laporan akhir penelitian multi tahun
TRANSCRIPT
Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Direktorat Jenderal Riset dan Pengembangan Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Gedung BPPT II Lantai 19, Jl. MH. Thamrin No. 8 Jakarta Pusat http://simlitabmas.ristekdikti.go.id/
PROTEKSI ISI LAPORAN AKHIR PENELITIAN Dilarang menyalin, menyimpan, memperbanyak sebagian atau seluruh isi laporan ini dalam bentuk apapun
kecuali oleh peneliti dan pengelola administrasi penelitian
LAPORAN AKHIR PENELITIAN MULTI TAHUN
ID Proposal: a3480702-fb4b-4e52-a580-a527984433e4Laporan Akhir Penelitian: tahun ke-1 dari 3 tahun
1. IDENTITAS PENELITIAN
A. JUDUL PENELITIAN
Kinerja Paduan Karbon (C-π)/Logam Orbital-d (Grafit/N-Grafena, Grafena/N-Grafena, Grafit/Fe-Grafena, Grafit/Mg-Grafena, Grafit/Mn-Grafena, Grafit/Fe-N-Grafena, Grafit/Mg-N-Grafena, Grafit/Mn-N-Grafena, Grafena/Fe-N-Grafena, Grafena/Mg-N-Grafena dan Grafena/Mn-N-Grafena) pada Sistem Elektroda Baterai Primer.
B. BIDANG, TEMA, TOPIK, DAN RUMPUN BIDANG ILMU
Bidang Fokus RIRN / Bidang Unggulan Perguruan Tinggi
Tema Topik (jika ada) Rumpun Bidang Ilmu
Material Maju
Teknologi karakterisasi material dan dukungan industri
Pengembangan material paduan
Kimia
C. KATEGORI, SKEMA, SBK, TARGET TKT DAN LAMA PENELITIAN
Kategori (Kompetitif Nasional/
Desentralisasi/ Penugasan)
Skema Penelitian
Strata (Dasar/ Terapan/
Pengembangan)
SBK (Dasar, Terapan,
Pengembangan)
Target Akhir TKT
Lama Penelitian (Tahun)
Penelitian Kompetitif Nasional
Penelitian Dasar
SBK Riset Dasar SBK Riset Dasar 3 3
2. IDENTITAS PENGUSUL
Nama, PeranPerguruan
Tinggi/ Institusi
Program Studi/ Bagian
Bidang Tugas ID Sinta H-Index
RIKSON A F SIBURIAN
Ketua Pengusul
Universitas Sumatera
UtaraKimia 5973137 5
Dr MINTO SUPENO S.Si,
M.Si
Anggota Pengusul 1
Universitas Sumatera
UtaraKimia
Menganalisis material paduan
6019731 2
Crystina Simanjuntak, S.Si
Anggota Pengusul
Universitas Sumatera
Utara-
Preparasi bahan kimia, paduan dan analisis instrumentasi.
0 0
2
3. MITRA KERJASAMA PENELITIAN (JIKA ADA)
Pelaksanaan penelitian dapat melibatkan mitra kerjasama, yaitu mitra kerjasama dalam melaksanakan penelitian, mitra sebagai calon pengguna hasil penelitian, atau mitra investor
Mitra Nama Mitra
4. LUARAN DAN TARGET CAPAIAN
Luaran Wajib
Tahun Luaran
Jenis Luaran
Status target capaian (accepted, published, terdaftar
atau granted, atau status lainnya)
Keterangan (url dan nama jurnal, penerbit, url paten,
keterangan sejenis lainnya)
1 Artikel di Jurnal Internasional Terindeks di Pengindeks Bereputasi
Accepted Case Studies in Thermal Engineering
Luaran Tambahan
Tahun Luaran
Jenis LuaranStatus target capaian (accepted, published, terdaftar atau granted,
atau status lainnya)
Keterangan (url dan nama jurnal, penerbit, url paten, keterangan
sejenis lainnya)
1 Buku referensi Terbit ber ISBN USU-Press
1 Alat peraga Telah bersertifikat Buku
5. ANGGARAN
Rencana anggaran biaya penelitian mengacu pada PMK yang berlaku dengan besaran minimum dan maksimum sebagaimana diatur pada buku Panduan Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Edisi 12.
Total RAB 3 Tahun Rp. 405,023,600
Tahun 1 Total Rp. 127,633,600
Jenis Pembelanjaan Item Satuan Vol.Biaya
SatuanTotal
Analisis Data HR Pengolah DataP (penelitian)
1 6,300,000 6,300,000
Analisis DataHR Sekretariat/Administrasi Peneliti
OB 6 625,000 3,750,000
Analisis Data Biaya analisis sampel Unit 40 375,000 15,000,000
Bahan ATK Paket 10 154,660 1,546,600
Bahan Barang Persediaan Unit 10 550,000 5,500,000
BahanBahan Penelitian (Habis Pakai)
Unit 14 3,270,500 45,787,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya seminar internasional Paket 1 3,000,000 3,000,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Publikasi artikel di Jurnal Internasional
Paket 1 20,000,000 20,000,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran
Luaran KI (paten, hak cipta dll)
Paket 1 500,000 500,000
Jenis Pembelanjaan Item Satuan Vol.Biaya
SatuanTotal
Tambahan
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya penyusunan buku termasuk book chapter
Paket 1 10,000,000 10,000,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya konsumsi rapat OH 5 350,000 1,750,000
Sewa Peralatan Obyek penelitian Unit 10 700,000 7,000,000
Sewa Peralatan Ruang penunjang penelitian Unit 10 750,000 7,500,000
Tahun 2 Total Rp. 132,240,000
Jenis Pembelanjaan Item Satuan Vol.Biaya
SatuanTotal
Analisis Data HR Pengolah DataP (penelitian)
1 3,750,000 3,750,000
Analisis DataHR Sekretariat/Administrasi Peneliti
OB 2 625,000 1,250,000
Analisis Data Biaya analisis sampel Unit 41 349,400 14,325,400
Bahan ATK Paket 2 322,000 644,000
BahanBahan Penelitian (Habis Pakai)
Unit 7 7,645,800 53,520,600
Bahan Barang Persediaan Unit 30 580,000 17,400,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya seminar internasional Paket 1 3,000,000 3,000,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Publikasi artikel di Jurnal Internasional
Paket 1 18,000,000 18,000,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Luaran KI (paten, hak cipta dll)
Paket 1 500,000 500,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya penyusunan buku termasuk book chapter
Paket 1 15,000,000 15,000,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya konsumsi rapat OH 2 250,000 500,000
Sewa Peralatan Peralatan penelitian Unit 3 750,000 2,250,000
Sewa Peralatan Obyek penelitian Unit 3 700,000 2,100,000
Tahun 3 Total Rp. 145,150,000
Jenis Pembelanjaan Item Satuan Vol.Biaya
SatuanTotal
Analisis Data HR Pengolah DataP (penelitian)
1 7,500,000 7,500,000
Jenis Pembelanjaan Item Satuan Vol.Biaya
SatuanTotal
Analisis DataHR Sekretariat/Administrasi Peneliti
OB 4 625,000 2,500,000
Analisis Data Biaya analisis sampel Unit 30 392,000 11,760,000
Bahan ATK Paket 8 66,250 530,000
BahanBahan Penelitian (Habis Pakai)
Unit 15 5,394,000 80,910,000
Bahan Barang Persediaan Unit 15 580,000 8,700,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya seminar internasional Paket 1 3,000,000 3,000,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Publikasi artikel di Jurnal Internasional
Paket 1 8,350,000 8,350,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Luaran KI (paten, hak cipta dll)
Paket 1 500,000 500,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya penyusunan buku termasuk book chapter
Paket 1 10,800,000 10,800,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya konsumsi rapat OH 2 250,000 500,000
Sewa Peralatan Ruang penunjang penelitian Unit 6 750,000 4,500,000
Sewa Peralatan Obyek penelitian Unit 8 700,000 5,600,000
6. HASIL PENELITIAN
A. RINGKASAN: Tuliskan secara ringkas latar belakang penelitian, tujuan dan tahapan metode penelitian, luaran yang ditargetkan, serta uraian TKT penelitian.
Penelitian tentang Kinerja Paduan Karbon (C-)/Logam Orbital-d (Grafit/grafena, grafena/N-grafena, grafit/Mg-grafena, grafit/Mg-N-grafena, grafena/Mg-N-grafena) pada sistem Elektroda Baterai Primer telah dilakukan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui metode penyiapan elektroda Mg/GBN dan Mg/N-GBN serta mengetahui kinerja elektrolit (NaCl) terhadap distribusi elektron pada elektroda Mg/GBN dan Mg/N-GBN sebagai anoda baterai primer berdasarkan nilai daya hantar listrik. Penelitian ini adalah penelitian eksperimen laboratorium. GBN dan N-GBN disintesis dengan metode Hummer termodifikasi, elektroda Mg/GBN dan Mg/N-GBN disintesis dengan metode impregnasi. GBN, N-GBN, Mg/GBN dan Mg/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit dikarakterisasi masing-masing menggunakan XRD, SEM-EDX dan Multimeter. Hasil penelitian menunjukkan adanya puncak 2θ = 26º lemah dan melebar pada GBN dan N-GBN, artinya GBN dan N-GBN
berhasil disintesis (data XRD). Adanya puncak pada 2θ = 43,79º menunjukkan bahwa logam Mg terdeposit pada GBN dan N-GBN, data ini juga terkonfirmasi dengan baik oleh data EDX. Pada konsentrasi Mg 1,84%/GBN dan Mg 2,26%/N-GBN setelah dipadukan elektrolit memiliki ukuran partikel terkecil masing-masing yaitu 0,337 dan 0,353 µm, sedangkan Mg 1,82%/GBN dan Mg 2,15%/N-GBN setelah dipadukan elektrolit memiliki ukuran partikel terbesar masing masing yaitu 0,481 dan 0,495 µm (data SEM). Untuk Daya Hantar Listrik (DHL), DHL tertinggi sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl terdapat pada Mg
1,86%/GBN (63,6945 dan 69,9301 µS/cm), serta Mg 2,43%/N-GBN (93,4579 dan 96,1538 µS/cm), dibandingkan dengan grafit (26,7 µS/cm) dan anoda baterai primer komersial (26,0 µS/cm). Hasil-hasil penelitian menunjukkan bahwa karakter dan kinerja Mg/GBN dan Mg/N-GBN dapat dimodifikasi oleh elektrolit NaCl, dan material-material pendukung (GBN dan N-GBN).
B. KATA KUNCI: Tuliskan maksimal 5 kata kunci.
Grafit/Mg-Grafena; Grafit/Mg-N-Grafena; Grafena/Mg-N-Grafena; elektroda; baterai primer
Pengisian poin C sampai dengan poin H mengikuti template berikut dan tidak dibatasi jumlah kata atau halaman namun disarankan seringkas mungkin. Dilarang menghapus/memodifikasi template ataupun menghapus penjelasan di setiap poin.
C. HASIL PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan secara ringkas hasil pelaksanaan penelitian yang telah dicapai sesuai tahun pelaksanaan penelitian. Penyajian dapat berupa data, hasil analisis, dan capaian luaran (wajib dan atau tambahan). Seluruh hasil atau capaian yang dilaporkan harus berkaitan dengan tahapan pelaksanaan penelitian sebagaimana direncanakan pada proposal. Penyajian data dapat berupa gambar, tabel, grafik, dan sejenisnya, serta analisis didukung dengan sumber pustaka primer yang relevan dan terkini.
Pengisian poin C sampai dengan poin H mengikuti template berikut dan tidak dibatasi jumlah kata atau halaman
namun disarankan seringkas mungkin. Dilarang menghapus/memodifikasi template ataupun menghapus
penjelasan di setiap poin.
1. Analisis X-Ray Difraction (XRD)
1.1 Anoda Baterai, Grafit, GBN, dan N-GBN
GBN dan N-GBN yang digunakan sebagai material pendukung (support material) dalam
penelitian ini disintesis dari bahan baku grafit. Analisis masing-masing kristal anoda baterai
primer (komersil), grafit, GBN, dan N-GBN dianalisis menggunakan alat Difraktometer Sinar-
X, Rigaku Smartlab 3 Kw Radiasi Cu-K digunakan (1.540598 α) untuk mengamati sampel dari
5° hingga 70° dengan kecepatan scan 2° min-1, tegangan 44 kV, dan arus 40 mA. Difraktogram
XRD dari anoda baterai primer komersil, grafit, GBN dan N-GBN ditunjukkan pada Gambar
1.
