penelitian laboratorium - simpel
Post on 05-Nov-2021
13 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
PROPOSAL
PENELITIAN LABORATORIUM
DANA ITS TAHUN 2020
Pusat Studi Energi Berkelanjutan
JUDUL PENELITIAN:
KARBON BERPORI NANO TURUNAN ZIF SEBAGAI
MATERIAL PENYIMPAN HIDROGEN
Tim Peneliti:
Ketua: Prof. Hamzah Fanzuri, Ph.D. (Kimia/F SAD/ITS)
Anggota 1: Nurul Widiastuti, Ph.D. (Kimia/F SAD/ITS)
Anggota 2: Dr. Triyanda ((Kimia/F SAD/ITS)
DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2020
ii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ......................................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ............................................................................................................... iii
BAB I RINGKASAN ............................................................................................................ 1
BAB II PENDAHULUAN .................................................................................................... 2
2.1 Latar Belakang ............................................................................................................. 2
2.2 Perumusan dan Pembatasan Masalah .......................................................................... 5
2.3 Tujuan .......................................................................................................................... 5
2.4 Urgensi Penelitian........................................................................................................ 6
2.5 Target Luaran .............................................................................................................. 6
BAB III TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 8
3.1 Hidrogen ...................................................................................................................... 8
3.2 Metode untuk Penyimpanan Hidrogen ................................................................... 8
3.3 Material Berpori untuk Adsorpsi Hidrogen .......................................................... 10
3.4 Zeolitic Imidazolate Framework-67 (ZIF-67) ........................................................... 11
3.5 Karbon tertemplat MOF ............................................................................................ 12
3.6 Penelitian Sebelumnya .............................................................................................. 13
2.7 Kesesuaian dengan Roadmap Penelitian ................................................................... 16
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................ 18
4.1 Alat dan bahan ........................................................................................................... 18
4.2 Prosedur Penelitian .................................................................................................... 18
4.3. Skema Kerja Penelitian ............................................................................................ 22
4.4 Deskripsi Uraian Tugas Tenaga Peneliti ................................................................... 23
BAB V JADWAL ................................................................................................................ 25
Anggaran Biaya ................................................................................................................... 26
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 28
LAMPIRAN ........................................................................................................................ 33
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3. 1 Skematik pengisian pori adsorben oleh molekul ............................................ 10
Gambar 3.2 Topologi Sodalit dari ZIF-67 (Zhang dkk., 2015)[29] .................................... 11
Gambar 3.3 Skema pembentukan Karbon tertemplat MOF [5] .......................................... 12
Gambar 3.4 Difraktogram XRD (a) ZMC, (b) Ni/ZMC-5, (c) Ni/ZMC-15 dan (d) Ni/ZMC-
25 ......................................................................................................................................... 14
Gambar 3.5 Difraktogram XRD Karbon tertemplat MOF-5 ............................................... 15
Gambar 3.6 Fishbone tahapan penelitian terkait material karbon berbasis MOF sebagai
penyimpan H2 .... 17
Gambar 3.1 Rangkaian reaktor penyimpanan hidrogen ketika (a) proses degassing dan
(b) proses adsorpsi ....................................................................................... 21
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1 Kondisi operasional pada beberapa jenis teknologi penyimpan hidrogen [23] .... 9
Tabel 3. 2 Material Berpori untuk Adsorpsi Gas Hidrogen ................................................ 11
Tabel 3.3 Karakteristik pori dan hasil kinerja ..................................................................... 15
Tabel 3. 4 Karakteristik pori dan kinerja adsorpsi H2 pada material karbon tertemplat
MOF-5 .......................................................................................................... 16
Tabel 4.1 Deskripsi Uraian Tugas Ketua dan Anggota Peneliti .................................. 23
Tabel 4.2 Deskripsi Uraian Kerja Mahasiswa.............................................................. 24
1
BAB I
RINGKASAN
Teknologi efektif untuk penyimpan hidrogen yang memiliki performa baik dalam
segi kapasitas penyimpanannya merupakan salah satu faktor terpenting dalam
perkembangan sains di bidang bahan bakar hidrogen sebagai energi terbarukan.
Penyimpanan dalam material padat sangatlah efektif karena tidak membutuhkan energi
yang tinggi dalam prosesnya. Metal organic frameworks (MOF) telah banyak dilaporkan
sebagai material penyimpan hidrogen namun MOF memiliki beberapa kekurangan
diantaranya tidak tahan terhadap air/uap dan tidak tahan dengan suhu tinggi karena
stabilitas termalnya yang rendah sehingga dapat menjadi faktor penghambat dalam proses
aplikasi sekala industri. Selain itu, beberapa MOF memiliki kapasitas penyerapan hidrogen
yang sangat rendah pada suhu kamar karena interaksi yang lemah antara molekul hidrogen
dan kerangka MOF berpori. Salah satu cara untuk mengatasi masalah di atas adalah
dengan membentuk material karbon berpori yang memiliki distribusi logam tidak jenuh
pada permukaan. Penelitian terbaru melaporkan bahwa Metal Organic Frameworks
(MOF) telah menarik minat yang luar biasa sebagai prekursor unik untuk nanomaterial
berbasis karbon melalui karbonisasi temperatur tinggi dalam kondisi anaerobik. MOF
dapat memberikan peluang khusus untuk memperoleh material karbon heteroatom-doped
yang sangat efektif dengan non logam atau logam yang berbeda bergantung pada jenis
MOF yang digunakan. ZIF-67 merupakan salah satu jenis MOF yang tersusun atas logam
kobalt dan ligan berbasis imidazol yang kaya atom N. Preparasi kobalt-nitrogen-karbon
melalui karbonisasi ZIF-67 memiliki beberapa keuntungan diantaranya: (1) merupakan
metode yang efektif karena melalui satu tahapan reksi, (2) distribusi kobalt dalam matriks
karbon yang homogen dibandingkan dengan metode konvensional melalui impregnasi dua
tahap reaksi atau doping, dan (3) keberadaan atom kobalt dan nitrogen yang secara sinergis
mampu bertindak sebagai sisi aktif ketika diaplikasikan sebagai material penyimpan
hidrogen. Kitosan merupakan biopolisakarida yang mengandung nitrogen yang telah
banyak digunakan sebagai adsorben. Gugus amino (-NH2) dan hidroksil (-OH) pada
struktur kitosan dapat bertindak sebagai sisi aktif yang mampu mengikat adsorbat.
