Karakterisasi Material Graphene Oxide Berbahan Dasar Limbah Karbon Baterai Znc Menggunakan Kombinasi Metode Liquid-Phase Exfoliation Dan Radiasi Sinar-X

Preview : @G24-Bonifasius

Jurnal Fisika Vol.6 No.4, 2017

Penulis : Septiana Rahmawati dan Wipsar Sunu Brams Dwandaru

Fakultas Matematika & Ilmu Pengetahuan Alam, Jurusan Pendidikan Fisika, Universitas Negeri Yogyakarta

Latar Belakang

Pada era globalisasi ini, pesatnya perkembangan teknologi dan peningkatan aktivitas masyarakat berdampak terhadap banyak hal. Salah satunya adalah peningkatan konsumsi baterai pada masyarakat. Sebagai contohnya adalah penggunaan baterai untuk laptop, handphone, jam dinding, senter, kalkulator, dan lain sebagainya. Namun tanpa disadari peningkatan konsumsi baterai menyebabkan meningkatnya jumlah limbah baterai, khususnya baterai satu kali pakai atau baterai primer. Di negara Indonesia jumlah limbah baterai selalu meningkat setiap tahunnya. Berdasarkan laporan dari PT Panasonic Gobel Energi menyatakan bahwa pada tahun 2010 kapasitas produksi baterai berbasis mangan meningkat menjadi 2 juta unit per tahun (Khakim, 2014). Dengan demikian diperkirakan lebih dari 2 juta unit limbah baterai menanti di tahun-tahun berikutnya. Padahal menurut Peraturan Menteri Perindustrian Nomor 148/MISK/1985, batu baterai termasuk Bahan Berbahaya dan Beracun (B3). Namun sayangnya pengetahuan masyarakat akan bahaya limbah baterai masih sangat minim. Hal ini terlihat dari perilaku masyarakat yang enggan mendaur ulang dan lebih memilih membuang limbah baterai setelah digunakan. Baterai primer yang paling banyak digunakan adalah baterai ZnC (Khan dan Kurny, 2011). Pada penelitian ini kami memiliki ide untuk menggunakan karbon dari limbah baterai ZnC sebagai bahan dasar untuk mensintesis material GO menggunakan kombinasi metode LE dan radiasi sinar-X. GO adalah material hasil nanoteknologi yang memiliki banyak aplikasi di berbagai bidang. Sinar-X adalah radiasi elektromagnetik energi tinggi. Energi sinar-X yang tinggi ini telah dimanfaatkan dengan baik dalam bidang kedokteran. Hal ini lah yang mendasari pemikiran untuk menggunakan sinar-X dalam mensintesis material GO dengan memanfaakan energi radiasi sinar-X. Selain itu, sinar-X merupakan radiasi yang bersifat ramah lingkungan sehingga aman untuk mensintesis material GO.

TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini ditujukan untuk mensintesis material GO berbahan dasar limbah karbon baterai ZnC menggunakan kombinasi metode LE dan radiasi sinar-X berdasarkan uji UV-Vis spektrofotometer.

LANDASAN TEORI

Graphene adalah satu lapis atom karbon yang tersusun dalam bentuk kisi heksagonal menyerupai sarang lebah. Graphene menjadi sangat menarik untuk dikaji karena memiliki sifat kelistrikan, termal, dan mekanik yang luar biasa. Struktur yang unik dari graphene memberikan peningkatan sifat graphene, misalnya mobilitas pembawa yang tinggi (~10,000 cm2/Vs), efek Quantum Hall pada temperatur ruangan, transparansi optik yang baik (97.7%), luas permukaan spesifik (2630 m2/g), Modulus Young (~1 Tpa), dan konduktivitas panas yang sangat baik ~3000 W/mK (Junaidi dan Susanti, 2014). Sifat lain yang unggul dari graphene adalah keelastisan bahannya (Geim dan Novoselov, 2007). Karena perkembangannya yang luar biasa, sifat optik dan mekanik graphene memiliki potensi besar untuk digunakan dalam berbagai aplikasi (Pinto, 2014).

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari sampai April 2017 di Laboratorium Koloid Jurusan Pendidikan Fisika FMIPA UNY dan Laboratorium Kimia FMIPA UNY.

Langkah Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah (i) serbuk limbah karbon baterai,(ii) aquades, dan (iii) serbuk detergen.Sedangkan alat-alat yang digunakan adalah (i) blender,(ii) gelas ukur, (iii) gelas beker, (iv) tabung sampel, (v) stopwatch, (vi) timbangan digital, (vii) alumunium foil, (viii)pembangkit sinar-X, and (ix) spektrofotometer UV-Vis (Shimadzu UV-2550).