Gambar 1. Difraktogram XRD dari Anoda baterai komersil, Grafit, Grafena dan N-Grafena
Gambar 1 menunjukkan bahwa pola difraksi XRD dari anoda baterai primer komersil
terdapat puncak yang tajam dan rapat berada pada 2θ = 43°, mengindikasikan bahwa atom Zn
(101) merupakan komponen utama anoda baterai primer komersial. Adanya puncak tajam dan
sempit pada 2θ = 26,5° merupakan puncak khas C (002) dari grafit, yaitu jarak antar planar
adalah 3.33 Å [1]. Puncak yang lemah dan melebar (2θ = 26,5°) menunjukkan bahwa GBN
terbentuk. Terjadinya perubahan puncak dari difraktogram GBN ini disebabkan adanya ikatan
dari grafit teroksidasi dan masuknya oksigen ke ruang interlayer pada grafit [2]. Adanya
C. HASIL PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan secara ringkas hasil pelaksanaan penelitian yang telah
dicapai sesuai tahun pelaksanaan penelitian. Penyajian meliputi data, hasil analisis, dan capaian luaran
(wajib dan atau tambahan). Seluruh hasil atau capaian yang dilaporkan harus berkaitan dengan tahapan
pelaksanaan penelitian sebagaimana direncanakan pada proposal. Penyajian data dapat berupa gambar,
tabel, grafik, dan sejenisnya, serta analisis didukung dengan sumber pustaka primer yang relevan dan terkini.
puncak sedikit tajam dan melebar pada 2θ = 26,5° mengindikasikan bahwa struktur GBN
berinteraksi dengan N dari ammonia menghasilkan N-GBN. Data ini menjelaskan bahwa telah
dihasilkannya N-GBN yang merupakan modifikasi grafena. Hal itu ditandai dengan terjadinya
pengelupasan grafena dengan terjadinya dopan atom-atom N dari amonia kedalam struktur
grafena [3].
1.2 Mg/GBN
Selanjutnya, untuk mengetahui apakah logam Mg terdeposit di dalam GBN maka dilakukan
analisis XRD. Difraktogram XRD dari Mg/GBN ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Difraktogram Mg/Grafena Berlapis Nano (GBN)
Pola difraksi Mg/GBN menampilkan puncak karakteristik lemah dan melebar pada
2θ = 43.79º, memperlihatkan puncak Magnesium (102). Pada 2θ = 64.16º memperlihatkan
puncak Magnesium (112). Hal ini menunjukkan bahwa Mg bervalensi nol telah terdeposit di
dalam struktur GBN (Gambar 2). Bentuk puncak yang berbeda pada 2θ = 43.79º pada variasi
konsentrasi Mg/GBN menunjukkan ukuran partikel Mg berbeda pada Mg/GBN [4].
1.3 Mg/N-GBN
Elektroda Mg/N-GBN dikarakterisasi dengan XRD, untuk mengetahui bahwa atom-atom Mg
terdeposit didalam N-GBN dan mengevaluasi pengaruh variasi konsentrasi Mg pada
Mg/N-GBN. Analisis XRD dari Mg/N-GBN dengan variasi konsentrasi Mg ditunjukkan pada
Gambar 3.
0 10 20 30 40 50 60 70
Inte
nsi
ty
2 Theta (º)
Mg 1,78%/GBN
Mg 1,80%/GBN
Mg 1,82%/GBN
Mg 1,84%/GBN
Mg 1,86%/GBN
Mg 1,90%/GBN
Mg
Gambar 3. Difraktogram Mg/N-Grafena Berlapis Nano (N-GBN)
Pola difraksi Mg/N-GBN menampilkan puncak karakteristik lemah dan lebar pada
2θ = 43.79º, merupakan puncak Magnesium (102). Data ini menunjukkan bahwa Mg valensi
nol telah terdeposit di dalam N-GBN (Gambar 3). Bentuk puncak Mg pada berbagai variasi
konsentrasi Mg pada Mg/N-GBN berbeda, hal itu mengindikasikan bahwa ukuran partikel Mg
didalam Mg/N-GBN bervariasi [5]. melaporkan bahwa ukuran partikel Mg di dalam N-GBN
bervariasi pada setiap konsentrasi Mg/GBN.
2. Analisis SEM-EDX
Analisa SEM dilakukan pada Grafit, GBN, N-GBN serta Mg/GBN dan Mg/N-GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl.
2.1 Grafit
Analisis permukaan dari grafit dilakukan dengan meenggunakan SEM. Data SEM dari
grafit ditunjukkan pada Gambar 4.
0 10 20 30 40 50 60 70
Inte
nsi
ty
2 Theta (º)
Mg 2,05%/N-GBN
Mg 2,13%/N-GBN
Mg 2,15%/N-GBN
Mg 2,17%/N-GBN
Mg 2,26%/N-GBN
Mg 2,43%/N-GBN
Mg
a. Perbesaran 500 × b. Perbesaran 1000 ×
c. Perbesaran 3000 ×
Gambar 4. Foto SEM dari grafit pada berbagai perbesaran a. 500 ×; b. 1000 × dan c. 3000 ×
Gambar 4 menunjukkan permukaan Grafit yang bertumpuk, padatan, berbentuk
serpihan (flakes) dan rapat dari tumpukan-tumpukan struktur heksagonal (Gambar 4 a). Hal itu,
semakin jelas terlihat pada perbesaran 500 dan 1000 × (Gambar 4 b dan c). Data SEM grafit
memperlihatkkan bahwa struktur grafit disusun oleh tumpukan struktur heksagonal mirip
grafena dan struktur yang sangat rapat (dense). Hal itu merupakan ciri khas dari struktur grafit
[6]. Hasil kelimpahan elemen dari grafit dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kelimpahan elemen grafit dengan EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 75,21
8 O Oksigen 21,26
13 Al Alumunium 1,33
14 Si Silikon 2,20
Sum 100
Data hasil EDX dari grafit yang diukur, terlihat bahwa grafit didominasi oleh atom C
(75,21 % b/b), karena struktur grafit disusun oleh ikatan-ikatan atom karbon. Adanya unsur-
unsur lain seperti O, Al dan Si, mengindikasikan bahwa grafit yang digunakan bukan
merupakan grafit murni, namun masih dapat digunakan sebagai bahan baku untuk mensintesis
grafena
2.2 Grafena Berlapis Nano (GBN)
Data SEM dari GBN ditunjukkan pada Gambar 5.
.
a. Perbesaran 500 × b. Perbesaran 1000 ×
c. Perbesaran 3000 ×
Gambar 5. Foto SEM dari GBN pada berbagai perbesaran a. 500 ×; b. 1000 × dan c. 3000 ×
Permukaan GBN sangat berbeda dengan grafit (Gambar 5a, b dan c). Struktur GBN tampak
seperti lembaran dan tidak tampak stuktur heksagonal, artinya GBN berhasil disintesis. Pada
perbesaran 1000 × (Gambar 5b), ukuran partikel yang lebih kecil dan permukaan yang lebih
berkerut dibandingkan pada permukaan grafit. Pada lembaran grafena ini tersusun secara tidak
teratur dengan lapisan yang tipis. Berdasarkan pada hasil analisis SEM, GBN yang dihasilkan
belum berlapis tunggal, hal ini dapat dilihat pada perbesaran 3000 × yang menunjukkan bahwa
adanya penumpukan yang lebih halus dan permukaan yang tidak seragam. Elemen penyusun
GBN yang dihasilkan dikonfirmasi dengan data EDX (Tabel 2).
Tabel 2 Kelimpahan elemen GBN dengan EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 75,88
8 O Oksigen 8,64
13 Al Alumunium 7,5
16 S Sulfur 4,62
19 K Kalium 3,36
Sum 100
Data hasil EDX dari GBN yang diukur, terlihat bahwa atom C dalam GBN (75,88 %
b/b) mengalami kenaikan dibandingkan dengan grafit.
2.3 N-Grafena Berlapis Nano (N-GBN)
SEM digunakan untuk mengkarakterisasi morfologi N-GBN, sekaligus untuk
mengetahui pengaruh penambahan N kedalam struktur GBN, untuk menghasilkan N-GBN
(Gambar 6).
a. Perbesaran 500 × b. Perbesaran 1000 ×
c. Perbesaran 3000 ×
Gambar 6. Foto SEM dari N-GBN
Pada permukaan N-GBN dengan perbesaran 100, 500 dan 3000 × menunjukkan
permukaan N-GBN tampak sangat berbeda dari GBN, dimana permukaannya tampak lebih
terbungkus dibandingkan GBN (Gambar 6). Artinya, atom-atom N berinteraksi dengan struktur
GBN [7]. Untuk melihat atom N berinteraksi dengan struktur GBN dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Kelimpahan elemen N-GBN dengan EDX
Number Element Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 56,87
8 O Oksigen 32,9
25 Mn Mangan 4,31
7 N Nitrogen 2,72
13 Al Alumunium 1,88
19 K Kalium 0,57
16 S Sulfur 0,47
11 Na Natrium 0,28
Sum 100
Data hasil EDX dari N-GBN menunjukkan adanya atom N (2,72%) pada N-GBN,
mengidentifikasikan bahwa N-GBN terbentuk (Tabel 3). Hal tersebut mengidikasikan bahwa
terjadinya interaksi antara C dan N akibat efek N-dopan dimana N dapat menyumbangkan
elektronnya ke dalam struktur grafena [8].
2.4 Mg/GBN
Untuk mengetahui pengaruh persentase berat Mg terhadap ukuran partikel Mg yang
terdeposit didalam GBN pada elektroda Mg/GBN, maka dilakukan analisis SEM. Foto SEM
dari Mg/GBN ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7. SEM dari Mg /GBN
Analisa SEM pada perbesaran 1 µm menunjukkan bahwa terdapat lembaran-lembaran
tipis yang di atasnya tampak partikel-partikel Mg yang menempel pada lapisan tipis tersebut
(Gambar 7). Berikut jumlah kelimpahan atom dari masing-masing unsur pada Mg GBN (Tabel
4).
Tabel 4. Kelimpahan Elemen GBN dengan EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 62,02
8 O Oksigen 37,37
12 Mg Magnesium 0,61
Sum 100
Tabel 4 menunjukkan dengan jelas bahwa Mg terdeposit dengan baik didalam GBN.
2.5 Elektrolit Natrium Klorida (NaCl)
Untuk dapat mengkarakterisasi morfologi elektrolit NaCl dilakukan analisa SEM
sehingga dapat melihat dengan jelas permukaan elektrolit NaCl pada Gambar 8.
a. Perbesaran 500 × b. Perbesaran 2500 ×
Gambar 8. Foto SEM dari Elektrolit NaCl pada berbagai perbesaran a. 500 x dan b. 2500 x
Pada permukaan elektrolit NaCl pada perbesaran 500 dan 2500× menunjukkan
permukaan elektrolit NaCl tampak sangat menyerupai bentuk kubus tidak beraturan. Untuk
melihat elemen penyusunnya dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Kelimpahan elemen Elektrolit NaCl dengan EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
11 Na Natrium 31,32
17 Cl Klorida 68,68
Sum 100
Berdasarkan hasil data analisa EDX elektrolit NaCl bahwa elektrolit tersebut didominasi oleh
elemen Na Sebanyak 31,32% b/b dan Cl sebanyak 68,68% b/b.
2.6. Mg 1,78%/GBN
Untuk mengetahui pengaruh persentase berat Mg terhadap ukuran partikel Mg yang
terdeposit didalam GBN pada elektroda Mg/GBN, maka dilakukan analisis SEM. Foto SEM
dari Mg 1,78 %/GBN ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Foto SEM dari Mg 1,78%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Berdasarkan Analisa SEM pada perbesaran 1 µm menunjukkan bahwa terdapat
lembaran-lembaran tipis yang di atasnya tampak partikel-partikel Mg yang menempel pada
lapisan tipis tersebut (Gambar 9). Berikut jumlah kelimpahan atom dari masing-masing unsur
pada Mg 1,78%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl (Tabel 6).
