TUGAS KIMIA dan PENGETAHUAN LINGKUNGAN INDUSTRI

Rangkuman Jurnal Studi Pengaruh Jenis dan Komposisi Katalis pada Proses Pertumbuhan Carbon Nanotube (CNT) dengan Metode Catalytic Chemical Vapour Deposition

DISUSUN OLEH :

NAMA                                              : MOKH ALFAN NOVIANTO

NIM                                                  : 41615110026

FAKULTAS                                     : TEKNIK INDUSTRI

LATAR BELAKANG

Carbon Nanotube merupakan salah satu teknologi nano yang banyak digunakan dalam berbagai ilmu pengetahuan diantaranya dalam bidang elektronik, bidang kimia dan lain – lain. Penelitian ini dirancang dengan menggunakan sistem Catalytic Chemical Vapour Deposition (CCVD) untuk sintesis CNT dari gas asetilen dengan menggunakan katalis Co/Al₂O₃ dan katalis Fe/Al₂O₃ dengan berat katalis 0,3 gram, suhu operasi 700^oC, dan rasio laju alir gas N₂ dan gas Asetilen yaitu 1:1.

Teknologi nano merupakan hal baru dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi. Teknologi nano merupakan bentuk perpaduan material-material fungsional, dengan tujuan untuk mempermudah sistem-sistem dengan pengaturan skala panjang nanometer (1-100 nm) beserta fenomena penyebarannya dengan skala tersebut. Nano berarti seper-satu milyar dari sesuatu. Sebagai perbandingan 10 nm adalah 1000 kali lebih kecil dibandingkan dengan diameter dari rambut manusia.

Aplikasi Carbon Nanotube sudah banyak digunakan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan diantaranya : Elektronik, (Sensor kimia-fisika, biosensor, kapasitor, transistor, dll). Bidang Kimia (Elektroda, Penyimpan gas hidrogen, baterai litium, membran separasi, katalis pembantu dan absorben).

HASIL DAN PEMBAHASAN

11.  Sintesis Carbon Nanotube (CNT) dari gas asetilin dengan Metode Catalytic Chemical Vapour Deposition (CCVD) Berbasis Katalis Cobalt.

Sintesis CNT pada penelitian ini menggunakan gas asetilin yang mempunyai ikatan karbon rangkap tiga sehingga bisa dijadikan sebagai sumber karbon dan gas nitrogen sebagai inert yang berguna untuk menghilagkan oksigen dalam stainless steel yang memungkinkan bisa timbulnya reaksi oksidasi. Perbandingan gas asetilin dengan gas Nitrogen 1:1.

Hasil sintesis CNT dari gas asetilin dengan metode CCVD berbasis catalis cobalt dengan komposisi 3% menghasilkan berat CNT yang lebih banyak dibandingkan dengan katalis Co/Al₂O₃ dengan komposisi 3,5%. Hal ini disebabkan karena katalis dengan komposisi 3% mempunyai jumlah surface area yang lebih besar sehingga lebih banyak mengikat atom C dari gas asetilin yang digunakan sebagai sumber karbon.

  2. Sintesis Carbon Nanotube (CNT) dari gas asetilin dengan metode Catalytic Chemical Vapour Deposition (CCVD) Berbasis Katalis Fe.

Hasil Sintesis CNT dari gas asetilin dengan metode CCVD berbasis katalis Fe dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) dengan komposisi Fe/Al₂O₃ 3% dapat menghasilkan berat CNT 0,8 gram sedangkan dengan katalis Fe/Al₂O₃ komposisi 3,5% menghasilkan berat CNT 0,3 gram. Hal ini disebabkan karena katalis dengan komposisi 3% mempunyai jumlah surface area yang besar sehingga banyak mengikat atom C dari gas asetilin yang digunakan sebagai sumber carbon dan CNT yang akan dihasilkan pada proses ini berbentuk tipe Multi-walled Nanotube (MWNT).

   3.  Pengaruh Jenis Katalis dalam Sintesis Carbon Nanotube (CNT) dari gas asetilin dengan Metode Catalytic Chemical Vapour Deposition (CCVD).