Proses sintesis GO dibagi menjadi 2 yaitu dengan dibantu oleh detergen dan tanpa dibantu oleh detergen.. Langkah-langkah sintesis GO yang dibantu oleh detergen adalah mencampur serbuk karbon, detergen, dan aquades menggunakan blender selama 2 menit. Selanjutnya menuangkan larutan ke dalam tabung sampel dan memberikan perlakuan radiasi sinar-X dengan variasi waktu 0 jam (tanpa radiasi), 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Kemudian mendiamkan larutan selama satu malam sebelum dilakukan pengujian UV-Vis. Pada sintesis GO tanpa dibantu oleh detergen memiliki langkah penelitian yang sama namun tidak menggunakan detergen sebagai bahan sintesis.

Taknik Analisis Data

Karakterisasi sampel hasil sintesis dilakukan menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Karakterisasi ini dilakukan dengan mengamati dan menganalisis panjang gelombang puncak-puncak yang muncul pada spektrum absorbansi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini ditujukan untuk mensintesis material GO berbahan dasar limbah karbon baterai ZnC menggunakan kombinasi metode LE dan radiasi sinar-X berdasarkan uji UV-Vis spektrofotometer. Cacah radiasi sinar-X yang dihasilkan dari pembangkit sinar-X diperoleh rata-rata sebanyak 6.276 cacah per jam. Kemudian sampel hasil sintesis dengan dibantu oleh detergen dan tanpa dibantu oleh detergen diperlihatkan pada gambar berikut. Dari Gambar 1 terlihat bahwa sampel hasil sintesis GO dengan dibantu oleh detergen memiliki warna larutan yang lebih keruh. Hal ini memberikan informasi bahwa penggunaan detergen menyebabkan warna larutan menjadi lebih keruh.Hasil sintesis GO (a) dengan dibantu oleh detergen, (b) tanpa dibantu oleh detergen.

Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 2450 merupakan jenis instrumen UV-Vis double beam. Sinar pertama melewati sampel blangko/standar pembanding, sedangkan sinar kedua melewati sampel analit atau sampel yang diuji. Karakterisasi UV-Vis untuk setiap variasi penggunaan detergen dilakukan sebanyak 2 kali yaitu menggunakan blangko yang berbeda. Blangko pertama adalah aquades dan blangko kedua adalah sampel radiasi 0 jam (tanpa radiasi). Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui kerja radiasi sinar-X pada sampel.

Hasil karakterisasi UV-Vis sampel hasil sintesis dengan dibantu oleh detergen menggunakan blangko aquades seperti pada Gambar 3. Terdapat puncak yang relatif tinggi muncul pada sekitar panjang gelombang 254 nm, 260,5 nm, dan 342 nm. Pada panjang gelombang antara 254 nm hingga 260,5 nm terjadi penurunan absorbansi akibat variasi pertambahan waktu radiasi sinar-X. Hal ini menunjukkan bahwa pertambahan waktu radiasi menyebabkan semakin banyak graphite yang tereksfoliasi sehingga lapisannya menjadi semakin tipis dan jumlah sinar yang diserap semakin sedikit.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Hasil dari penelitian ini menunjukkan

bahwa variasi waktu radiasi pada sintesis GO

berbahan dasar limbah karbon baterai ZnC

menghasilkan spektrum absorbansi dengan puncak yang mucul pada rentang panjang gelombang 227 nm sampai 262,5 nm yang merupakan karakteristik material GO. Puncak lainnya muncul pada panjang gelombang 349,5 nm sampai 356 nm yang merupakan karakteristik material CQDs. Hasil karakterisasi UV-Vis juga menunjukkan bahwa seiring pertambahan waktu radiasi terjadi penurunan absorbansi yang mengindikasikan bahwa semakin banyak graphite yang tereksfoliasi menjadi GO.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memberikan variasi waktu radiasi yang lebih banyak.. Penggunaan detergen sebaiknya diganti menggunakan surfaktan asli agar diperoleh data yang valid.

DAFTAR PUSTAKA

Rahmawati, Septiana  dan Dwandaru, Wipsar Sunu Brams. (2017). Karakterisasi Material Graphene Oxide Berbahan Dasar Limbah Karbon Baterai Znc Menggunakan Kombinasi Metode Liquid-Phase Exfoliation Dan Radiasi Sinar-X. Jurnal Fisika, vol.6, 4.