Tabel 6. Kelimpahan Elemen Mg 1.78%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 62,02
8 O Oksigen 37,37
12 Mg Magnesium 0,61
Sum 100
Tabel 6 menunjukkan dengan jelas bahwa Mg terdeposit dengan baik di dalam GBN
dengan banyaknya elemen C sebesar (0,61% b/b). Selanjutnya, dilakukan analisis perhitungan
ukuran partikel Mg pada Mg 1,78%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran
partikel dapat ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Histogram ukuran partikel Mg 1,78%/GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata parikel Mg pada Mg 1,78%/GBN
dengan penambahan elektrolit NaCl adalah 0,367 µm.
2.7 Mg 1,80%/GBN
Ukuran partikel Mg pada Mg 1,80%/GBN dihitung dengan analisa SEM (Gambar 11).
5.33
18.67
24 23.33
16.67
8.67
3.33
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 1,78% / GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,367 µm
Gambar 11. Foto SEM dari Mg 1,80%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Adanya spot putih pada permukaan GBN mengindikasikan bahwa magnesium
terdeposit di dalam permukaan GBN (Gambar 11). Kelimpahan dari masing-masing unsur pada
Mg 1,80%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Kelimpahan Elemen Mg 1,80%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 51,48
8 O Oksigen 47,07
12 Mg Magnesium 1,45
Sum 100
Tabel 7 memperlihatkan bahwa Mg terdeposit di dalam GBN sebanyak (1,45% b/b).
Data tersebut menunjukkan bahwa atom Mg terdeposit dengan baik pada Mg 1,80%/GBN.
Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada Mg 1,80%/GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12. Histogram ukuran partikel Mg 1,80%/GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata partikel Mg pada Mg 1,80%/GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl adalah 0,352 µm.
2.8 Mg 1,82%/GBN
Ukuran partikel Mg pada Mg 1,82%/GBN dihitung dengan analisa SEM (Gambar 13).
Gambar 13. Foto SEM dari Mg 1,82%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Berdasarkan (Gambar 13) terlihat dengan jelas bahwa logam Mg terdeposit secara
menyebar ditandai dengan adanya spot putih yang terdistribusi di dalam permukaan GBN.
16.67 15.33
20 18.6716.67
5.33 4.671.33 1.33
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 1,80% / GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,352 µm
Berikut jumlah kelimpahan atom dari masing-masing unsur pada Mg 1,82%/GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 4.7.
Tabel 8. Kelimpahan Elemen Mg 1.82%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 46,68
8 O Oksigen 51,39
12 Mg Magnesium 1,39
Sum 100
Berdasarkan (Tabel 8) banyaknya Mg yang terdeposit di dalam GBN sebanyak (1,39%
b/b). Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada Mg 1,82% /GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel ditunjukkan pada gambar 14.
Gambar 14. Histogram Ukuran Partikel Mg 1,82%/GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata partikel Mg pada Mg 1,82%/GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl dalah 0,481 µm.
2.9 Mg 1,84%/GBN
6.6710
18.67
106.67
26.67
14
2 2.66 2.66
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 1,82% / GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,481 µm
Ukuran partikel Mg pada Mg 1,84%/GBN dihitung dengan analisa SEM (Gambar 15).
Gambar 15. Foto SEM dari Mg 1,84%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Gambar 15 mengindikasikan bahwa Mg pada Mg 1,84%/GBN terdeposit di dalam
GBN, dimana ukuran partikelnya terlihat dengan jelas tidak seragam dan permukaannya yang
berlapis dengan perbesaran 1 µm. Berikut jumlah kelimpahan atom dari masing-masing unsur
pada Mg 1,84%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9 Kelimpahan Elemen Mg 1.84%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 44,77
8 O Oksigen 54,03
12 Mg Magnesium 1,20
Sum 100
Tabel 9 memperlihatkan intensitas banyaknya logam Mg pada Mg 1,84%/GBN sebesar
(1,20% b/b). Hal ini membuktikan bahwa Mg dapat terdeposit dengan baik di dalam struktur
permukaan GBN.
Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada Mg 1,84% /GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel ditunjukkan pada gambar 16.
Gambar 16. Histogram Ukuran Partikel Mg 1,84%/GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata partikel Mg pada Mg 1,84%/GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl adalah 0,337 µm.
2.10 Mg 1,86%/GBN
Ukuran partikel Mg pada Mg 1,86%/GBN dihitung dengan analisa SEM (Gambar 17).
Gambar 17. Foto SEM dari Mg 1,86%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Pada gambar diatas (Gambar 4.18) terlihat jelas bahwa adanya lembaran grafena yang
berlapis-lapis dan spot putih menempel pada permukaan grafena. Berikut jumlah kelimpahan
16.6720 21.33
16.66
10.678
4.672
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 1,84% / GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,337 µm
atom dari masing-masing unsur pada Mg 1,86%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat
dilihat pada Tabel 10.
Tabel 10. Kelimpahan Elemen Mg 1.86%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan
EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 45,47
8 O Oksigen 52,86
12 Mg Magnesium 1,67
Sum 100
Tabel 10 terlihat bahwa kandungan elemen C sebesar (1,67% b/b). Hal ini
mengindikasikan bahwa Mg terdeposit di dalam GBN. Selanjutnya dilakukan analisis
perhitungan partikel Mg pada Mg 1,86%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl. Analisis
ukuran partikel ditunjukkan pada Gambar 18.
Gambar 18. Histogram Ukuran Partikel Mg 1,86%/GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata partikel Mg pada Mg 1,86%/GBN dengan
penambahan elekrtolit NaCl adalah 0,339 µm.
8.67
20
27.33
22.67
6.67 5.33 4.672 2.66
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 1,86% / GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,339 µm
2.11 Mg 1,90%/GBN
Ukuran partikel Mg pada Mg 1,90%/GBN dihitung dengan analisa SEM (Gambar 19).
Gambar 19. SEM dari Mg 1,90%/GBN dengan penambahan elektrolit NaCl
Analisis SEM berdasarkan (Gambar 19) memperlihatkan pada perbesaran 1 µm
menunjukkan bahwa spot putih yang tersebar pada permukaan di dalam GBN mengindikasikan
bahwa Mg pada Mg 1,90%/GBN dapat terdeposit. Berikut jumlah kelimpahan atom dari
masing-masing unsur pada Mg 1,90%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat
pada Tabel 11.
Tabel 11. Kelimpahan Elemen Mg 1.90%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan
EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 62,02
8 O Oksigen 37,37
12 Mg Magnesium 0,61
Sum 100
Tabel 11 dapat terlihat bahwa banyak Mg yang terdeposit pada Mg 1,90%/GBN
sebanyak (0,61% b/b). Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada Mg 1,90%
/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel ditunjukkan pada Gambar
20.
Gambar 20. Histogram Ukuran Partikel Mg 1,90%/GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata partikel Mg dari Mg 1,90%/GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl dalah 0,371 µm. Dari analisis histogram di atas, maka diperoleh
ukuran partikel Mg dengan variasi konsentrasi di dalam GBN sesudah ditambahkan elektrolit
NaCl dapat dilihat pada Tabel 12.
Tabel 12. Ukuran Partikel Mg dengan variasi konsentrasi di dalam GBN sesudah dipadukan
elektrolit NaCl.
No [Mg] Ukuran Partikel Mg (µm)
1 1,78 % 0,367
2 1,80 % 0,352
3 1,82 % 0,481
4 1,84 % 0,337
5 1,86 % 0,339
6 1,90 % 0,371
Untuk memudahkan melihat hubungan antara ukuran partikel Mg dengan variasi
konsentrasi dapat dilihat pada Gambar 21.
14.6718.67
21.33
16
8 8 6.674
2 0.66
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 1,90% / GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,371 µm
Gambar 21. Ukuran Partikel Mg dengan variasi konsentrasi Mg di dalam GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl
Grafik di atas menunjukkan bahwa pada konsentrasi Mg 1,78-1,80%/GBN ukuran
partikel Mg turun, lalu naik secara signifikan pada Mg 1,82%/GBN, dan turun secara signifikan
pada Mg 1,84%/GBN serta naik secara perlahan sampai Mg 1,90%/GBN. Sehingga dari
(Gambar 21) memperlihatkan bahwa Mg 1,82%/GBN memiliki ukuran partikel tertinggi yaitu
0,481 µm dan Mg 1,84%/GBN memiliki ukuran partikel terkecil yaitu 0,337 µm. Hal ini
disebabkan banyaknya atom Magnesium di dalam GBN serta pengaruh paduan elektrolit NaCl
yang masing-masing berbeda sehingga ukuran partikel juga berbeda-beda.
2.12 Mg 2,05%/N-GBN
Berikut untuk melihat morfologi permukaan N-GBN yang sudah didepositkan logam
Mg kedalamnya pada Mg 2,05%/GBN dapat dilihat pada Gambar 22.
1.76 1.78 1.80 1.82 1.84 1.86 1.88 1.90 1.920.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
Uk
ura
n P
art
ikel
Mg
(µ
m)
[Mg / GBN] (%)
Ukuran Partikel Mg (µm)
0,367 (µm)
0,352 (µm)
0,481 (µm)
0,337 (µm)
0,339 (µm)
0,371 (µm)
Gambar 22. Foto SEM dari Mg 2,05%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Berdasarkan morfologi dengan Analisa SEM menunjukkan bahwa terdapat lembaran-
lembaran tipis yang di atasnya tampak partikel-partikel yang menempel berupa spot putih pada
lapisan tersebut (Gambar 4.23). Berikut jumlah kelimpahan atom dari masing-masing unsur
pada Mg 2,05%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 13.
Tabel 13. Kelimpahan Elemen Mg 2,05%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan
EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 44,67
8 O Oksigen 54,30
12 Mg Magnesium 1,03
Sum 100
Dari (Tabel 13) terlihat bahwa logam Mg terdeposit di dalam GBN pada Mg 2,05/GBN
sebanyak (1,03% b/b), namun banyaknya elemen N pada N-GBN tidak terlihat hal ini
dimungkinkan terjadinya proses atomisasi yang terlalu cepat pada elemen N sehingga belum
sempat terdeteksi oleh detektor . Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada
Mg 2,05%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel dapat
ditunjukkan pada Gambar 23.
Gambar 23. Histogram Ukuran Partikel Mg 2,05%/N-GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata parikel Mg pada Mg 2,05%/N-GBN
sesudah dipadukan elektrolit NaCl adalah 0,429 µm.
2.13 Mg 2,13%/N-GBN
Pada Mg 2,13%/N-GBN dapat dibuktikan bahwa Mg terdeposit di dalam N-GBN
melalui analisa SEM yang terlihat pada Gambar 24.
Gambar 24. Foto SEM dari Mg 2,13%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Berdasarkan (Gambar 24) terlihat permukaan N-GBN lebih tidak teratur dibandingkan
GBN namun dapat terlihat jelas spot-spot yang menempel pada lembaran N-GBN yang
6.67
21.33 20.6616.67
6.673.33
10.676.67
4 3.33
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 2,05% / N-GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,429 µm
menyebar ini mengindikasikan juga bahwa Mg terdeposit di dalam N-GBN. Berikut jumlah
kelimpahan atom dari masing-masing unsur pada Mg 2,13%/N-GBN sesudah dipadukan
elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 14.
Tabel 14. Kelimpahan Elemen Mg 2,13%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan
EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 55,32
8 O Oksigen 44,21
12 Mg Magnesium 0,47
Sum 100
Dari hasil data analisis EDX pada (Tabel 14) adanya intensitas pada Mg dengan kelimpahan
elemen sebanyak (0,47% b/b). Hal ini mengindikasikan bahwa Mg terdeposit di dalam
N-GBN.
Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada Mg 2,13%/N-GBN
sesudah dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel dapat ditunjukkan pada Gambar
25.
Gambar 25. Histogram Ukuran Partikel Mg 2,13%/N-GBN
8.67 8
12.6715.33
13.3315.33
128.67
5.33
0.67
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 2,13% / N-GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,491
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata parikel Mg pada Mg 2,13%/N-GBN
sesudah dipadukan elektrolit NaCl adalah 0,491 µm.