Keberadaan kobalt dan nitrogen pada karbon nanopori diketahui dapat mempengaruhi
kinerjanya sebagai adsorben, sehingga dalam penelitian ini dilakukan penambahan kitosan
sebagai sumber nitrogen tambahan pada sintesis ZIF-67 secara in-situ sebagai prekusor
kobalt-nitrogen-karbon. Material hasil sintesis kemudian akan dikarakterisasi
menggunakan XRD, FTIR, SEM, Adsorpsi-desorpsi N2 dan TGA. Pengaruh keberadaan
kobalt dan nitrogen akan dipelajari lebih lanjut dalam kinerjanya sebagai penyimpan
hidrogen. Penelitian Laboratorium ini melibatkan sedikitnya 3 mahasiswa S1 serta
merupakan penelitian pendukung unggulan yang mendukung roadmap penelitian
Laboratorium Kimia Material dan Energi (sudah LBE), serta sesuai dengan
roadmap penelitian Pusat Studi Energi Berkelanjutan. Luaran dari penelitian berupa
artikel-artikel ilmiah yang dipublikasi dalam Seminar Nasional, Seminar Internasional
terindeks dan Jurnal Internasional terindeks Scopus (Q2) serta meluluskan mahasiswa
S1 dan S2, Draft Buku Ajar serta draft Paten.
Kata kunci: MOF, ZIF-67, kobalt-nitrogen-karbon, hydrogen storage
2
BAB II
PENDAHULUAN
2.1 Latar Belakang
Penggunaan hidrogen sebagai salah satu sumber energi yang ideal untuk sistem
transportasi dan berbagai pembangkit energi telah mendapat perhatian yang besar karena
hidrogen dapat dihasilkan dari sumber yang dapat diperbaharui dan tidak menghasilkan
polutan selama proses penggunaannya. Sebagai bahan bakar, hidrogen menghasilkan
energi lebih banyak per satuan massa dibandingkan dengan bahan bakar fosil (minyak atau
gas alam). Hidrogen cair mempunyai densitas sekitar 71 g/L dibandingkan dengan sekitar
700 g/L untuk bahan bakar minyak pada temperatur ambient. Sebagai akibatnya, hidrogen
membutuhkan volume penyimpanan lebih besar untuk mencapai jumlah energi yang sama.
Hal ini menjadikan hidrogen memiliki densitas yang rendah dan membutuhkan proses
penyimpanan yang rumit, sehingga membatasi aplikasinya pada industri bahan bakar.
Teknologi efektif untuk penyimpan hidrogen yang memiliki performa baik dalam
segi kapasitas penyimpanannya merupakan salah satu faktor terpenting dalam
perkembangan ilmu science di bidang bahan bakar hidrogen sebagai energi terbarukan.
Beberapa cara telah dilakukan untuk menyimpan hidrogen yaitu liquefaction, compressed
hydrogen and storage in solid material. Proses liquefaction membutuhkan energi dalam
jumlah besar dan hidrogen dalam fasa ini mudah untuk menguap sehingga membatasi
penggunaan teknologi dengan cara ini. Compressed hydrogen juga merupakan proses yang
membutuhkan energi dan tekanan yang sangat tinggi sehingga menyebabkan masalah
keaman selama proses pengaplikasian. Oleh karena itu penyimpanan dalam material padat
sangatlah efektif karena tidak membutuhkan energi yang tinggi dalam prosesnya [1].
Penyimpanan hidrogen dalam bahan padat dapat dicapai dengan salah satu dari tiga proses:
i) reaksi kimia, di mana hidrogen bereaksi dengan material padat untuk membentuk
senyawa baru, ii) adsorpsi, di mana hidrogen diserap ke material padat, dan iii) Trapping
hidrogen, di mana hidrogen diperangkap dalam suatu kerangka material. Disamping itu,
persyaratan lain dari material penyimpan hidrogen adalah memiliki kinetika yang cepat,
termodinamika penyerapan yang memadai, kekuatan mekanik dan durabilitas yang tinggi,
transfer panas yang efektif serta aman. Adapun jenis adsorbent yang dapat digunakan
sebagai penyimpan hidrogen meliputi carbon nanotubes (CNT), zeolit, metal-organic
framework (MOF), karbon aktif, graphite nanofiber (GNF), ordered mesoporous carbon
(OMC) serta logam transisi nanopartikel.
3
Luas area spesifik yang besar dan ukuran pori yang teratur memegang peranan
penting dalam penyimpanan gas menggunakan material padatan. Salah satu material yang
mempunyai karakteristik tersebut adalah Metal organic framework (MOF), suatu kelas
material berpori yang tersusun atas ligan organik yang terkoordinasi dengan ion logam
atau klaster logam untuk membentuk kerangka satu, dua atau tiga dimensi [2]. Beberapa
tahun terakhir MOF telah menarik perhatian sebagai material berpori yang lebih baik jika
dibandingkan dengan material berpori lainnya seperti karbon aktif, silika dan zeolit [3][4].
Hal tersebut sangat dimungkinkan karena struktur kerangka MOF dapat didesain sendiri
berdasarkan ligan penghubung dan klaster logam transisi yang dapat disesuaikan dengan
aplikasinya sebagai penyimpan gas, pemisah gas, katalis heterogen dan lain-lain [5][6].
Beberapa penelitian sebelumnya telah banyak melaporkan MOF sebagai penyimpan gas
hidrogen karena luas permukaan spesifiknya yang besar dan ukuran pori yang teratur
[7][8]. Salah satu jenis MOF yang telah banyak dilaporkan sebagai penyimpan gas
hidrogen adalah MOF-5 [7][9].
Li dkk. [10] melaporkan bahwa MOF-5 dapat mengadsorpsi H2 sebesar 3,6 wt%
pada suhu 77 K dan tekanan 1,74 MPa. Penelitian lain juga telah melaporkan bahwa MOF-
5 mampu mennyerap hidrogen lebih dari 5% berat pada suhu 77 K dan tekanan 4 MPa [7].
