STUDI DIFRAKTOMETER SINAR-X KOMPOSIT KARBON AKTIF-ZNO SEBAGAI APLIKASI SUPERKAPASITOR

Novia Ryan Ramadhan; Anggara Budi Susila; Didik Aryanto

doi:10.21009/03.1201.FA35

Novia Ryan Ramadhan Program Studi Fisika, FMIPA Universitas Negeri Jakarta, Jl. Rawamangun Muka No.01, Rawamangun 13220, Indonesia
Anggara Budi Susila Program Studi Fisika, FMIPA Universitas Negeri Jakarta, Jl. Rawamangun Muka No.01, Rawamangun 13220, Indonesia
Didik Aryanto Pusat Riset Material Maju Badan Riset dan Inovasi Nasional, Kawasan PUSPITEK, Gedung 440-442, Tangerang Selatan 15314, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.21009/03.1201.FA35

Abstract

Abstrak

Kebutuhan energi yang terus meningkat dari tahun ke tahun mendorong terciptanya beberapa solusi alternatif dalam memecahkan masalah krisis energi. Oleh karena itu dibutuhkan penyimpanan energi yang efisien untuk mencapai efektivitas penggunaan energi listrik, salah satunya yaitu superkapasitor. Terdapat 2 jenis superkapasitor berdasarkan mekanisme penyimpanan energinya, yaitu Electrochemical Double-Layer Capacitor (EDLC) yang menggunakan bahan elektroaktif berbasis karbon, dan Pseudocapacitor yang menggunakan bahan elektroaktif berbasis logam oksida. Dalam upaya mengoptimalkan performa superkapasitor, dilakukan pengembangan jenis kapasitor gabungan antara EDLC dengan Pseudocapacitor. Pada penelitian ini telah dilakukan sintesis dan karakterisasi komposit ZnO-karbon aktif (CA) sebagai aplikasi superkapasitor. Komposit ZnO-CA disintesis menggunakan metode hidrotermal dengan 3 variasi suhu yaitu 100^oC, 110^oC dan 120 ^oC selama 4 jam, lalu dilanjutkan dengan proses anil pada suhu 400^oC selama 4 jam. Zinc nitrate tetrahydrate [Zn(NO₃)₂.4H₂O] digunakan sebagai prekusor Zn dan dicampurkan dengan karbon aktif menggunakan metode sonifikasi dengan konsentrasi 0.8 mol. Dari hasil karakterisasi difraksi sinar-x (XRD) dapat disimpulkan bahwa terdapat struktur kristal ZnO dengan bentuk hexagonal wurtzite, dan pengolahan data dilanjutkan menggunakan metode rietveld refinement supaya menghasilkan data yang lebih baik.

Kata-kata kunci: Superkapasitor, Seng Oksida, Karbon Aktif, Difraksi Sinar-X.

Abstract

The need for energy which continues to increase from year to year encourages the creation of several alternative solutions in solving the problem of the energy crisis. Therefore, efficient energy storage is needed to achieve the effectiveness of using electrical energy, one of which is supercapacitors. There are 2 types of supercapacitors based on their energy storage mechanism, namely Electrochemical Double-Layer Capacitor (EDLC) which uses carbon-based electroactive materials, and Pseudocapacitor which uses metal oxide-based electroactive materials. In an effort to optimize supercapacitor performance, a combination of EDLC and pseudocapacitor has been developed. In this research, synthesis and characterization of ZnO-activated carbon (CA) composites as supercapacitor applications have been carried out. ZnO-CA was synthesized using the hydrothermal method with 3 temperature variations, namely 100^oC, 110^oC and 120^oC for 4 hours, then followed by annealing at 400^oC for 4 hours. Zinc nitrate tetrahydrate [Zn(NO₃)₂.4H₂O] was used as Zn precursor and mixed with activated carbon using the sonification method at a concentration of 0.8 mol. From the results of x-ray diffraction (XRD) characterization, it can be concluded that there is a ZnO crystal structure with a hexagonal wurtzite shape, and data processing is continued using the rietveld refinement method to produce better data.

Keywords: Supercapacitor, Zinc Oxide, Activated Carbon, X-Ray Diffraction

References

F. I. Pasaribu, S. A. Lubis, S. I. P. Alam, “Superkapasitor Sebagai Penyimpan Energi Menggunakan Bahan Graphene,” RELE (Rekayasa Elektr. dan Energi) Jurnal Teknik Elektro, vol. 2, no. 2, pp. 65-72, 2020, doi: 10.30596/rele.v2i2.4419.

O. N. Tetra, “Superkapasitor Berbahan Dasar Karbon Aktif Dan Larutan Ionik Sebagai Elektrolit,” J. Zarah, vol. 6, no. 1, pp. 39-46, 2018, doi: 10.31629/zarah.v6i1.293.

W. Wang et al., “Hydrous ruthenium oxide nanoparticles anchored to graphene and carbon nanotube hybrid foam for supercapacitors,” Scientific Report, vol. 4, no. 1, pp. 9-14, 2014, doi: 10.1038/srep0445.

Nursiti et al., “Elektrosintesis Nanokomposit α-MnO2/C dan Fabrikasinya untuk Aplikasi Superkapasitor,” Jurnal Chemurgy, vol. 2, no. 1. pp. 6-11, 2018, doi: 10.30872/cmg.v2i1.1631.

Sunaina et al., “Effect of hydrothermal temperature on structural, optical and electrochemical properties of α-MnO2 nanostructures for supercapacitor application,” Chemical Physics Letters, vol. 777, p. 138742, 2021, doi: 10.1016/j.cplett.2021.138742.

W. Purno Aji et al., “Pengaruh Suhu Tumbuh Terhadap Struktur Kristal Lapisan Tipis ZnO 0.02 mol,” Seminar Nasional Fisika Universitas Negeri Jakarta, vol. 2, pp. 33-36, 2013, [Daring],Tersedia pada: http://sipeg.unj.ac.id/repository/upload/artikel/Pengaruh_Suhu_Tumbuh_Terhadap_Struktur_Kristal.pdf

S. D. Yudanto et al., “Sintesis dan Karakterisasi MgB2 dengan Penambahan Nano-SiC melalui Metode Reaksi Padat,” Indones. J. Appl. Physics, vol. 12, no. 1, p. 108, 2022, doi: 10.13057/ijap.v12i1.49136.

B. Astuti et al., “Structure, morphology, and optical properties of ZnO:Mg thin film prepared by sol-gel spin coating method,” J. Ilm. Pendidik. Fis. Al-Biruni, vol. 10, no. 2, pp. 241-250, 2021, doi: 10.24042/jipfalbiruni.v10i2.7239.

D. Susanti, R. F. Suwandana, “Analisis Pengaruh Massa Reduktor Zinc terhadap Sifat Kapasitif Superkapasitor Material Graphene,” Jurnal Teknik ITS, vol. 4, no. 1, pp. 95-100, 2015.