2.14 Mg 2,15%/N-GBN
Pada Mg 2,15%/N-GBN dapat dibuktikan bahwa Mg terdeposit di dalam N-GBN
melalui analisa SEM yang terlihat pada Gambar 26.
Gambar 26. Foto SEM dari Mg 2,15%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Berdasarkan (Gambar 26) adanya lingkaran merah menunjukkan spot-spot putih yang
menempel pada permukaan N-GBN yang lebih terbungkus dibandingkan GBN serta partikel
kecil menyebar di permukaannya. Berikut jumlah kelimpahan atom dari masing-masing unsur
pada Mg 2,15%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 15.
Tabel 15. Kelimpahan Elemen Mg 2,15%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan
EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 65,31
8 O Oksigen 34,22
12 Mg Magnesium 0,47
Sum 100
Adanya intensitas kelimpahan Mg pada Mg 2,15%/N-GBN sebanyak (0,47% b/b)
berdasarkan pada (Tabel 15). Hal ini mengindikasikan bahwa Mg berhasil terdeposit di dalam
N-GBN. Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada Mg 2,15%/N-GBN
dengan sesudah dipadukan NaCl. Analisis ukuran partikel dapat ditunjukkan pada Gambar 27.
Gambar 27. Histogram Ukuran Partikel Mg 2,15%/N-GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata parikel Mg pada Mg 2,15%/N-GBN
sesudah dipadukan elektrolit NaCl adalah 0,495 µm
2.15 Mg 2,17%/N-GBN
Agar dapat melihat dengan jelas bahwa Mg terdeposit di dalam N-GBN dapat dilakukan
analisa SEM pada Mg 2,17%/N-GBN pada Gambar 28.
Gambar 28. Foto SEM dari Mg 2,17%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
4.67 4
12
2420
16.67
84.67
2.66 3.33
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 2,15% / N-GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,495 µm
Gambar 28 menunjukkan analisa SEM pada perbesaran 1 µm menunjukkan bahwa
terdapat di atasnya partikel-partikel yang menempel pada lapisan tipis tersebut. Berikut jumlah
kelimpahan atom dari masing-masing unsur pada Mg 2,17%/N-GBN sesudah dipadukan
elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 16.
Tabel 16 Kelimpahan Elemen Mg 2,17%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan
EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 53,86
8 O Oksigen 45,49
12 Mg Magnesium 0,65
Sum 100
Berdasarkan data (Tabel 16) terlihat adanya intensitas elemen Mg yang terdeposit pada
Mg 2,17%/N-GBN sebanyak (0,65% b/b). Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel
Mg pada Mg 2,17%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel dapat
ditunjukkan pada Gambar 29.
Gambar 29. Histogram Ukuran Partikel Mg 2,17%/N-GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata parikel Mg pada Mg 2,17%/N-GBN
sesudah dipadukan elektrolit NaCl adalah 0,404 µm.
11.3314 13.33
21.33
15.33 14.67
7.33
1.34 0.67 0.67
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 2,17% / N-GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,404 µm
2.16 Mg 2,26%/N-GBN
Agar dapat melihat dengan jelas bahwa Mg terdeposit di dalam N-GBN dapat dilakukan
analisa SEM pada Mg 2,26%/N-GBN pada gambar 30.
Gambar 30. Foto SEM dari Mg 2,26%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Dapat terlihat dengan jelas adanya spot-spot putih yang berada pada morfologi
N-GBN yang lapisannya bertumpuk dan tidak teratur pada perbesaran 1 μm. Berikut jumlah
kelimpahan atom dari masing-masing unsur pada Mg 2,26%/N-GBN sesudah dipadukan
elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 17.
Tabel 17. Kelimpahan Elemen Mg 2,26%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan
EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 52,12
8 O Oksigen 47,34
12 Mg Magnesium 0,54
Sum 100
Dari (Tabel 17) terlihat adanya elemen Mg sebanyak (0,54% b/b). Hal ini
mengindikasikan bahwa Mg telah berhasil terdeposit di dalam N-GBN.
Selanjutnya dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada Mg 2,26%/N-GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel dapat ditunjukkan pada Gambar 31.
Gambar 31. Histogram Ukuran Partikel Mg 2,26%/N-GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata parikel Mg pada Mg 2,26%/N-GBN
sesudah dipadukan elektrolit NaCl adalah 0,353 µm.
2.17 Mg 2,43%/N-GBN
Agar dapat melihat dengan jelas bahwa Mg terdeposit di dalam N-GBN dapat dilakukan
analisa SEM pada Mg 2,43%/N-GBN pada Gambar 32.
Gambar 32. Foto SEM dari Mg 2,43%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Berdasarkan pada (Gambar 32) dapat terlihat juga bahwa masih ada partikel spot putih
yang menempel disekitar permukaan N-GBN. Berikut jumlah kelimpahan atom dari masing-
14.67
26.67
12.67
20
9.337.33
3.33 2.67 1.33 2
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 2,26% / N-GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,353 µm
masing unsur pada Mg 2,43%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat pada
Tabel 18.
Tabel 18. Kelimpahan Elemen Mg 2,43%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dengan
EDX
Number
Element
Element
Symbol
Element
Name
Weight
Concentration element (%)
6 C Karbon 55,71
8 O Oksigen 43,36
12 Mg Magnesium 0,93
Sum 100
Berikut bahwa banyaknya Mg yang terdeposit pada Mg 2,43%/N-GBN sebanyak
(0,93% b/b). Hal ini mengindikasikan bahwa Mg terdeposit di dalam N-GBN. Selanjutnya
dilakukan analisis perhitungan partikel Mg pada Mg 2,43%/N-GBN sesudah dipadukan
elektrolit NaCl. Analisis ukuran partikel dapat ditunjukkan pada Gambar 33.
Gambar 33. Histogram Ukuran Partikel Mg 2,43%/N-GBN
Analisis histogram menunjukkan ukuran rata-rata parikel Mg pada Mg 2,43%/N-GBN
sesudah dipadukan elektrolit NaCl adalah 0,365 µm.
Dari analisis histogram di atas, maka diperoleh ukuran partikel Mg dengan variasi konsentrasi
di dalam N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 19.
2023.33
15.3313.33
7.333.34
6.674.67
24
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
ku
ensi
(%
)
Ukuran Partikel (µm)
Mg 2,43% / N-GBN
Rata-rata Ukuran Partikel 0,365 µm
Tabel 19. Ukuran Partikel Mg dengan variasi konsentrasi di dalam N-GBN sesudah dipadukan
elektrolit NaCl.
No [Mg] Ukuran Partikel Mg (µm)
1 2,05 % 0,428
2 2,13 % 0,491
3 2,15 % 0,495
4 2,17 % 0,404
5 2,26 % 0,353
6 2,43 % 0,365
Grafik ukuran partikel Mg dengan variasi konsentrasi dapat dilihat pada Gambar 34.
Gambar 34. Ukuran Partikel Mg dengan variasi konsentrasi Mg di dalam N-GBN sesudah
dipadukan elektrolit NaCl
Berdasarkan Grafik di atas (Gambar 34) menunjukkan bahwa pada konsentrasi Mg
2,05-2,15%/N-GBN ukuran partikel Mg naik secara perlahan, lalu turun pada Mg 2,17-
2,26%/N-GBN serta naik perlahan pada Mg 2,43%/N-GBN. Berdasarkan grafik tersebut
bahwa Mg 2,15%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl memiliki ukuran partikel
2.0 2.1 2.2 2.3 2.4
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Uk
ura
n P
art
ikel
Mg (
µm
)
[ Mg / N-GBN ] (%)
Ukuran Partikel Mg (µm)
0,428 µm 0,491 µm
0,495 µm
0,404 µm
0,353 µm
0,365 µm
tertinggi yaitu 0,495 µm dan Mg 2,26% memiliki ukuran partikel terkecil yaitu 0,353 µm,. Hal
ini disebabkan banyaknya atom Magnesium di dalam N-GBN dengan penambahan elektrolit
NaCl yang masing-masing berbeda tiap variasi persen berat Mg yang didepositkan kedalam N-
GBN sehingga ukuran partikel juga berbeda-beda.
3. Analisis Sifat Listrik (Daya Hantar Listrik )
3.1 Grafit, GBN, N-GBN, dan Anoda Baterai Primer Komersial
Analisis Daya Hantar Listrik (DHL) dari grafit dapat dilihat pada Tabel 20.
Tabel 20. Daya Hantar Listrik Grafit
Tegangan (V) Arus (µA) Hambatan (R) DHL (σ) = (1/R) (µS/cm)
5 109 0,0458 21,8
10 237 0,0421 23,7
15 381 0,0393 25,4
20 534 0,0374 26,7
25 657 0,0380 26,2
30 748 0,0401 24,9
Data DHL di atas menunjukkan bahwa DHL grafit pada tegangan 5-25 V mengalami
kenaikan secara signifikan, namun pada tegangan 30 V DHL grafit menurun. Hal ini
membuktikan bahwa grafit belum mampu mengendalikan mobilitas elektron yang mengalir
dalam menghantar arus listrik.
Analisis data DHL Grafena Berlapis Nano (GBN) dapat dilihat pada Tabel 21.
Tabel 21. Daya Hantar Listrik Grafena Berlapis Nano (GBN)
Tegangan (V) Arus (µA) Hambatan (R) DHL (σ) = (1/R) (µS/cm)
5 225 0,0222 45,0
10 454 0,02202643 45,4
15 503 0,02982107 33,5
20 719 0,02781641 35,9
25 890 0,02808989 35,6
30 906 0,03311258 30,2
Data DHL di atas menunjukkan bahwa DHL GBN pada tegangan 5-20 V mengalami
penurunan secara signifikan, namun pada tegangan 25-30 V DHL GBN menurun. Namun hasil
DHL GBN lebih baik dibandingkan grafit. Hal ini disebabkan mobilitas elektron sudah
meningkat tetapi masih tidak mudah untuk mengontrol mobilitas elektron yang mengalir
melalui sirkuit eksternal arus listrik. Analisis data DHL N-Grafena Berlapis Nano (N-GBN)
dapat dilihat pada Tabel 22.
Tabel 22. Daya Hantar Listrik pada N-Grafena Berlapis Nano (N-GBN)
Tegangan ( V) Arus (µA) Hambatan (R) DHL (1/R) (µS/cm)
5 248 0.061 49.6
10 517 0.042 51.7
15 634 0.059 42.2
20 796 0.026 39.8
25 899 0.009 35.9
30 984 0.088 32.8
Data DHL di atas menunjukkan bahwa DHL N-GBN pada tegangan 5-10 V mengalami
kenaikan secara signifikan, namun pada tegangan 15-30 V turun perlahan tetapi DHL
N-GBN lebih baik jika dibandingkan grafit dan GBN. Hal ini tentu juga disebabkan mobilitas
elektron meningkat. Namun N-GBN masih tidak mudah mengontrol mobilitas elektron
mengalir untuk menghantarkan arus listrik namun sudah menghasilkan arus listrik yang lebih
baik. Analisis DHL Anoda Baterai Primer Komersial dapat dilihat pada Tabel 23.
Tabel 23. Daya Hantar Listrik Anoda Baterai Primer Komersial
Tegangan (V) Arus (µA) Hambatan (R) DHL (σ) = (I/R)(µS/cm)
5 100 0,05000000 20,0
10 202 0,04950495 20,2
15 329 0,04559271 21,9
20 479 0,04175365 23,9
25 635 0,03937008 25,4
30 780 0,03846154 26,0
Data DHL di atas menunjukkan bahwa DHL anoda baterai primer komersial pada
tegangan 5-30 V mengalami kenaikan secara signifikan. Hal ini menunjukkan anoda baterai
komersial sudah cukup bagus mengontrol mobilitas elektron. Namun arus dan DHL yang
dihasilkan belum cukup baik dan masih rendah konduktivitasnya jika dibandingkan grafit,
grafena, dan N-grafena. Berikut Grafik Daya Hantar Listrik Grafit, Grafena, dan Anoda Baterai
Primer Komersial terhadap variasi tegangan dapat dilihat pada Gambar 35.