Di sisi lain, MOF memiliki beberapa kekurangan diantaranya tidak tahan terhadap air/uap,
tidak tahan terhadap suhu tinggi karena stabilitas termalnya yang rendah sehingga dapat
menghalangi aplikasinya dalam sekala industri [4]. Selain itu, beberapa MOF memiliki
kapasitas penyerapan hidrogen yang sangat rendah pada suhu kamar karena interaksi yang
lemah antara molekul hidrogen dan kerangka MOF berpori. Luas permukaan spesifik yang
tinggi saja tidak cukup untuk mencapai kapasitas penyimpanan hidrogen yang tinggi untuk
penyimpanan hidrogen dalam suhu kamar. Kalor adsorpsi hidrogen untuk sebagian besar
MOF biasanya berkisar antara 4-7 kJ mol-1. Berdasarkan literatur dilaporkan bahwa kalor
adsorpsi hidrogen pada adsorben ideal harus sekitar 20 kJ.mol-1 di seluruh rentang
penyimpanan hidrogen jika dilakukan pada suhu kamar. Oleh karena itu, peningkatan
energi adsorpsi hidrogen adalah kunci menuju peningkatan kapasitas penyerapan hidrogen
MOFs dalam kondisi non-cryogenic. Studi eksperimental maupun komputasi telah
menunjukkan bahwa energi adsorpsi hidrogen dapat ditingkatkan secara signifikan dengan
i) memperkenalkan situs logam tak jenuh, ii) mengurangi ukuran pori, atau iii) dengan
memilih penghubung organik yang sesuai [11].
Salah satu cara untuk mengatasi masalah di atas adalah dengan membentuk
material karbon berpori yang memiliki distribusi logam pada permukaan. Penelitian
4
terbaru melaporkan bahwa Metal Organic Frameworks (MOF) telah menarik minat yang
luar biasa sebagai prekursor unik untuk nanomaterial berbasis karbon melalui karbonisasi
temperatur tinggi dalam kondisi anaerobik. MOF dapat memberikan peluang khusus untuk
memperoleh material karbon heteroatom-doped yang sangat efektif dengan non logam
atau logam yang berbeda bergantung pada jenis MOF yang digunakan [12]. Penggunaan
MOF sebagai prekursor karbon memberi keuntungkan karena dispersi logam nanopartikel
yang homogen dalam matriks karbon dan kemudahan sintesis MOF tanpa prekursor
karbon tambahan [13]. Berdasarkan pertimbangan ini, logam-nitrogen-karbon yang
homogen dengan karakteristik luas permukaan spesifik tinggi dapat secara mudah dan
efektif diperoleh dari karbonisasi MOF secara langsung.
Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIFs) adalah subkelas MOF yang menjanjikan
karena stabilitas termal dan kimianya sangat baik. Kerangka ZIFs telah diproyeksikan
menjadi salah satu prekursor karbon yang menarik untuk menyiapkan material karbon
berpori yang terdoping-N karena strukturnya yang sangat mikroporous, morfologi yang
teratur dan ligan berbasis imidazol yang kaya atom N [14]. ZIF-67 merupakan salah satu
jenis ZIF yang tersusun atas ligan 2-metilimidazol dan logam kobalt membentuk topologi
sodalit [15]. Penelitian telah melaporkan karbonisasi secara langsung ZIF-67 pada suhu
800 °C dalam atmosfer N2/H2 telah menghasilkan material nitrogen-karbon berpori yang
terdoping kobalt. Preparasi kobalt-nitrogen-karbon melalui cara ini memiliki beberapa
keuntungan diantaranya: (1) merupakan metode yang efektif karena melalui satu tahapan
reksi, (2) distribusi kobalt dalam matriks karbon yang homogen dibandingkan dengan
metode konvensional melalui impregnasi dua tahap reaksi atau dopping, dan (3)
keberadaan atom kobalt dan nitrogen yang secara sinergis mampu bertindak sebagai sisi
aktif ketika diaplikasikan sebagai material penyimpan hidrogen. Selain itu penambahan
senyawa pendukung yang mengandung nitrogen mampu meningkatkan interaksi antara
molekul [16]. Kitosan merupakan biopolisakarida yang telah banyak dipelajari sebagai
adsroben karena rantai molekulnya memiliki afinitas yang baik dengan polutan anionik
atau kationik dalam air [17]. Keberadaan gugus amino (-NH2) dan gugus hidroksil (-OH)
pada strukturnya dapat bertindak sebagai sisi aktif yang mampu mengikat adsorbat
sehingga meningkatkan nilai kapasitas penyimpan hidrogen [18].
Berdasarkan pemaparan di atas, penelitian ini bertujuan untuk membuat material
kobalt-nitrogen-karbon berpori melalui karbonisasi secara langsung Metal organic
frameworks (MOFs) jenis ZIF-67 dengan penambahan kitosan sebagai sumber
nitrogen tambahan. ZIF-67 dipilih sebagai prekursor preparasi kobalt-nitrogen-karbon
5
karena memiliki ukuran pori 10 Å. Dengan ukuran pori tersebut maka akan
memungkinkan molekul hidrogen untuk berinteraksi dengan kerangka MOF. Penelitian
telah menunjukkan bahwa ukuran pori mikro pada material akan menghasilkan interaksi
optimal antara molekul hidrogen dengan kerangka materail melalui gaya Van der Waals
yang bekerja pada molekul hidrogen. Selain itu, keberadaan atom nitrogen dan kobalt
dalam penghubung organik dapat mempolarisasi adsorbat, sehingga adsorbat dapat terikat
secara kuat dengan adsorben dan meningkatkan kapasitas adsorpsi dari adsorben.
Pada penelitian pendahuluan yang telah dilakukan, material MOF jenis ZIF-8 dan
ZIF-67 telah berhasil disintesis dengan metode hidrotermal pada suhu kamar. Padatan
yang diperoleh dikarakterisasi dengan instrumen XRD dan FTIR. Hasil XRD
menunjukkan bahwa material hasil sintesis memiliki puncak karakteristik yang sama
dengan ZIF-8 dan ZIF-67. Hasil penelitian kami sebelumnya menunjukkan karbon
tertemplat MOF memiliki kinerja yang lebih baik sebagai adsorben zat warna.
2.2 Perumusan dan Pembatasan Masalah
Pada penelitian kami sebelumnya, ZIF-8 dan ZIF-67 telah berhasil disintesis
dengan metode hidrotermal pada suhu kamar. Hasil penelitian menunjukkan karbon
tertemplat MOF memiliki kinerja yang lebih baik sebagai adsorben zat warna. Adanya
atom nitrogen dan kobalt dalam matriks MOF memiliki peranan penting dalam
peningkatan nilai kapasitas adsorpsi. Berdasarkan penelitian pendahuluan yang telah
dilakukan, pada penelitian ini akan disintesis ZIF-67 dengan penambahan kitosan
sebagai prekursor pembentukan kobalt-nitrogen-karbon sebagai penyimpan hidrogen.
