analisis fasa dan lebar celah pita energi karbon … · diagram alir. fasa lebar celah pita energi....

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