Gambar 35. Variasi Daya Hantar Listrik Grafit, Grafena dan Anoda Baterai Primer Komersial
5 10 15 20 25 30
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Da
ya
Ha
nta
r L
istr
ik
Tegangan (Volt)
N-Grafena
Grafena
Grafit
Anoda Baterai Primer Komersial
Berikut Grafik Daya Hantar Listrik Grafit, Grafena, dan Anoda Baterai Primer
Komersial terhadap variasi tegangan dapat dilihat pada Gambar 36.
Gambar 36. Variasi kuat arus Grafit, Grafena dan Anoda Baterai Primer Komersial
Grafik variasi DHL (Gambar 35) dan grafik variasi kuat arus (Gambar 36) di atas
menunjukkan bahwa konduktivitas pada N-Grafena Berlapis Nano memiliki Daya Hantar
Listrik dan kuat arus yang lebih tinggi pada setiap variasi dibandingkan dengan Grafena
Berlapis Nano, Grafit dan Anoda Baterai primer . Hal ini disebabkan karena N-Grafena
memiliki luas permukaan bidang sentuh dan konduktivitas termal yang lebih tinggi
dibandingkan Grafena, Grafit, dan karbon [9].
5 10 15 20 25 300
200
400
600
800
1000
Aru
s (µ
A)
Tegangan (V)
Arus (µA) N-GBN
Arus (µA) GBN
Arus (µA) Grafit
Arus (µA) Anoda Baterai ABC
3.2 Mg/GBN
Analisis sifat listrik dari Mg 1,78%/GBN dilakukan sebelum dan sesudah dipadukan
elektrolit NaCl dapat dilihat pada Tabel 24.
Tabel 24. Daya Hantar Listrik Mg 1,78%/GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Mg 1,78%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R)(µS/cm)
5 48 0,1042 9,5969
10 112 0,0893 11,1982
Sebelum 15 230 0,0652 15,3374
dipadukan 20 290 0,0690 14,4928
elektrolit NaCl 25 398 0,0628 15,9236
30 733 0,0409 24,4499
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 50 0,1000 10,0000
10 115 0,0869 11,5075
15 280 0,0536 18,6567
20 300 0,0667 19,9925
25 400 0,0625 20,0000
30 823 0,0364 27,4725
Tabel di atas menunjukkan bahwa DHL Mg 1,78%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl
mengalami kenaikan secara signifikan pada variasi tegangan 5-30 V sedangkan sebelum
dipadukan elektrolit NaCl variasi tegangan 5-15 V mengalami kenaikan secara perlahan,
namun turun pada tegangan 20 V dan naik kembali pada tegangan 25-30 V. Artinya Mg
1,78%/GBN tidak stabil mengontrol mobilitas elektron. Hal ini mengindikasikan bahwa ukuran
partikel pada Mg 1,78%/GBN sesudah dipadukan elektrolit NaCl mampu mengendalikan
mobilitas elektron yang mengalir, sehingga mobilitas elektron stabil pada setiap variasi
kenaikan tegangan yang diberikan sehingga dapat menghantarkan arus listrik dengan baik.
Tabel 25. Daya Hantar Listrik Mg 1,80% /GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl
Mg 1,80%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R)(µS/cm)
5 43 0,1163 8,5985
10 90 0,1111 9,0009
Sebelum 15 173 0,0867 11,5340
dipadukan 20 239 0,0837 11,9474
elektrolit NaCl 25 316 0,0791 12,6422
30 389 0,0771 12,9702
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 46 0,1087 9,1996
10 98 0,1020 9,8039
15 182 0,0824 12,1359
20 298 0,0671 14,2045
25 356 0,0702 14,2450
30 426 0,0704 14,9031
Berdasarkan Tabel di atas menunjukkan bahwa DHL Mg 1,80%/GBN sebelum dan sesudah
dipadukan elektrolit NaCl mengalami kenaikan secara signifikan pada variasi 5-10 V, namun
sesudah dipadukan elektrolit NaCl terjadi peningkatan konduktivitas DHL Mg 1,80%/GBN
dibandingkan tanpa elektrolit NaCl. Hal ini mengindikasikan bahwa dengan dipadukannya
elektrolit NaCl dapat meningkatkan kinerja dari mobilitas elektron menjadi lebih baik disetiap
variasi tegangan yang diberikan.
Tabel 26. Daya Hantar Listrik Mg 1,82%/GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Mg 1,82%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R)(µS/cm)
5 109 0,0458 21,8341
10 208 0,0481 20,7900
Sebelum 15 388 0,0386 25,9067
dipadukan 20 608 0,0329 30,3951
Elektrolit NaCl 25 892 0,0280 35,7143
30 1209 0,0248 40,3226
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 123 0,0406 24,2131
10 242 0,0413 24,6305
15 468 0,0320 31,2500
20 678 0,0295 33,8983
25 921 0,0271 36,9004
30 1285 0,0233 42,9184
Tabel di atas menunjukkan bahwa DHL Mg 1,82%/GBN sebelum dipadukan elektrolit
NaCl mengalami penurunan pada variasi 5-10 V dan naik pada variasi tegangan 15-30 V
sedangkan sesudah dipadukan elektrolit terjadi peningkatan DHL dan naik secara signifikan.
Hal ini ini mengindikasikan ukuran partikel pada variasi persen berat 1,82%/GBN berpengaruh
di dalam meningkatkan besarnya DHL yang dihasilkan dan elektrolit dapat mengendalikan
mobilitas elektron dalam mengalirkan elektron lebih baik.
Tabel 27. Daya Hantar Listrik Mg 1,84%/GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl
Mg 1,84%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R) (µS/cm)
5 27 0,1852 5,3996
10 56 0,1786 5,5991
Sebelum 15 99 0,1516 6,5963
dipadukan 20 152 0,1316 7,5988
elektrolit NaCl 25 199 0,1256 7,9618
30 257 0,1167 8,5690
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 46 0,1087 9,1996
10 76 0,1316 7,5988
15 132 0,1136 8,8028
20 173 0,1156 8,6505
25 215 0,1163 8,5984
30 272 0,1103 9,0662
Tabel di atas menunjukkan bahwa DHL Mg 1,84%/GBN mengalami kenaikan secara
signifikan pada variasi 5-20 V sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl. Hal ini
disebabkan perpaduan logam Mg dengan GBN pada variasi konsentrasi berat Mg di dalam
GBN serta adanya pengaruh elektrolit NaCl dalam mengontrol laju mobilitas elektron yang
dihasilkan, sehingga mobilitas elektron stabil pada setiap kenaikan tegangan yang di berikan
dan hal ini menunjukkan bahwa pada variasi konsentrasi berat Mg 1,84%/GBN dengan
pengaruh elektrolit NaCl dapat menghantarkan arus listrik dengan baik.
Tabel 28. Daya Hantar Listrik Mg 1,86%/GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl.
Mg
1,86%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R) (µS/cm)
5 172 0,0291 34,3643
10 515 0,0194 51,5464
Sebelum 15 800 0,0188 53,1915
dipadukan 20 1105 0,0181 55,2486
elektrolit
NaCl
25 1450 0,0172 58,1395
30 1910 0,0157 63,6945
Sesudah
dipadukan
elektrolit
NaCl
5 184 0,0272 36,7647
10 563 0,0178 54,9450
15 826 0,0182 56,1798
20 1174 0,0170 58,8235
25 1543 0,0162 61,7284
30 2110 0,0143 69,9301
Berdasarkan dari tabel diatas terlihat pada Mg 1,86%/GBN sebelum dan sesudah dipadukan
elektrolit NaCl dengan variasi tegangan yang diberikan DHL yang dihasilkan meningkat secara
signifikan, tetapi setelah penambahan elektrolit NaCl meningkatkan DHL yang dihasilkan bila
dibandingkan tanpa penambahan elektrolit NaCl, sehingga terlihat dengan jelas bahwa dengan
variasi tegangan 1,86%/GBN dengan pengaruh elektrolit NaCl bahwa DHL yang dihasilkan
dapat mengontrol mobilitas elektron yang paling baik dibandingkan variasi persen berat Mg di
dalam GBN.
Tabel 29. Daya Hantar Listrik Mg 1,90%/GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl.
Mg
1,90%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R) (µS/cm)
5 121 0,0413 24,2131
10 257 0,0389 25,7069
Sebelum 15 363 0,0413 24,2131
dipadukan 20 531 0,0377 26,5252
elektrolit
NaCl
25 729 0,0343 29,1545
30 914 0,0328 30,4878
Sesudah
dipadukan
elektrolit
NaCl
5 129 0,0388 25,7732
10 278 0,0359 27,8551
15 385 0,0389 25,7069
20 597 0,0335 29,8507
25 801 0,0312 32,0513
30 1003 0,0299 33,4448
Tabel di atas menunjukkan bahwa DHL Mg 1,90%/GBN mengalami kenaikan secara
signifikan sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit pada variasi 5-30 V. Dengan variasi
persen berat dan variasi ukuran serta adanya kehadiran elektrolit NaCl partikel Mg di dalam
GBN dapat memperlihatkan dan memberikan pengaruh yang lebih baik terhadap laju mobilitas
elektron yang dihasilkan pada Mg 1,90%/GBN.
3.3 Pengukuran Arus Mg 1,86%/GBN Sebelum dan Sesudah Dipadukan Elektrolit
Dengan Variasi Waktu pada tegangan 30 Volt.
Untuk mengetahui kestabilan kuat arus Mg 1,86%/GBN dilakukan pengukuran kuat
arus pada tegangan 30 Volt pada variasi waktu 10-60 menit dilakukan uji kuat arus Mg
1,86%/GBN dilihat pada Tabel 30.
Tabel 30. Kuat Arus Mg 1,86%/GBN dengan variasi waktu 10-60 menit pada tegangan
30 Volt.
Waktu
(menit)
Mikroamper (µA) Mg
1,86%/GBN sebelum
dipadukan elektrolit
Mikroamper (µA) Mg
1,86%/GBN sesudah
dipadukan elektrolit
10 1141 1320
20 1131 1115
30 1109 1102
40 1070 1088
50 1055 1063
60 1058 1046
Selanjutnya tabel tersebut dinyatakan dalam Gambar 37.
Gambar 37. Kuat Arus Mg 1,86%/GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl
terhadap variasi waktu
10 20 30 40 50 601040
1060
1080
1100
1120
1140
1160
1180
Aru
s (µ
A)
Waktu / (Menit)
Mg 1,86%/GBN sebelum dipadukan elektrolit
Mg 1,86%/GBN sesudah dipadukan elektrolit
Grafik di atas menunjukkan bahwa Mg 1,86%/GBN sebelum dan sesudah dipadukan
elektrolit NaCl kehilangan elektron setiap pertambahan waktu relatif sedikit, artinya pemakaian
Mg 1,86%/GBN pada Anoda Baterai Primer dapat bertahan lama. Hal ini disebabkan Mg
memiliki kemampuan menyimpan elektron dan melepaskan elektron sedikit demi sedikit dan
elektrolit NaCl dapat mengontrol proses mobilitas elektron. Kestabilan konduktivitas grafena
berbahan logam menghantarkan arus listrik dan masa pemakaian baterai berbasis grafena
dipengaruhi oleh kestabilan konduktivitas modifikasi konsentrasi logam serta pengaruh
kehadiran elektrolt NaCl. Hal ini juga terkonfirmasi dengan baik dengan kehadiran elektrolit
NaCl (data Nilai DHL), dimana elektrolit NaCl dapat lebih baik mengatur laju mobilitas
elektron yang dialirkannya serta terkontrol sehingga menghasilkan daya hantar listrik yang
lebih baik [10].