Keberadaan logam Co dan nitrogen dalam matriks karbon diharapkan dapat meningkatkan
interaksi antara molekul adsorbat sehingga meningkatkan nilai kapasitas penyimpanan
hidrogen.
2.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1) Mendapatkan material kobalt-nitrogen-karbon nanopori dari bahan dasar ZIF-
67 dengan penambahan kitosan yang disintesis melalui metode hidrotermal
serta menentukan karakteristik padatan hasil sintesis dari hasil analisis dengan
XRD, FTIR, SEM/EDX dan adsorpsi-desorpsi nitrogen.
2) Menentukan kapasitas penyimpanan kobalt-nitrogen-karbon nanopori hasil
sintesis terhadap penyimpanan hidrogen.
3) Menerapkan daur ulang adsorben untuk proses adsorpsi selanjutnya.
6
Penelitian yang diusulkan ini sesuai dengan Roadmap ITS yang tercantum dalam
tabel Road Map Pusat Penelitian Energi Berkelanjutan di bidang Kajian Penyimpan
hidrogen bertipe adsorber dan hibrida logam.
2.4 Urgensi Penelitian
Penelitian ini memberikan alternatif permasalahan selama proses penyimpan
hidrogen. Metode penyimpanan dalam material padat berpori dijadikan metode yang
efektif untuk menyimpan hidrogen dalam jumlah yang banyak, mudah, tidak memerlukan
energi yang tinggi dan tingkat keamanan yang tinggi. Selain itu, kondisi pengoprasian
metode ini cukup mudah dan dapat digunakan berkali-kali. Keterbaruan yang ditawarkan
dari penelitian ini adalah karbonisasi secara langsung MOF untuk mempersiapkan karbon
dengan porositas yang tinggi dan sangat teratur dalam struktur karbonnya dengan
persebaran situs logam tak jenuh sesuai dengan jenis MOF yang digunakan pada
permukaan karbon. Hasil penelitian ini berkontribusi pada bidang pengembangan fuel cell
dan produksi hidrogen sebagai bakar.
2.5 Target Luaran
2.5.1 Teori
Kegiatan penelitian ini merupakan riset dasar yang mendukung pengembangan
material penyimpan hidrogen bertipe adsorber berbasis logam dan karbon. Dari penelitian
ini akan dihasilkan teori baru tentang metoda preparasi dan karakterisasi material baru
kobalt-nitrogen-karbon yang diturunkan dari ZIF-67, serta kinerjanya sebagai penyimpan
hidrogen.
2.5.2 Publikasi
Luaran utama yang akan dihasilkan adalah publikasi pada jurnal internasional
terindeks, Ceramics Silikaty (Q2). Selain itu, luaran kegiatan sesuai yang dijanjikan,
tercantum pada tabel berikut.
7
No. Luaran kegiatan penelitian Target Luaran, Jumlah
1. Seminar nasional/internasional 2
2. Jurnal nasional terakreditasi atau non-akreditasi 1
3. Jurnal internasional terindeks scopus Q2 1
4. Meluluskan mahasiswa S-1 dan S2 2
5. Draft Buku Ajar 1
6. Draft Paten 1
8
BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Hidrogen
Energi hidrogen merupakan sumber energi yang tidak terbatas sehingga mampu
menggantikan penggunaan bahan bakar fosil saat ini. Selain itu, energi hidrogen juga
merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena hanya mengemisi uap air [19].
Pada persamaan reaksi 3.1, terlihat bahwa gas hidrogen murni yang dibakar menggunakan
gas oksigen (O2) hanya menghasilkan uap air (H2O) yang tidak bersifat sebagai polutan
dan ramah lingkungan.
H2(g) + ½O2(g) → H2O(l) ΔH25°C = -285,8 kJ/mol (3.1)
Berdasarkan alasan inilah, gas hidrogen disebut sebagai bahan bakar bersih (clean fuel),
ramah lingkungan dan merupakan sumber energi ideal bila dibandingkan dengan bahan
bakar fosil konvensional. Selain itu, hidrogen dianggap sebagai energi yang menjanjikan
karena memiliki densitas energi yang tinggi perunit massanya (33 Wh/kg) dan nilai
kalornya tiga kali lebih besar dibandingkan bensin. Hal ini menyebabkan konsumsi
hidrogen yang lebih sedikit untuk mendapatkan besar energi yang sama dengan bahan
bakar minyak [20].
Manfaat penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar baik dari segi penggunaan
maupun lingkungan memiliki kelebihan dibandingkan dengan energi dari bahan bakar
minyak. Disisi lain masih terdapat tantangan ilmiah yang harus diatasi sebelum teknologi
hidrogen ini dapat diimplementasikan sebagai energi alternatif yang ramah lingkungan.
Proses penyimpanan hidrogen menjadi masalah utama yang harus dibenahi agar teknologi
sel bahan bakar hidrogen dapat diimplementasikan.
3.2 Metode untuk Penyimpanan Hidrogen
Berbagai metode penyimpanan hidrogen yang telah ditlieti, meliputi metode
penyimpanan hidrogen dalam tangki gas bertekanan tinggi, hidrogen cair, elektrosorpsi,
penyimpanan secara kemisorpsi dengan penggunaan hidrida logam (interkalasi hidrogen)
atau komplek hidrida [21], maupun penyimpanan hidrogen secara fisisorpsi pada material
berpori dengan luas permukaan dan volume pori. Beberapa metode penyimpanan hidrogen
memiliki karakteristik penyimpanan yang berbeda seperti tertera pada Tabel 3.1.
Menurut Kang dkk. [22] belum ada dari metode diatas yang benar-benar
memenuhi semua kriteria untuk dapat mencapai jumlah hidrogen yang sesuai dengan
9
standar yang dibutuhkan untuk keperluan transportasi. Namun, penggunaan fisisorpsi
hidrogen pada material berpori adalah salah satu metode yang dipertimbangkan untuk
beberapa aplikasi seperti bahan bakar kendaraan. Kelebihan dari metode ini adalah
penyimpanan dalam jumlah besar hidrogen pada suhu dekat-ambien dan aman tekanan.