Sintesis Carbon Nanotube (CNT) dari gas asetilin dengan metode Catalytic Chemical Vapour Deposition (CCVD) menggunakan dua jenis katalis yang berbeda yaitu Co/Al₂O₃ dan Fe/Al₂O₃ dengan berat yang sama sebesar 0,3 gram degnag perbandingan laju alir gas 1:1. Didapatkan berat produk CNT yang dihasilkan dari katalis Fe/Al₂O₃ lebih banyak hal ini karena katalis Fe yang digunakan dalam sintesis CNT mempunyai active sites yang lebih besar dalam proses dekomposisi karbon serta katalis juga mempunyai kecenderungan yang kuat untuk aglomerasi dengan atom lain (karbon) karena sifat kemagnetannya.

Ukuran partikel katalis sangat berpengaruh diameter karbon yang terbentuk dimana diameter carbon nanotube yang terbentuk semakin membesar seiring dengan penambahan konsentrasi cobalt.

Dalam pembentukan carbon nanotube dengan metode CCVD,katalis memiliki peranan penting diantaranya mengkatalisasi proses dehidrogenasi molekul Acetylen sehingga menghasilkan ikatan yang terdiri dari atom C. Nano partikel Co dan Fe akan berperan sebagai awal mula membentuk struktur tubular pada Carbon Nanotube.

   4. Pengaruh Kalsinasi (dalam Proses Pembuatan Katalis) dalam Sintesis Carbon Nanotube (CNT) dari gas asetilin dengan Metode Catalytic Chemical Vapour Deposition (CCVD).

Sintesis Carbon Nanotube (CNT) dari gas asetilin dengan metode Catalytic Chemical Vapour Deposition (CCVD) menggunakan dua jenis katalis dengan perlakuan yang berbeda selama pembuatan katalis yaitu Co/Al₂O₃ 3% dan Fe/Al₂O₃ 3% yang dikalsinasi dengan berat kalatis Co/Al₂O₃ 3% dan Fe/Al₂O₃ 3% tanpa kalsinasi dengan berat katalis sebesar 0,3 gram dengan perbandingan laju alir gas asetilin dan gas nitrogen 1:1.

Sintesis CNT menggunakan katalis yang sudah dikalsinasi dan menggunakan katalis tanpa dikalsinasi memberikan efek yang berbeda pada proses pertumbuhan CNT dengan katalis yang tidak dikalsinasi tidak terbentuk CNT dan dengan katalis yang sudah dikalsinasi.

Sintesis CNT dengan menggunakan katalis yang sudah dikalsinasi akan terbentuk CNT dengan struktur pipa-pipa tubular, Sedangkan sintesis dengan katalis yang tidak dikalsinasi tidak dapat terbentuk CNT sama sekali. Dengan kalsinasi akan dapat menghilangkan air yang terjebak dalam pori katalis. Katalis tanpa kalsinasi yang berada dalam stainless stell pada temperatur 700^oC hanya akan terjadi proses sintering karena tidak adanya komponen aktif pada permukaan pori katalis.

PELUANG PENELITIAN SELANJUTNYA

Teknologi nano merupakan alat untuk mengontrol material-material yang dibuat dalam ukuran atom dan molekul. Filamen-filamen karbon dengan diameter yang sangat kecil (lebih kecil dari 10nm) dipersiapkan pada tahun 1970.an sampai tahun 1980.an dengan mensintesis uap sehingga menumbuhkan serat-serat karbon dengan dekomposisi hidrokarbon pada temperatur yang tinggi dengan menambahkan katalis logam transisi dengan ukuran diameter partikel <10nm (Kroto dkk 1985, dan Iijima 1991). Meskipun begitu tidak ada yang bisa menjelaskan secara rinci sistematik dari filamen-filamen yang sangat kecil seperti yang sudah ditemukan saat ini.

Dalam sintesis CNT dengan berat katalis dan kondisi operasi yang sama, tetapi konsentrasi komponen aktif pada katalis berbeda memberikan pengaruh terhadap diameter dan berat produk CNT yang dihasilkan. Semakin besar konsentrasi komponen aktif katalis maka diameter CNT yang dihasilkan semakin besar, dan semakin tinggi konsentrasi komponen aktif pada katalis yang digunakan, semakin sedikit berat produk yang dihasilkan.

Penggunaan katalis Co/Al₂O₃ dan Fe/Al₂O₃ memberikan pengaruh yang berbeda pada sintesis Carbon Nanotube (CNT), dimana pada CNT yang menggunakan katalis Fe/Al₂O₃ mempunyai diameter yang lebih besar dan berat produk yang lebih banyak dibanding dengan CNT yang menggunakan katalis Co/Al₂O_3.