3.4 Mg/N-GBN
Analisis sifat listrik dilakukan pada variasi konsentrasi Mg % berat/N-GBN sebelum
dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 31. Daya Hantar Listrik Mg 2,05% /N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl
Mg 2,05%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R) (µS/cm)
5 310 0,0161 62,1118
10 800 0,0125 80,0000
Sebelum 15 1260 0,0119 84,0336
dipadukan 20 1770 0,0113 88,4956
Elektrolit NaCl 25 2090 0,0119 84,0336
30 2460 0,0122 81,9672
Sesudah
5 320 0,0156 64,1026
10 840 0,0119 84,0336
15 1300 0,0115 86,9565
dipadukan
elektrolit NaCl
20 1780 0,0112 89,2857
25 2185 0,0114 87,7193
30 2481 0,0121 82,6448
DHL Mg 2,05%/N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit berdasarkan Tabel 31 dapat
dilihat bahwa pada variasi tegangan 5-20 V mengalami kenaikan yang cukup signifikan namun
turun pada tegangan 25-30 V akan tetapi setelah dipadukan elektrolit NaCl berdasarkan nilai
DHL dari Mg 2,05%/N-GBN meningkat dibandingkan tanpa penambahan elektrolit NaCl
namun mobilitas elektronnya kurang cukup stabil dalam melepaskan elektron. Hal ini
disebabkan pada ukuran partikel serta paduan elektrolit NaCl pada variasi Mg 2,05 % di dalam
N-GBN mempengarui konduktivitasnya.
Tabel 32. Daya Hantar Listrik Mg 2,13% /N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl
Mg 2,13%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ)
=(1/R)(µS/cm)
5 320 0,0156 62,1118
10 830 0,0120 80,0000
Sebelum 15 1290 0,0116 84,0336
dipadukan 20 1780 0,0112 88,4956
Elektrolit NaCl 25 2260 0,0110 84,0336
30 2510 0,0119 81,9672
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 330 0,0151 66,2252
10 860 0,0116 86,2069
15 1340 0,0112 89,8571
20 1788 0,0111 90,0901
25 2261 0,0110 90,9090
30 2652 0,0113 88,4956
Pada tabel diatas variasi tegangan pada Mg 2,13%/N-GBN sebelum dipadukan elektrolit NaCl,
DHL pada tegangan 55-20 V mengalami peningkatan dan turun pada tegangan 25-30 V,
sedangkan sesudah dipadukan elektrolit NaCl variasi tegangan 5-25 V meningkat secara
signifikan meskipun turun perlahan pada tegangan 30 V. Hal ini menunjukkan mobilitas setelah
dipadukannya elektrolit NaCl lebih mampu mengontrol laju (mobilitas) elektron bila
dibandingkan tanpa penambahan elektrolit NaCl.
Tabel 33. Daya Hantar Listrik Mg 2,15% /N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl
Mg 2,15%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R) (µS/cm)
5 330 0,0151 66,2252
10 840 0,0119 84,0336
Sebelum 15 1340 0,0112 89,2857
dipadukan 20 1790 0,0111 90,0901
elektrolit NaCl 25 2080 0,0120 83,3333
30 2315 0,0129 77,5194
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 350 0,0143 69,9301
10 850 0,0118 84,7458
15 1350 0,0111 90,0901
20 1790 0,0112 90,2857
25 2181 0,0115 86,9565
30 2472 0,0121 82,6446
Tabel di atas menunjukkan bahwa DHL Mg 2,15%/N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan
elektrolit sama-sama mengalami kenaikan pada tegangan 5-20 Volt dan turun pada tegangan
25-30 V. Namun sesudah penambahan elektrolit NaCl, nilai DHL yang dihasilkan meningkat
dari Mg 2,15%/N-GBN tanpa elektrolit NaCl. Hal ini mengindikasikan dengan adanya
penambahan elektrolit NaCl berpengaruh dapat meningkatkan konduktivitasnya.
Tabel 34. Daya Hantar Listrik Mg 2,17% /N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl
Mg 2,17%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R) (µS/cm)
5 330 0,0151 66,2252
10 840 0,0119 84,0336
Sebelum 15 1340 0,0112 89,2857
dipadukan 20 1790 0,0111 90,0901
Elektrolit NaCl 25 2080 0,0120 83,3333
30 2315 0,0129 78,0000
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 350 0,0143 69,9301
10 850 0,0118 84,7458
15 1350 0,0111 90,0901
20 1790 0,0112 90,2857
25 2181 0,0115 86,9565
30 2472 0,0121 82,6446
Tabel di atas menunjukkan bahwa DHL Mg 2,17%/N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan
elektrolit NaCl sama-sama mengalami kenaikan pada tegangan 5-20 V dan turun pada tegangan
25-30 V. Namun sesudah penambahan elektrolit NaCl, menunjukkan nilai DHL yang
dihasilkan meningkat bila dibandingkan dari Mg 2,17%/N-GBN tanpa adanya kehadiran
elektrolit NaCl.
Tabel 35. Daya Hantar Listrik Mg 2,26% /N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl
Mg 2,26%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R) (µS/cm)
5 380 0,0131 76,3358
10 860 0,0116 86,2068
Sebelum 15 1300 0,0115 86,9565
dipadukan 20 1790 0,0112 89,2857
elektrolit NaCl 25 2082 0,0120 83,3333
30 2316 0,0129 77,5194
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 380 0,0138 72,4638
10 860 0,0118 84,7458
15 1395 0,0105 95,2381
20 1972 0,0111 90,0900
25 2092 0,0119 84,0336
30 2472 0,0121 82,6446
Berdasarkan tabel diatas terlihat bahwa Mg 2,26%/N-GBN sebelum dipadukan elektrolit NaCl
variasi tegangan 5-20 V meningkat dan turun pada tegangan 25-30 V, namun berbeda sesudah
dipadukan elektrolit NaCl terlihat bahwa tegangan 5-15 V naik namun turun perlahan pada
tegangan 20-30 V. Dari data nilai DHL yang dihasilkan memperlihatkan bahwa dengan
kehadiran elektrolit NaCl terhadap Mg 2,26%/N-GBN menunjukkan konduktifitas yang
meningkat serta mobilitas elektron yang dihasilkan dapat lebih baik dibuktikan oleh nilai DHL
yang dihasilkan (Tabel 35).
Tabel 36. Daya Hantar Listrik Mg 2,43% /N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit
NaCl
Mg 2,43%/GBN
Tegangan
(V)
Arus
(µA)
Hambatan
(R)
DHL (σ) =
(1/R) (µS/cm)
5 386 0,0129 77,5193
10 910 0,0109 91,7431
Sebelum 15 1520 0,0098 92,5925
dipadukan 20 1850 0,0108 92,5925
Elektrolit NaCl 25 2150 0,0116 86,2068
30 2803 0,0107 93,4579
Sesudah
dipadukan
elektrolit NaCl
5 390 0,0128 78,1250
10 870 0,0115 86,9565
15 1110 0,0135 88,0741
20 1470 0,0136 91,5294
25 2400 0,0104 93,4579
30 2884 0,0104 96,1538
Berdasarkan tabel diatas terlihat bahwa Mg 2,43%/N-GBN sebelum dipadukan elektrolit NaCl
pada variasi tegangan 5-20 meningkat perlahan dan turun pada tegangan 25 V serta naik
kembali pada 30 V. Diperoleh hasil yang berbeda sesudah dipadukan elektrolit NaCl dimana
setiap variasi yang diberikan meningkat signifikan. Hal ini membuktikan bahwa pada Mg
2,43%/N-GBN dapat mengendalikan mobilitas elektron yang dihasilkan lebih baik ditunjukkan
data nilai DHL dengan kehadiran paduan elektrolit NaCl pada Mg 2,43%/N-GBN adalah
variasi konsentrasi paling baik setelah dipadukan dengan elektrolit NaCl.
3.5 Pengukuran Arus Mg 2,43%/N-GBN Sebelum dan Sesudah Dipadukan Elektrolit
Dengan Variasi Waktu Pada Tegangan 30 V
Untuk mengetahui kestabilan kuat arus Mg 2,43%/N-GBN dilakukan pengukuran kuat
arus pada tegangan 30 Volt pada variasi waktu 10-60 menit.
Tabel 37. Kuat arus Mg 2,43%/N-GBN dengan variasi waktu 10-60 menit pada tegangan 30
Volt
Waktu
(menit)
Mikroamper (µA) Mg
1,86%/GBN sebelum
dipadukan elektrolit
Mikroamper (µA) Mg
1,86%/GBN sesudah
dipadukan elektrolit
10 1240 1720
20 1350 1690
30 1150 1510
40 1123 1340
50 1059 1324
60 1010 1310
Selanjutnya tabel tersebut dinyatakan dalam Gambar 38.
Gambar 38. Kuat Arus Mg 2,43%/N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl
terhadap variasi waktu
5 10 15 20 25 30
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
Aru
s (
µA
)
Tegangan
Mg 2,43%/N-GBN sebelum dipadukan elektrolit
Mg 2,43%/N-GBN sesudah dipadukan elektrolit
10 20 30 40 50 60
Waktu (menit)
Gambar 38 menunjukkan bahwa arus dari Mg 2,43%/N-GBN sebelum dan sesudah
dipadukan elektrolit relatif stabil menurun dengan kenaikan waktu. Grafik di atas menunjukkan
bahwa Mg 2,43%/N-GBN sebelum dan sesudah dipadukan elektrolit NaCl kehilangan elektron
setiap pertambahan waktu relatif sedikit namun dengan kehadiran elektrolit NaCl lebih mampu
mengendalikan mobilitas elektron, artinya pemakaian Mg 2,43%/N-GBN pada anoda baterai
primer dapat bertahan lama. Hal ini disebabkan juga oleh logam Mg yang juga memiliki
kemampuan menyimpan dan melepaskan elektron sedikit demi sedikit. Kestabilan
konduktivitas N-grafena berbahan logam menghantarkan arus listrik dan masa pemakaian
baterai berbasis grafena dipengaruhi oleh kestabilan konduktivitas modifikasi konsentrasi
logam. Kepadatan logam pada N-Grafena juga mempengaruhi mobilitas elektron pada N-
Grafena [7]
Magnesium memiliki sifat listrik yang sangat baik, dimana dapat menyimpan elektron
dalam jumlah yang besar dibandingkan dengan anoda baterai komersial saat ini, misalnya
Litium. Namun daya reduksi Magnesium kecil, apabila katoda pada baterai adalah grafit
(terjadi penangkapan elektron) dan anodanya digunakan logam Mg (terjadi pelepasan elektron)
maka kinetika antara anoda dan katoda menjadi tidak seimbang, dimana pada katoda sudah
siap untuk menangkap elektron sedangkan pada anoda belum melepaskan elektron. Dengan
memadukan elektrolit NaCl terhadap Mg/GBN dan Mg/N-GBN berdasarkan grafik di atas
dapat memperlihatkan lebih jelas bahwa dengan kehadiran elektrolit NaCl sebagai komponen
penting di dalam sirkuit internal baterai ternyata berpotensi dapat meningkatkan kinerja baterai
primer terhadap daya reduksi logam Mg serta mengontrol mobilitas elektron lebih baik hal ini
terkonfirmasi dengan baik oleh data nilai daya hantar listrik (DHL) yang dihasilkan (Tabel 37).
D. STATUS LUARAN: Tuliskan jenis, identitas dan status ketercapaian setiap luaran wajib dan luaran
tambahan (jika ada) yang dijanjikan. Jenis luaran dapat berupa publikasi, perolehan kekayaan intelektual,
hasil pengujian atau luaran lainnya yang telah dijanjikan pada proposal. Uraian status luaran harus didukung
dengan bukti kemajuan ketercapaian luaran sesuai dengan luaran yang dijanjikan. Lengkapi isian jenis
luaran yang dijanjikan serta mengunggah bukti dokumen ketercapaian luaran wajib dan luaran tambahan
melalui Simlitabmas.
Luaran Wajib
Tahun
Luaran
Jenis Luaran Status target capaian
(accepted, published,
terdaftar atau granted,
atau status lainnya)
Keterangan (url dan
nama jurnal,
penerbit, url paten,
keterangan sejenis
lainnya)
1 Artikel di Jurnal Internasional
Terindeks di Pengindeks Bereputasi
Accepted Iranian Journal of
Chemistry and
Chemical
Engineering
Luaran Tambahan
Tahun
Luaran
Jenis Luaran Status target capaian
(accepted, published,
terdaftar atau granted,
atau status lainnya)
Keterangan (url dan
nama jurnal, penerbit,
url paten, keterangan
sejenis lainnya)
1 Buku referensi - -
1 Alat Peraga - -
E. PERAN MITRA: Tuliskan realisasi kerjasama dan kontribusi Mitra baik in-kind maupun in-cash (untuk
Penelitian Terapan, Penelitian Pengembangan, PTUPT, PPUPT serta KRUPT). Bukti pendukung realisasi
kerjasama dan realisasi kontribusi mitra dilaporkan sesuai dengan kondisi yang sebenarnya. Bukti dokumen
realisasi kerjasama dengan Mitra diunggah melalui Simlitabmas.