Tabel 3. 1 Kondisi operasional pada beberapa jenis teknologi penyimpan hidrogen [23]
Metode Contoh Kapasitas
H2 (%b)
T
(oC)
P
(bar) Keterangan
Gas Terkompresi
CGH2 < 6 25 350 –
700
Kapasitas volumetrik
rendah
Cairan
LH2 Bergantung
ukuran
-250 1 Energi yang digunakan
besar
Hidrida Logam-
Temperatur Rendah
Tin < Tout
LaNi5H4 < 2 < 150 1 – 10 Kapasitas gravimetrik
rendah
Hidrida Logam-
Temperatur Tinggi
Tin > Tout
MgH2 3 – 7,6 > 300 0,1 –
10
Kinetika lambat
Hidrida Kompleks
NaAlH4
LiBH4
NH3BH3
5 – 18,4 > 200 1 – 10 Reversibilitas rendah
Cairan Organik
Amonia
Metanol
6 – 17,6 > 300 1 Membutuhkan pengolah
bahan bakar
Adsorpsi Gas-Padat
Karbon
CNT
MOF
< 1% pada 25 oC
< 25 0,1 –
70
Suhu& temperatur ruang,
kapasitas masih rendah
10
3.3 Material Berpori untuk Adsorpsi Hidrogen
Penyimpanan gas hidrogen pada material berpori berdasarkan atas prinsip
fisisorpsi. Fisisorpsi merupakan mekanisme penyerapan molekul-molekul hidrogen pada
permukaan material pengadsorp yang terjadi secara reversibel. Material pengadsorp
berperan sebagai adsorben, sedangkan hidrogen berperan sebagai adsorbat. Skematik
pengisian pori adsorben oleh molekul adsorbat terbagi menjadi tiga tahap seperti tertera
pada Gambar 3.1
Pada skematik dibawah, proses penyimpanan molekul adsorbat pada adsorben
diawali dengan pembukaan pori adsorben akibat pemanasan pada suhu tinggi. Kemudian
setelah adsorben dengan adsorbat saling kontak, terjadi difusi pada permukaan adsorben.
Tahap berikutnya terjadi migrasi kedalam pori adsorben yang dilanjutkan dengan adanya
pembentukan monolayer adsorbat.
Beberapa penelitian sebelumnya telah mengembangkan material berpori untuk
penyimpanan hidrogen, seperti dijelaskan pada Tabel 3.2. Material MOF memiliki jenis
adsorpsi kimia, sedangkan karbon dan zeolit termasuk ke dalam jenis adsorpsi fisika. Saat
terjadi adsorpsi fisika dalam material karbon dan zeolit, suhu serta tekanan yang digunakan
relatif rendah dan hidrogen yang teradsorp juga lebih banyak. Adsorpsi secara kimia relatif
membutuhkan tekanan sangat tinggi agar H2 dapat teradsorpsi lebih banyak seperti dalam
material MOF, tetapi ketika adsorpsi kimia menggunakan tekanan relatif rendah
kemampuan adsorpsi akan menurun adsorbat. Selain itu, adsorpsi kimia membutuhkan
energi tinggi saat desorpsi karena terjadi ikatan kimia antara hidrogen dan material,
sehingga hidrogen akan sulit dilepaskan kembali dari material penangkap H2 .
Gambar 3. 1 Skematik pengisian pori adsorben oleh molekul
Berdasarkan Tabel 3.2, zeolit memiliki kapasitas adsorpsi paling besar
dibandingkan dengan yang lain. Sementara itu, karbon memiliki kapasitas yang lebih kecil.
Meskipun kapasitas adsorpsi karbon lebih kecil dibandingkan dengan MOF, proses
11
desorpsi pada karbon lebih mudah dilakukan. Disamping itu, karbon memiliki luas
permukaan yang besar untuk digunakan sebagai adsorben. Oleh karena itu, pada penelitian
ini digunakan gabungan zeolit dan karbon untuk adsorpsi gas hidrogen.
Tabel 3. 2 Material Berpori untuk Adsorpsi Gas Hidrogen
Material
Jenis
Adsorpsi
Diameter
Pori (nm)
Volume
Pori
(cm3/g)
Kapasitas
Adsorpsi
(% berat)
Suhu
Adsorpsi
(oC)
Tekanan
Adsorpsi
(Bar)
Pustaka
Zeolit
Zeolit
(Na,
Mg)Y
Fisika 0,74 0,31 4,5 -196 1 [24]
Zeolit
NaX Fisika 0,41 0,27 2,5 25 1 [25]
Karbon
Karbon
Aktif Fisika <0,7 0,285 0,1 26 10
[26] Karbon
Nanofiber Fisika <0,7 0,590 0,02 26 10
MOF MOF-5 Kimia 0,59 0,31 0,92 25 1,1 [27]
3.4 Zeolitic Imidazolate Framework-67 (ZIF-67)
Zeolitic Imidazolate Framework-67 (ZIF-67) merupakan salah satu bagian dari MOF
dan sub kelompok dari ZIF. Material dengan rumus molekul (Co(C4H5N2)2) ini merupakan
isostruktural dari ZIF-8 dan dibentuk dari kation Co2+ dan ligan anion 2-metilimidazol
(MIM) sebagai penghubung yang menghasilkan topologi sodalit (SOD) yang dapat dilihat
pada Gambar 3.2. Topologi SOD ZIF-67 dibentuk oleh cincin segi empat atau enam dari
klaster CoN4 (Gambar 3.3) yang memiliki ukuran pori dengan diameter rongga internal
11,6 Å yang dihubungkan dengan jendela pori kecil 3,4 Å, space group kubus (I-43m)
dengan dimensi unit sel 16,9689 Å [28]. Selain itu, ZIF-67 memiliki stabilitas termal
hingga 450 °C, luas permukaan secara BET 1296 m2/g dan volume mikropori 0,55 cm3/g
[15].
Gambar 3.2 Topologi Sodalit dari ZIF-67 (Zhang dkk., 2015)[29]
12
ZIF-67 disintesis dari prekursor Cu dan ligan organik metil imidazol. Berbagai
parameter dapat mempengaruhi karakteristik material diantaranya rasio prekursor, pelarut,
sumber logam yang digunakan, penambahan aditif TEA, lama pengadukan dan perlakuan
sintesis [15]. Parameter kondisi sintesis ZIF-67 berdasarkan penelitian sebelunya dapat
dilihat pada Tabel 3.2. Beberapa penelitian telah melaporkan sintesis ZIF-67 dalam pelarut
metanol pada suhu ruang (Zhang dkk., 2016)[30]. Metanol merupakan pelarut organik
yang dapat mencemari lingkungan. Upaya sintesis green chemistry telah dikembangkan
untuk melakukan sintesis ZIF-67 pada pelarut air. Peneliti telah melaporkan keberhasilan
sintesis ZIF-67 dalam pelarut air pada suhu ruang menggunakan Cobalt nitrat sebagai
sumber logam. Selain itu, Gross dkk. [31] telah melaporkan bahwa penambahan aditif
trimetil amina (TEA) dapat mengurangi rasio penggunakan prekursor sehingga sintesis
ZIF-67 lebih efisien untuk menekan biaya sintesis skala besar. Namun jumlah penambahan
TEA yang terlalu banyak akan menghasilkan material yang beraglomerasi, sebagai
dampaknya kristanilitas pada difraktogram XRD akan mengalami penurunan [32].
