartikel palladium optimum yang tumbuh pada stainless steel current
collector diperoleh dengan kondisi penumbuhan sebagai berikut: penumbuhan didahului
proses mediasi /pembenihan (seed-mediated process), konsentrasi ascorbic acid 0,3M;
konsentrasi CTAB 0,1 mL; waktu penumbuhan selama 5 jam. Hasil nanopartikel palladium
yang tumbuh di atas current collector stainless steel adalah: nanopartikel tumbuh cukup
merata di permukaan stainless steel, berbentuk bulat (spherical), densitas tinggi, uniform
dengan ukuran partikel rata-rata antara 16,7 – 24,6 nm. Kehadiran/tumbuhnya nanopartikel
platinum dan palladium dibuktikan dengan hasil karakterisasi XRD dan EDAX. Unsur
platinum yang muncul pada sampel cukup dominan, dengan prosentase lebih dari 80% berat
keseluruhan unsur pada sampel. Penumbuhan nanopartikel emas dilakukan dengan
menggunakan metode seed-mediated growth (mediasi pembenihan), dengan memberi
perlakuan variasi konsentrasi HCl, CTAB, ascorbic acid, AgNO3 dan variasi waktu
penumbuhan. Kondisi optimum penumbuhan nanopartikel emas adalah konsentrasi larutan
0,5 ml HAuCl4 0,01M; 0,15 ml HCl; 0,3 ml ascorbic acid 0,1M; 20 ml CTAB 0,1M dan 0,1
ml AgNO3 10 μM. Nanopartikel emas yang tumbuh berbentuk nanorods yang memiliki
struktur FCC dengan bidang Kristal (111) dan (200) yang terjadi pada sudut 38,185° dan
44,393°. Nilai aspek ratio dari nanorod emas ini adalah 1,7 – 14,3. Namun demikian,
nanrods emas yang tumbuh memiliki densitas yang belum optimal tapi ketika waktu
penumbuhan lebih dari 2 jam, densitas nya meningkat. Untuk meningkatkan densitas
nanopartikel emas, maka penumbuhan melibatkan 2 macam surfaktan, yaitu CTAB dan
HMT. Nanopartikel emas yang terbentuk berbentuk rice-shape (bentuk biji beras) dengan
struktur FCC dengan densitas yang jauh lebih besar dan seragam.
Sifat-sifat kapasitif piranti (energy dan daya) superkapasitor yang dihasilkan setelah
penambahan antarmuka nanopartilek logam antara pengumpul arus dan elektroda karbon
akan ditinjau secara mendalam pada penelitian tahun kedua. Pengujian sifat kapasitif
superkapasitor dilakukan dengan teknik, impedant spektroskopi, cas-discas pada arus
konstan dan cyclic voltametri.