Mitra Nama Mitra
- -
F. KENDALA PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan kesulitan atau hambatan yang dihadapi selama
melakukan penelitian dan mencapai luaran yang dijanjikan, termasuk penjelasan jika pelaksanaan penelitian
dan luaran penelitian tidak sesuai dengan yang direncanakan atau dijanjikan.
Selama pelaksanaan penelitian, kendala yang dihadapi adalah dalam hal analisa krna kondisi COVID-19 yang
masih belum stabil. Namun, itu semua tidak menghalangi dalam mencapai luaran yang dijanjikan yakni publikasi
di jurnal Internasional terindeks di pengindeks bereputasi.
G. RENCANA TAHAPAN SELANJUTNYA: Tuliskan dan uraikan rencana penelitian di tahun berikutnya
berdasarkan indikator luaran yang telah dicapai, rencana realisasi luaran wajib yang dijanjikan dan
tambahan (jika ada) di tahun berikutnya serta roadmap penelitian keseluruhan. Pada bagian ini
diperbolehkan untuk melengkapi penjelasan dari setiap tahapan dalam metoda yang akan direncanakan
termasuk jadwal berkaitan dengan strategi untuk mencapai luaran seperti yang telah dijanjikan dalam
proposal. Jika diperlukan, penjelasan dapat juga dilengkapi dengan gambar, tabel, diagram, serta pustaka
yang relevan. Jika laporan kemajuan merupakan laporan pelaksanaan tahun terakhir, pada bagian ini dapat
dituliskan rencana penyelesaian target yang belum tercapai.
Rencana tahapan penelitian yang akan dilakukan di tahun berikutnya diantaranya:
1. Sintesis grafena dan N-grafena sebagai material pendukung serta uji kinerjanya sebagai
elektroda baterai
Berbagai peneliti telah melaporkan upaya untuk meningkatkan kinerja baterai primer. [11]
melaporkan bahwa penggunaan grafena pada katoda dapat meningkatkan konduktivitas pada
katoda baterai primer. Hal itu terjadi dikarenakan, grafena memiliki daya penyimpanan energi
yang sangat tinggi dan luas permukaan yang besar (2.630 m2g–1). Grafena secara efektif dapat
memperbaiki pengangkutan elektron dan ion dari bahan elektroda, sehingga penambahan
grafena dapat meningkatkan sifat elektrik baterai primer dan memberikan stabilitas kimia yang
lebih baik, konduktivitas listrik yang lebih tinggi dan kapasitas energi yang lebih tinggi [12].
Penambahan doping nitrogen dapat menghasilkan lebih banyak sisi aktif disebabkan karena
memiliki permukaan yang lebih meningkat, peningkatan hidrofobisitas dan penyebaran
elektrolit pada elektroda [13].
2. Sintesis paduan logam besi (Fe) dan mangan (Mn) masing-masing dengan grafitik karbon
(grafena dan N-grafena) serta uji kinerjanya sebagai elektroda baterai
Paduan material penyusun komponen baterai sangat menentukan kinerja baterai. Berbagai
penelitian terus dikembangkan untuk meningkatkan kinerja baterai bermaterial paduan logam
dan grafitik karbon. Saat ini elektroda besi (Fe) telah digunakan sebagai anoda dalam baterai.
Besi sebagai elektroda telah dikembangkan dan memberikan kinerja yang lebih baik dan
memiliki biaya produksi yang lebih rendah [14] Keunggulan Besi (Fe) : 1) merupakan logam
transisi yang memiliki orbital d, sehingga diharapkan terjadi interaksi kimia dengan grafena
(interaksi π – d); 2) Kelimpahan Fe lebih banyak dan murah dibanding Zn; 3) menurut deret
volta, Fe lebih mudah menangkap elektron maka daya tahan listriknya akan semakin lama
sedangkan pada Zn mudah melepas elektron maka daya listrik yang dihasilkan tidak tahan lama;
4) potensial Zn 1,5 V namun daya reduksinya lebih rendah dan Fe 1,21 V maka dengan
penambahan Fe pada grafen dapat meningkatkan daya reduksi [15] 5) ditinjau dari harga logam
Harga Bijih Fe: 10.679/Kg sedangkan pada logam Zn: 47.422/Kg [16]. Logam mangan juga
memiliki daya hantar listrik yang tinggi dan bersifat paramagnetik. Hal ini dapat dilihat dari
orbital d yang tidak terisi penuh pada konfigurasi electron [17].
Tahun ke-2
No Nama Kegiatan Bulan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Persiapan (administrasi
perijinan laboratorium, bahan
kimia penelusuran referensi,
reactor dan kordinasi tim)
x
2 Sintesis Grafena x x x
3 Pembuatan reactor x x x
4 Sintesis N-Grafena (Reactor
Method)
x x x
5 Analisis Grafena: XRD, SEM-
EDX dan DHL
x x x
6 Analisis N-Grafena: XRD,
SEM-EDX dan DHL
x x x
7 Sintesis Elektroda Baterai
Grafena Paduan
Logam/Grafitik Karbon:
Anoda: Fe/Grafit, Fe/Grafena,
Fe/N-Grafena, Mn/Grafit,
Mn/Grafena, Mn/N-Grafena.
Katoda: Grafit/Grafena,
Grafit/N-Grafena dan
Grafena/N-Grafena (Reactor
Method)
x x x x
8 Analisis Elektroda Baterai
Grafena Paduan
Logam/Grafitik Karbon:
Anoda: Fe/Grafit, Fe/Grafena,
Fe/N-Grafena, Mn/Grafit,
Mn/Grafena, Mn/N-Grafena.
x x x x
Katoda: Grafit/Grafena, Grafit/N-Grafena dan
Grafena/N-Grafena: XRD,
SEM-EDX dan DHL
9 Seminar x x
10 Penyiapan Luaran: Jurnal,
Paten, Buku
x x x
11 Laporan Kemajuan x
12 Laporan Akhir x
Tahun ke-3
No Nama Kegiatan Bulan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Persiapan (administrasi
perijinan laboratorium, bahan
kimia penelusuran referensi,
reactor dan kordinasi tim)
x
2 Sintesis Grafena x x x
3 Pembuatan reactor x x x
4 Sintesis N-Grafena (Reactor
Method)
x x x
5 Analisis Grafena: XRD, SEM-
EDX dan DHL
x x x
6 Analisis N-Grafena: XRD,
SEM-EDX dan DHL
x x x
7 Sintesis Elektroda Baterai
Grafena Paduan
Logam/Grafitik Karbon:
Anoda: Mn/Grafit,
Mn/Grafena, Mn/N-Grafena.
Katoda: Grafit/Grafena,
Grafit/N-Grafena dan
Grafena/N-Grafena (Reactor
Method)
x x x x
8 Analisis Elektroda Baterai
Grafena Paduan
Logam/Grafitik Karbon:
Anoda: Mn/Grafit,
Mn/Grafena, Mn/N-Grafena.
Katoda: Grafit/Grafena,
Grafit/N-Grafena dan
Grafena/N-Grafena: XRD,
SEM-EDX dan DHL
x x x x
9 Seminar x x
10 Penyiapan Luaran: Jurnal,
Paten, Buku
x x x
11 Laporan Kemajuan x
12 Laporan Akhir x
Luaran Wajib
Tahun
Luaran
Jenis Luaran Status target capaian
(accepted, published,
terdaftar atau granted,
atau status lainnya)
Keterangan (url dan
nama jurnal,
penerbit, url paten,
keterangan sejenis
lainnya)
2 Buku referensi Terbit ber ISBN USU-Press
3 Artikel di Jurnal Internasional
Terindeks di Pengindeks
Bereputasi
Accepted Functional Materials
Luaran Tambahan
Tahun
Luaran
Jenis Luaran Status target capaian
(accepted, published,
terdaftar atau granted,
atau status lainnya)
Keterangan (url dan
nama jurnal, penerbit,
url paten, keterangan
sejenis lainnya)
2 Artikel di Jurnal
Internasional Terindeks
di Pengindeks
Bereputasi
Accepted Materials
2 Alat Peraga Telah bersertifikat Buku
3 Alat Peraga Telah bersertifikat Buku
3 Paten produk Terbit nomor pendaftaran
paten sederhana
Material Paduan
H. DAFTAR PUSTAKA: Penyusunan Daftar Pustaka berdasarkan sistem nomor sesuai dengan urutan
pengutipan. Hanya pustaka yang disitasi pada laporan kemajuan yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka.
1. Chalmpes, N. 2020. Communication Synthesis of Highly Crystalline Graphite from
Spontaneous Ignition of Insitu Derived Acetylen at Ambient Conditions. Journal
Molecules.
2. Popova, A.N. 2017. Crystallographic Analysis of Graphite by X-Ray Difraction. Jounal
Coke and Chemistry.
3. Karuppanana, K. 2020. 3D-Porous Electrocatalytic Foam Based on Pt/N-Doped Graphene
from High Performance and Durable Polymer Electrolyte Membrans Fuel Cells. Rsc
Journal.
4. Du, X. 2018. Graphene Reinforced Magnesium Matrix Composites by Hot Pressed
Sintering. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures Vol. 13, No.3, July-
September 2018, p. 827 – 833
5. Shang, Y. 2017. Preparation of N-Doped Graphene bg Hydrothermal Method and
Interpretationof N-Doped Mechanism. World Scientific Publishing Company.
6. Puspitasari, P. 2016. Analisis Pengaruh Temperatur Hidrotermal Pada Sintesa Material
Elektrokatalis Berbahan Pd-Au/Grafena Terhadap Unjuk Kerja Direct Methanol Fuel
Cells (DMFC). Thesis. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November.
7. Ratih, D. 2018. Kinerja Grafit /N-Grafena dan Grafena/N-Grafena sebagai katoda baterai
primer. Medan: Universitas Sumatera Utara.
8. Yanilmaz, A. 2017. Nitrogen Doping for Facile and Effective Modification of Graphene
Surface. Jounal RSC. Adv. 28383-28392.
9. Yaday, R. 2017. Synthesis, Characterization and Potential Application of Nitrogen-doped
Graphene. Journal Materials. Dr.Shakuntala Misra Rehabilizatation University.
10. Chen, 2018. Long Term Electrical Conductivity Stability of Graphene Under Controled
ambient Conditions Carbon. Tshingua University, Beijing China.
11. Kucinskis, G., Bajars, G., Kleperis, J. 2013. Graphene In Lithium Ion Battery Cathode
Materials. University of Lavia. Riga
12. Zhu C, Usiskin RE, Yu Y, Maier J, 2017, The nanoscale circuitry of battery electrodes,
Science, 358(6369), 1–10.
13. Stein A, Wang Z, Fierke MA, 2009. Functionalization of Porous Carbon Materials with
Designed Pore Architecture. In Advanced Materials. 21:265-293
14. Linden, David. 2002. Handbook of Batteries. Newyork: Mc-Graw-Hill. Third Edition.
15. Yulianti, Devi., 2016. Analisis Kelistrikan Sel Volta memanfaatkan Logam bekas.
Universitas Lampung
16. Werkeiser, 2018. Mineral Commodity Summaries.Virginia: U.S. Geological
Survey, Reston.
17. Hazek M N, Lasheen T A, Helal A S, 2006, Reductive Leaching of Manganesefrom Low
Grade Sinai Orein HCl using H2O2 as Reductant, Hydrometallurgy 84: 187-191.