Gambar 3.3 Skema pembentukan Karbon tertemplat MOF [5]
3.5 Karbon tertemplat MOF
Beberapa tahun terakhir, MOF telah banyak dilaporkan sebagai templat atau
sumber karbon untuk preparasi karbon nanopori. Material berbasis karbon, yang berasal
dari karbonisasi MOF menawarkan banyak keuntungan: (i) sifat struktural dan fisikokimia
yang dapat diatur dan (ii) proses modifikasi pra atau pasca sintesis yang mudah dari MOF
murni dan MOF hasil karbonisasi sehingga mudah mendapatkan material yang sesuai
dengan sifat yang ditargetkan [12]. Penggunaan prekursor MOF yang memiliki variasi
struktur, kristalinitas, keseragaman dan ukuran pori sebagai templat dapat melalui beberpa
MOF MOF Komposit Karbon Nanopori
13
teknik, yaitu karbonisasi dalam atmosfer udara dan karbonisasi dalam atmosfer nitrogen.
Karbonisasi MOF dalam atmosfer udara mampu menghasilkan material multi logam
oksida, logam/karbon, dan logam/logam oksida sesuai dengan sumber logam pada MOF
prekursor yang digunakan sedangkan pirolisis MOF dalam atmosfer nitrogen mampu
menghasilkan beberapa kemungkinanan diantaranya: terbentuknya oksida logam/ karbon,
logam-logam oksida-karbon, dan karbon nanopori [5]. Dalam kedua metode tersebut, suhu
merupakan salah satu faktor yang sangat berpengaruh terhadap struktur, karakteristik luas
permukaan dan sifat kimia material yang dihasilkan. Selain penggunaan prekursor MOF
murni, MOF komposit dengan penambahan fungsional tertentu serta material yang kaya
nitrogen juga telah banyak dipelajari menggunakan metode pirolisis suhu tinggi [33].
Skema MOF sebagai templat karbon nanopori dapat dilihat pada Gambar 3.3
Karbonisasi ZIF berbasis atom Zn untuk membentuk karbon nanopori telah
banyak dilaporkan. Keberadaan oksida logam dan logam pada MOF berbasis Zn mudah
dihilangkan karena titik leburnya yang tidak terlalu tinggi [12]. ZIF berbasis atom Co juga
telah banyak dilaporkan dalam pirolisis karbon, karena atom Co hasil pirolisis pada suhu
tinggi mampu bertindak sebagai katalis dan membentuk ikatan secara kimia dengan
material lain sehingga mampu meningkatkan kinerja dalam aplikasi tertentu [34].
Selanjutnya Hao dkk. [35] telah malaporkan bahwa nanopartikel Co yang terbentuk selama
proses karbonisasi memiliki sifat magnetisasi yang cukup baik untuk meningkatkan
kinerjanya sebagai adsorben. Semakin tinggi suhu karbonasi yang dilakukan, sifat
magnetisasi Co yang terbentuk akan semakin kuat. Namun pada suhu lebih dari 800 ˚C
dapat merusak struktur kerangka ZIF-67 yang berpengaruh terhadap kinerjanya sebagai
adsorben. Selain iitu, pengembangan MOF biner (ZIF-67/ZIF-8) sebagai templat karbon
juga telah dilaporkan oleh Zhang dkk. [36].
3.6 Penelitian Sebelumnya
Pada penelitian kami sebelumnya, karbon telah berhasil disiapkan dari templat
ZSM-5 dengan penambahan logam Ni sebagai kandidat material penyimpan hidrogen.
Hasil penelitian telah dipublikasikan pada Indonesian Journals of Chemistry (Q3) dengan
judul ”Impregnation of Nickel on Mesoporous ZSM-5 Templated Carbons as Candidate
Material for Hydrogen Storage” Indones. J. Chem. tahun 2017, Vol. 17 No. 1. Gambar 3.4
menunjukkan difraktogram dari karbon amorf yang disintesis (ZMC) dan karbon Ni-ZMC
setelah ZMC diiimpregnasi dengan Ni. Difraktogram dari karbon ZMC menunjukkan
14
bahwa ada tumpukan yang berpusat di 2θ sekitar 25 ° dan 43 °. Tumpukan ini menandai
wilayah difraksi [002] dengan puncak yang melebar di 2θ sekitar 25 ° dan wilayah difraksi
[001] di sekitar 2θ = 43°. Puncak melebar di wilayah [002] adalah karbon grafitik khas
denga nilai jarak interlayer sebesar 0,342 nm, yang lebih besar jika dibandingkan dengan
nilai jarak interlayer dari grafit ketika sedang dipotong, yaitu 0,335 nm. Karbon grafit
terbentuk karena sejumlah turunan sukrosa yang mengalami kondensasi sendiri terletak di
sisi luar misel tempel ZSM-5, yang kemudian disimpan pada templat lapisan eksternal
selama seluruh proses karbonisasi. Kondisi ini menyebabkan pembentukan struktur karbon
yang tidak dapat mereplikasi templat ZSM-5 dan memiliki bentuk acak [37].
Gambar 3.4 Difraktogram XRD (a) ZMC, (b) Ni/ZMC-5, (c) Ni/ZMC-15 dan (d) Ni/ZMC-
25
Tabel 3.3 menunjukkan data kapasitas adsorpsi gas H2 pada kondisi normal untuk semua
sampel karbon. Kemampuan karbon ZMC untuk menyimpan H2 secara eksperimental
memberikan nilai 2,18% massa, sedangkan menurut perhitungan, nilai yang ditemukan
adalah 2,07% massa pada kondisi suhu rendah (22 Kelvin atau 1 bar). Uji penyimpanan
untuk gas H2 material Ni/ZMC-5, Ni/ZMC-15 dan Ni/ZMC-25 masing-masing masing-
masing memberikan hasil 0,36, 0,63 dan 0,65% dari massa. Semakin banyak Ni dimuat
pada karbon ZMC, semakin banyak efek yang dimilikinya menuju kapasitas adsorpsi gas
H2.
