Analisis Fasa dan Lebar Celah Pita Energi Karbon Pada ...
Transcript of Analisis Fasa dan Lebar Celah Pita Energi Karbon Pada ...
Analisis Fasa dan Lebar Celah Pita
Energi Karbon Pada Hasil
Pemanasan Tempurung Kelapa
Jurusan FisikaFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamInstitut Teknologi Sepuluh Nopember
Muhammad Nashrullah (1110100036)Prof. Dr. Darminto, M.Sc.
Latar Belakang
LigninSelulosa
Hemiselulosa
Karbon
Wachid, 2013
Perkasa, 2013
Turbostatik
Sylvite (KCl)
Karbon
Graphite
Konduktor Bahan Harga
Graphite powder Rp 1.200.000,- / kg
Tempurung kelapa Rp 10.000,- / karung
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. mengetahui fasa yang terbentuk dari arang hasilpemanasan serbuk tempurung kelapa dengan berbagaivariasi temperatur dan karbonisasi yang telah ditentukan.
2. mengetahui nilai lebar celah pita energi dari arang hasilpemanasan serbuk tempurung kelapa dengan berbagaivariasi temperatur dan karbonisasi yang telah ditentukan .
Tempurung Kelapa dan Arang
Bahan Komponen Kandungan
Tempurungkelapa
1. Moisture2. Volatile3. Karbon4. Abu
10,46 %67,67 %18,29 %3,58 %
Arang1. Volatile2. Karbon3. Abu
10,60 %76,32 %13,08 %
Bahan Kristal dan Amorf Zat Padat
kristal amorf
Konsep Pita Energi
konduktor semikonduktor isolator
Proses Pemanasan
Graphite dan Graphene
Graphene Oxide danReduced Graphene Oxide
METODOLOGI
Peralatan dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah borlistrik, mortar, spatula, timbangan digital, aluminiumfoil, boat crucible, tube furnace, dan kertas saring halus.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalahtempurung kelapa tua, gas inert Nitrogen (N2), danakuades.
Diagram Alir
Fasa
Lebar CelahPita Energi
pencocokan dengan pola difraksi referensi & menggunakan software Match!
regresi linier dan metode absorbance edge menggunakan software Microsoft Excel
Persamaan energi foton :Eg = hc/λ
h = konstanta Planck
0
0.5
1
1.5
0 200 400 600 800 1000
Ab
sorb
ansi
Panjang Gelombang (nm)
y = - 0,001x + 1,035R2 = 0.9999833
y = 0 λ = ...
λ
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Komposisi Unsur Bahan Dasar
UnsurPersentase
Massa (%)
Persentase
Atom (%)
Karbon (C) 51,09 58,38
Oksigen (O) 48,22 41,37
Sulfur (S) 0,13 0,06
Klorin (Cl) 0,11 0,04
Kalium (K) 0,46 0,16
Analisis Termal Bahan Dasar
DSC
TGA
T onset (oC) T endset (oC) T peak (oC) Δm (mg)
256,25 301,90 279,64 2,2641
315,81 354,31 336,53 2,8739
Analisis Fasa Hasil Uji XRD
2ϴ = 8-13o, 18-23o, 42-43o 2ϴ = 16-30o, 42-46o
2ϴ = 26o, 42o, 44o, 54o, 60o, 77o, 83o, 87o
graphite
RGO
graphite
RGO
T = 1000oC
Analisis Fasa Hasil Uji XRD
Analisis Fasa Hasil Uji XRD
atmosfer udarasekitar setelah dicuci
atmosfer udarasekitar sebelum dicuci
nitrogen
Analisis Morfologi Unsur Hasil TEM
atmosferudarasekitartanpa
pencucianT = 400oC
30 – 46 nm
10 – 20 nm
karbonisasi gas N2
T = 1000oC(Wachid, 2013)
Analisis Komposisi Unsur Hasil Ultimate
Unsur
Persentase massa (%)
Karbonisasi
nitrogen
Pemanasan di atmosfer sekitar
tanpa dicuci dengan dicuci
Karbon (C) 53,63 53,33 39,55
Hidrogen (H) 6,45 6,40 6,41
Oksigen (O) 35,57 35,17 23,31
Nitrogen (N) 0,89 1,10 1,92
Sulfur (S) 0,02 0,02 0,025
UnsurPersentase
massa (%)
Persentase
atom (%)
Karbon (C) 51,09 58,38
Oksigen (O) 48,22 41,37
Analisis Lebar Celah Pita Energi
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 200 400 600 800 1000
Ab
sorb
ansi
Panjang Gelombang (nm)
λ =1
03
5 n
m
y = - 0,001x + 1,035
y = - 0,001x + 1,0350 = - 0,001 λ + 1,0350,001 λ = 1,035λ = 1,035/0,001λ = 1035 nm
Eg = hc/λEg = 1,20 eV
No. Pemanasan / KarbonisasiTemperatur
(oC)
Lebar Celah
Pita Energi (eV)
1.Serbuk awal
tempurung kelapa- 1,20
2.
di lingkungan atmosfer
sekitar sebelum dibilas
400 0,67
600 0,33
800 0,07
1000 0,10
3.di lingkungan atmosfer
sekitar setelah dibilas
400 0,47
600 0,14
800 0,09
1000 0,08
4.di lingkungan gas inert
nitrogen
400 0,67
600 0,31
800 0,07
1000 0,09
Arang tempurung kelapahasil pemanasan
0,07 - 0,67 eV
Graphite / Graphene 0 - 0,34 eV
Reduced Graphene Oxide 0,02 - 2 eV
Bahan Lebar Celah Pita Energi (eV)
Bahan Lebar Celah Pita Energi (eV)
PbS 0,40 Si 1,11
PbTe 0,30 Ge 0,67
CdS 2,40 Sn 0,08
CdSe 1,70 GaAs 1,40
ZnS 3,60 InAs 0,33
ZnTe 2,26 InSb 1,16
Kesimpulan
1. Fasa karbon yang terbentuk dari hasil pemanasan serbuktempurung kelapa yaitu berupa struktur turbostatik yangmemiliki fasa kristal karbon cliftonite (graphite), serta fasaamorf karbon.
2. Pada sampel arang hasil karbonisasi dalam keadaan gas inertnitrogen, terdapat dua fasa impuritas yaitu fasa potassiumchlorate (KClO4) dan fasa sulfur (S11).
3. Nilai lebar celah pita energi pada sampel arang secarakeseluruhan berada dalam rentang 0,07 eV – 0,67 eV yangmasih termasuk dalam rentang bahan semikonduktor danmerupakan material reduced graphene oxide.
TERIMA KASIH