Dokumen pendukung luaran Wajib #1
Luaran dijanjikan: Artikel di Jurnal Internasional Terindeks di Pengindeks Bereputasi
Target: Accepted
Dicapai: Accepted
Dokumen wajib diunggah:
1. Naskah artikel
2. Surat keterangan accepted dari editor
Dokumen sudah diunggah:
1. Naskah artikel
2. Surat keterangan accepted dari editor
Dokumen belum diunggah:
- Sudah lengkap
Nama jurnal: Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering
Peran penulis: corresponding author | EISSN: 1021-9986
Nama Lembaga Pengindek: Scopus
URL jurnal: http://www.ijcce.ac.ir/
Judul artikel: Facile and Benign Method to Produce Large Scale Graphene Nano
Sheets
Iran. J. Chem. Chem. Eng. Research Note Vol. 39, No. 6, 2020
Research Note 211
Facile and Benign Methodto Produce Large Scale Graphene Nano Sheets
Supeno, Minto; Simanjuntak, Crystina; Siburian, Rikson*+
Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Universitas Sumatera Utara, Medan, INDONESIA
ABSTRACT: The large scale production of Graphene Nano Sheets (GNS) has fascinated many
researchers. GNS was produced base on a sustainable raw material namely coconut fruit. Coconut
fruit was converted directly to be GNS with ethanol assisted. Then, it was characterized with XRD
and TEM. Interestingly, XRD data show the C(002) peak is broad and weak appear, indicating GNS
was formed. This data is also consistent with TEM data. Therefore, the formation of GNS
may defenitely affected by immersing process of coconut fruit by ethanol. Base on this research,
the large scale GNS may be produced with facile and benign method.
KEYWORDS: Graphene nano sheets; Ethanol; Coconut fruit.
INTRODUCTIONMany researchers have reported about modifying
graphite [1-3] and graphene [4], respectively. Their goalsare producing graphene with large scale, cheap, fast,sustainable, versatile and facile method. Recently,graphene defenitely may be produced base on graphiteas precursor [5-8]. The others method used various ofprecursors: graphite oxide [8], CNT [9], silicon carbide [10],ethanol [11,12], and hydrocarbon [13,14]. CVD methodhas been reported in order to generate single or fewlayers’ graphite [15-18]. Non graphite, such as SiC wasalso reported as the other way to produce graphene[19,20]. Aforementioned, synthesize of graphene seemsquite complex, high technology and base on theunrenewableresources as well as their precursors (raw materials),those are graphite and SiC.
In this research, ethanol was used in order to largescale
production of GNS. Ethanol may be expected toreduce functional group of charcoal and also convertsp3 to be sp2. Base on this research GNS may begenerated base on huge and sustainable naturalresources.
EXPERIMENTAL SECTIONEffect of ethanol
Each of coconut fruits was soaked into ethanol 80 and95% for 24 hours, respectively. Then, they were crackedon aluminum vessel at T = 200 oC and t = 10 minutes,resulting coconut shell and coconut water. Subsequently,each of coconut shells were pyrolized at T = 600 oCand t = 3 hours, resulting GrapheneNano Sheets (GNS).Finally, it was characterized by using XRD, andTEM.* To whom correspondence should be addressed.
+ E-mail: [email protected]; [email protected] ; Other Address: Carbon Research Center, Universitas Sumatera Utara, Medan, INDONESIA1021-9986/2020/6/211-214 4/$/5.04
Iran. J. Chem. Chem. Eng. Supeno M. et al. Vol. 39, No. 6, 2020
212 Research Note
XRD measurementGNS was analyzed with XRD. It was performed
at room temperature employing a two circle diffractometer(PANalytical PW 3050 Philips X’Pert Pro, Cu Kαradiation of 1.541 Å, without monochromator), installedat a line focus X-ray generator. A reflection free Si platewas used as a sample stage. Cu Kα radiation obtainedby reflection from a singly bent HOPG crystal was usedas the incident X-ray. Diffraction pattern was recordedusing a solid state detector (PANalytical X`Celerator)with a scan speed of 0.005 deg. (in 2Ө)/sec up to90 degrees.
TEM measurementTEM was used to characterize GNS. It ws carried out
using JEOL JEM-1400 electron microscope. It was operatedat 80 kV, resolution lattice image 0.20 nm, and resolutionpoint image 0.38 nm.
RESULTS AND DISCUSSIONThe coconut fruit was immersed into ethanol and
pyrolized, resulting charcoal. Then, it was characterizedby XRD (Fig. 1).
The weak and broad peaks were appearance, likeGNS peak. It may generated due to it succeed to reducefunctional group of coconut fruit by assisting ethanol.Ethanol may role to wetting the surface of coconut fruits,therefore, the functional group’s coconut fruit will beseparated from its coconut fruit when the crackingprocess.The different concentrations of ethanol (80 and 95 %)were carried in this research, in order to prove the ethanolrole is existence on material. In the presence of ethanol,we may reduce functional groups of coconut fruits to beGNS. Therefore, GNS may be generated. The GNS wasalso clarified by using TEM. GNS has flat and thinsurfaces and the each of graphene sheets are clearly seen(Fig. 2), indicating GNS was formed.
The model formation of GNS assisted ethanolmay be seen in Fig. 3.
The formation of GNS has been reported previously.The shadow position to its material cause materialproperties changed. We believe that shadow is soul ofatom where position of soul to its material will affect the
material properties [21]. In order to prove thisphenomenon, ethanol was used to separate between soulof
Fig. 1: Difractogram of GNS.
Fig. 2: TEM image of GNS.
atom and its material. The formation process of GNSmay be explained below as (Fig. 3).
Step-1. Cleaned coconut fruit consists of coconut fruitand its soul of atom. Coconut fruit cannot convert to beGNS when its soul of atom embedded on coconut fruit.Therefore, in the first step we immersed cleaned coconutfruit into ethanol. Ethanol will interact between surfaceof cleaned coconut fruit to form coconut fruit includingits soul.
Step-2. Ethanol gradually may separate betweencoconut fruit and its soul of atom. Thereby, ethanolmay attract soul of atom to generate coconut fruit withoutits soul.
Step-3. Coconut fruit was pyrolized to form GNS.
CONCLUSIONS
0 10 20 30 40 50 60 70 80
CB
A
2 Theta (oC)
Inte
nsity
(a.u
.)
GNS Experiment-1 GNS Experiment-2
Iran. J. Chem. Chem. Eng. Facile and Benign Method to Produce Large Scale ... Vol. 39, No. 6, 2020
Research Note 213
In this paper, we concluded: i) Every material iswhose shadow, it definitely has soul; ii) Soul of materialmay be reduced by ethanol and iii) Soul of atom can
affectthe physical and chemical properties.
Fig. 3: Model of ethanol effect to generate GNS.
AcknowledgmentsAll authors would like to thankful for DRPM-
Menristek/BRIN who supported our research funding(Penelitian Dasar No. 22/UN5.2.3.1/PPM/KP-DPRP/2020)
Received : May 27, 2019 ; Accepted : Sep. 2, 2019
REFERENCES[1] Samad S., Loh K.S., Wong W.Y., Lee, T.K., Sunarso J.,
Chong S.T., Wan Daud W.R., Carbon andNon-Carbon Support Materials for Platinum-BasedCatalysts in Fuel Cells, International Journal of
Hydrogen Energy., 43(16): 7823-7854 (2018).[2] Li Y.Y., Li C.T., Yeh M.H., Huang K.C., Chen P.W.,
Vittal R., Ho K.C., Graphite with Different
Structures as Catalysts for Counter Electrodes
in Dye-Sensitized Solar Cells, Electrochim Acta.,
179: 211-219 (2015).
[3] Peera G., Asokan A., Sahu A.K., Nitrogen and
Fluorine Co-Doped Graphite Nanofibers as High
Durable Oxygen Reduction Catalyst in Acidic
Media
for Polymer Electrolyte Fuel Cells, Carbon., 93:
130-142 (2015).
[4] Choi H.J., Jung S.M., Seo J.M., Chang D.W., Dai L.,
Baek J.B., Graphene for Energy Conversion
and Storage in Fuel Cells and Supercapacitors, Nano
Energy., 1: 534-551 (2012).
[5] Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V., Jiang D.,
Zhang Y., Dubonos S.V., Grigorieva I.V., Firsov A.A.,
Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon
Films, Science., 306: 666-669 (2004).
[6] Taghioskoui M., Trends in Graphene Research,
Materials Today., 12(10): 34-37 (2009).
[7] Castro Neto A.H., Guinea F., Peres N.M.R.,
Novoselov K.S., Geim A.K., The Electronic
Properties Of Graphene, Rev. Mod. Phys., 81(1):109-162 (2009).
[8] Stankovich S., Dikin D.A., Piner R.D., Kohlhaas
K.A., Kleinhammes A., Jia Y., Wu Y., Nguyen S.T.,
Ruoff R.S., Synthesis of Graphene-Based Nanosheets
via Chemical Reduction of Exfoliated Graphite
Oxide, Carbon., 45(7): 1558-1565 (2009).
[9] Choucair M., Thordarson P. and Stride J.A., Gram-
Scale Production of Graphene Based on
Solvothermal Synthesis and Sonication, Nature
Nanotech., 4: 30-33 (2009).
[10] Hernandez Y., Nicolosi V., Lotya M., Blighe F.M.,
Sun Z.Y., De S., McGovern I.T., Holland B., Byrne
M., Gun’ko Y.K., Boland J.J., Niraj P., Duesberg G.,
Krishnamurthy S., Goodhue R., Hutchison J.,
Scardaci V., Ferrari A.C., Coleman J.N., High-Yield
Production of Graphene by Liquid-Phase Exfoliation
of Graphite, Nature Nanotech., 3(9): 563-568
(2008).
[11] Kim K.S., Zhao Y., Jang H., Lee S.Y., Kim J.M.,
Kim K.S., Ahn J.H., Kim P., Choi J.Y., Hong B.H.,
Large-Scale Pattern Growth of Graphene Films for
Iran. J. Chem. Chem. Eng. Supeno M. et al. Vol. 39, No. 6, 2020
212 Research Note
Stretchable Transparent Electrodes, Nature., 457(7230):706-710 (2009).
[12] Murugan A.V., Muraliganth T., Manthiram A.,Rapid, Facile Microwave-Solvothermal Synthesis of
Graphene Nanosheets and Their PolyanilineNanocomposites for Energy Strorage, Chem. Mater.,21(21): 5004-5006 (2009).
[13] Emtsev K.V., Bostwick A., Horn K., Jobst J., KelloggG.L., Ley L., McChesney J.L., Ohta T., ReshanovS.A., Röhrl J., Rotenberg E., Schmid A.K.,Waldmann D., Weber H.B., Seyller T., TowardsWafer-Size Graphene Layers by AtmosphericPressure Graphitization of Silicon Carbide, Nature
Mater., 8(3): 203-207 (2009).[14] Sutter P.W., Flege J.I., Sutter E.A., Epitaxial
Graphene on Ruthenium, Nature Mater., 7(5): 406-411 (2009).
[15] Brownson D.A., D.K. Kampouris C. E. Banks.,Graphene Electrochemistry: Fundamental ConceptsThrough to Prominent Applications, Chem. Soc.
Rev. 41(21): 6944-6976 (2012).[16] Chen S., Cai W., Piner R.D., Suk J.W., Wu Y., Ren Y.,
Kang J., Ruoff R.S., Synthesis and Characterizationof Large-Area Graphene and Graphite Films onCommercial Cu-Ni Alloy Foils, Nano Lett., 11(9):3519-3525 (2011).
[17] Huang P.Y., Ruiz-Vargas C.S., Van der zande A.M.,Whitney W.S., Levendorf M.P., Kevek J.W., GargS., Alden J.S., Hustedt C.J., Zhu Y., Park J., McEuenP.L., Muller D.A., Grains and Grain Boundaries inSingle-Layer Graphene Atomic Patchwork Quilts,Nature., 469(7330): 389-392 (2011).
[18] Walter A.L., Nie S., Bostwick A., Kim K.S.,Moreschini L., Chang Y.J., Innocenti D., Horn K.,McCarty K.F., Rotenberg E., Electronic Structureof Graphene on Single-Crystal Copper Substrates,Phys Rev B., 84: 195443 (2011).
[19] Dimitrakopoulos C., Wisnieff R., Grill A., AntoniadisD.A., McArdle T.J., Liu Z., Effect of SiC WaferMiscut Angle on the Morphology and Hall Mobilityof Epitaxially Grown Graphene, Appl. Phys. Lett.,98: 222105 (2011).
[20] McDonald A.H., Bistritzer R., Graphene MoiréMystery Solved?, Nature., 474: 453-454 (2011).
[21] Supeno M., Siburian R., New Route: Convertionof Coconut Shell Tobe Graphite and Graphene NanoSheets, Journal of King Saud University-Science.