Selain itu, karbon nanopori berhasil dipreparasi menggunakan templat MOF-5
dengan suhu karbonasi sebesar 550 C dan 900 C. Pola difraktogram karbon bertemplat
MOF-5 sebelum dan sesudah aktivasi ditunjukkan pada Gambar 3.5 yang menunjukkan
adanya pola difrakcsi amorf pada 2θ antara 5 dan 30º, yang merupakan puncak
15
karakteristik untuk material karbon dan puncak karakteristik ZnO pada 2θ = 31,81º;
34,49º; 36,21º dengan intensitas tinggi serta 2θ = 47,48º dengan intensitas sedang. Hal ini
menunjukkan bahwa MOF-5 telah terdekomposisi menjadi ZnO dan material karbon
seperti penelitian yang dilaporkan oleh Jiang dkk. [38]. Menurut Liu dkk. [39] logam Zn
akan mendidih pada suhu 908 ᴼC, sehingga saat suhu karbonasi yang digunakan kurang
dari 908 ᴼC maka terdapat fase ZnO pada karbon berpori bertemplat MOF-5. Semakin
tinggi suhu karbonasi, maka intensitas peak karakteristik ZnO semakin menurun. MOF-5
sesudah diaktivasi sama dengan pola difraktogram karbon sebelum diaktivasi. Kesamaan
pola difraksi ini dapat mengindikasikan bahwa karbon bertemplat MOF-5 sebelum dan
sesudah diaktivasi memiliki struktur yang sama yaitu karbon dan ZnO sesuai dengan
penelitian sebelumnya [40].
Tabel 3.3 Karakteristik pori dan hasil kinerja
Material SBET (m2/g) Volume Pori (cm3/g) Penyimpanan H2 (% berat)
ZMC 910,458 0,713 2,124
Ni/ZMC-5 833,853 0,602 0,331
Ni/ZMC-15 737,075 0,544 0,633
Ni/ZMC-25 563,973 0,497 0,649
Gambar 3.5 Difraktogram XRD Karbon tertemplat MOF-5
Hasil adsorpsi hidrogen ditunjukkan pada Tabel 3.4 yang menunjukkan bahwa
proses karbonasi dan aktivasi dapat meningkatkan adsorpsi hidrogen. Mula-mula padatan
MOF-5 (140-12) memiliki adsorpsi hidrogen 0,48% namun setelah dijadikan karbon
16
bertemplat, C-MOF-5-550°C memiliki adsorpsi hidrogen 0,76% sedangkan C-MOF-5-
900°C 0,96%. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu karbonasi karbon, maka
adsorpsi hidrogen juga meningkat. Hasil ini mungkin disebabkan oleh peningkatan luas
permukaan dan volume pori pada karbon. Menurut Juan dkk. [7] kapasitas penyimpanan
hidrogen berbanding lurus dengan luas permukaan dan volume pori, karena adsorpsi
hidrogen pada material berpori terjadi secara fisisorpsi dimana mekanisme yang terjadi
adalah pengisian hidrogen pada pori diikuti oleh pembentukan lapisan-lapisan adsorpsi
lainnya. Peningkatan adsorpsi hidrogen pada karbon bertemplat MOF-5 mungkin juga
disebabkan adanya Zn dan ZnO pada karbon. Menurut Chen dkk. [41] ikatan antara
senyawa hidrogen dengan logam transisi (seperti Zn) dapat mengakibatkan ikatan antara
hidrogen (H-H) tidak stabil, sehingga ikatan antara H-H mudah putus dan menghasilkan
atom H yang dapat masuk dalam pori-pori karbon. Hal ini menyebabkan kapasitas
penyimpanan hidrogen pada karbon meningkat.
Tabel 3. 4 Karakteristik pori dan kinerja adsorpsi H2 pada material karbon tertemplat
MOF-5
Sampel Luas Permukaan
(m2/g)
Diameter
Pori (nm)
Volume Pori
(cm3/g)
Adsorpsi H2
(%)
MOF-5 (140-12) 7,258 1,309 0,047 0,48
C-MOF-5-550°C 89,560 3,08 0,138 0,76
C-MOF-5-900°C 93,949 2,87 0,135 0,96
AC-MOF-5-550°C 74,536 2,87 0,107 1,18
AC-MOF-5-900°C 73,136 3,51 0,129 1,24
2.7 Kesesuaian dengan Roadmap Penelitian
Bagan alur (fish bone) roadmap penelitian jangka panjang terkait pengembangan
material karbon berbasis Metal Organic Framework sebagai adsorben yang disintesis
secara in-situ melalui satu tahapan reaksi ditunjukkan pada Gambar 3.6.
Penelitian terkait material penyimpan energi merupakan roadmap dari penelitian
jangka panjang Laboratorium Kimia Material dan Energi (KME). Terdapat 4 topik utama
yang dikembangkan oleh Lab. KME diantaranya: (1) Peningkatan efisiensi bahan bakar
fosil, (2) Material pengganti bahan bakar fosil, (3) Pengembangan material maju dan (4)
Material untuk infrastruktur dan kelestarian lingkungan. Dalam lab KME ini, pengusul
terlibat dalam bidang pengembangan material pengganti bahan bakar fosil dan
pengembanagn material maju (Poin 2 dan 3), khususnya pengembangan material
sebagai penyimpan hidrogen berbahan oksida logam dan karbon. Penelitian yang
17
diusulkan ini sesuai dengan Roadmap ITS yang tercantum dalam tabel Road Map Pusat
Penelitian Energi Berkelanjutan di bidang Kajian Penyimpan hidrogen bertipe
adsorber dan hibrida logam.
Gambar 3.6 Fishbone tahapan penelitian terkait material karbon berbasis MOF sebagai
penyimpan H2
• Sintesis Ni-ZSM-5 sebagai
template karbon sebagai H2
storage
• Telah dipublikasikan pada
Indones. J. Chem., 2017, 17
(1) Scopus Q3
• Preparasi karbon
tertemplate MOF-5 sebagai
H2 stoorage
• Under review pada
Journals of Water process
Engineering
• Preparasi Nitrogen-karbon
berpori tertemplate ZIF-
8/Kitosan
• Didanai pada Penelitian
Laboratorium 2018
• Preparasi karbon ZIF-
67/Kitosan sebagai
adsorben zat warna
batik
• Didanai pada
Penelitian Magister
• Preparasi kobalt-nitrogen-
karbon nanopori sebagai
penyimpan hidrogen
• Sintesis ZIF-67 sebagai
adsorben zat warna
• Telah dipublikasikan
pada book chapter
mesoporous materials
2019
18
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Alat dan bahan
4.1.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah botol pereaksi, pipet ukur,
gelas beker, erlenmeyer, spatula, botol timbang, oven, desikator, pengaduk magnetik, bola
hisap, hot plate, sentrifuge, timbangan analitik dan furnace tubular. Peralatan
instrumentasi untuk karakterisasi hasil sintesis adalah X-Ray Diffraction (XRD, XPert
MPD), Spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR, 8400S Shimadzu), Scanning
Electron Microscopy (SEM, EDAX advanced microanalysis solutions), Quantachrome
NovaWin Gas Sorption Instrument, Thermal Gravimetric Analysis (TGA, Perkin Elmer
Pyris 1 Analizer), dan Spektrofotometer UV-Vis (Thermo Scientific GENESIS 10S).
4.1.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah padatan kobalt klorida
heksahidrat (CoCl2.6H2O, Sigma Aldrich, 99%), 2-metilimidazol (C4H6N2, Sigma Aldrich,
99%), aqua DM, trietilamina (TEA), metanol (MeOH, Merck 99,8%), Kitosan (Cv. Chi
Multiguna, Pharmaceutical Grade, Ukuran partikel 300 mesh, derajat deasetilasi 94%) dan
tabung H2.
4.2 Prosedur Penelitian
4.2.1 Sintesis ZIF-67
Metode sintesis ZIF-67 didasarkan atas penelitian yang telah dilaporkan oleh
Ediati et al., 2019 dengan sedikit modifikasi [42]. ZIF-67 disintesis dengan rasio
logam:ligan sebesar 1:12. Sintesis ZIF-67 diawali dengan menimbang sebanyak 6,0912 g
2-metilimidazol (MeIM) kemudian dilarutkan dalam 10 aqua DM (Larutan ligan).
Ditambahkan trietilamina (TEA) sebanyak 1 mL dalam larutan ligan dan diaduk selama 30
menit. Larutan logam dibuat dengan melarutkan CoCl2·6H2O sebanyak 1,5228 g dalam 20
mL aqua DM dan diaduk selama 30 menit. Selanjutnya larutan ligan dicampur dengan
larutan ligan secara perlahan dalam botol “Duran” dan diaduk dengan pengaduk magnetik
selama 2 jam hingga larutan homogen. Campuran hasil reaksi didiamkan pada suhu kamar
selama 24 jam. Selanjutnya, campuran dipisahkan menggunakan sentrifugasi dengan
kecepatan 5000 rpm dengan waktu 20 menit. Padatan yang dihasilkan didekantasi dan
dicuci dengan perendaman dalam 25 mL aqua DM sebanyak tiga kali kemudian dicuci
kembali dengan perendaman dalam 25 mL metanol sebanyak tiga kali setiap 24 jam.
19
Padatan yang sudah dicuci kemudian dikeringkan dengan oven pada temperatur 120 °C
selama 12 jam. Padatan yang terbentuk didinginkan dan dibiarkan pada temperatur ruang.
Hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, SEM-EDX, adsorpsi-desorpsi
nitrogen, dan TGA. Padatan yang dihasilkan dinotasikan sebagai ZIF-67.
4.2.2 Sintesis ZIF-67 dalam Pelarut Asam Asetat
Prosedur sintesis ZIF-67 dalam pelarut asam asetat sama dengan sintesis ZIF-67
dalam pelarut air. ZIF-67 dalam pelarut asam asetat disintesis dengan rasio logam:ligan
sebesar 1:10. Sebanyak 6 g 2-metilimidazol (MeIM) dilarutkan dalam 10 mL aqua DM
dan 5 mL trietilamina (TEA). Campuran diaduk hingga homogen selama 30 menit. Dalam
wadah berbeda, sebanyak 1,736 g CoCl2·6H2O dilarutkan dalam 20 mL asam aset 2%.
Selanjutnya larutan ligan dicampur dengan larutan ligan secara perlahan dalam botol
“Duran” dan diaduk dengan pengaduk magnetik selama 2 jam hingga larutan homogen.
Campuran hasil reaksi didiamkan pada suhu kamar selama 24 jam. Proses selanjutnya
mengikuti prosedur sintesis ZIF-67. Padatan hasil sintesis dalam pelarut asam asetat 2%
dinotasikan sebagai ZIF-67Ac.
4.2.3 Sintesis Komposit ZIF-67/Kitosan
Sintesis komposit ZIF-67/Kitosan diawali dengan melarutkan 6,0912 g 2-
metilimidazol (MeIM) dalam 10 mL aqua DM. Larutan ligan tersebut kemudian
ditambahkan 1 mL trietilamina (TEA) dan diaduk selama 30 menit. Dalam wadah lain,
larutan kitosan dibuat dengan melarutkan sebanyak 0,5 g atau 1 g kitosan dalam 15 mL
asam asetat 2%. Kemudian sebanyak 1,5228 g CoCl2·6H2O dilarutkan dalam 5 mL asam
asetat 2% dan dicampur dengan larutan kitosan selama 30 menit pengadukkan. Setelah
homogen, larutan ligan ditambahkan dalam campuran logam dan kitosan secara perlahan
dan diaduk selama 2 jam. Proses selanjutnya mengikuti prosedur sintesis ZIF-67. Padatan
hasil sintesis dinotasikan sebagai ZIF-67/Kit0.5 dan ZIF-67/Kit1.0.
4.2.4 Preparasi Kobalt-Nitrogen-Karbon
Kobalt-Nitrogen-Karbon dipreparasi menggunakan templat ZIF-67 hasil sintesis.
Semua material hasil sintesis (ZIF-67, ZIF-67Ac, ZIF-67/Kit0.5 dan ZIF-67/Kit1.0)
dikarbonisasi pada suhu 800 °C selama 4 jam dengan laju pemanasan 5 °/menit dibawah
atmosfer nitrogen. Padatan hasil karbonisasi selanjutnya dinotasikan sebagai Co-N-C, Co-
N-C Ac, Co-N-C kit0.5, Co-N-C Kit1.0. Sebagai pembanding, kitosan juga dikarbonisasi
pada kondisi yang sama tanpa perlakuan awal.
20
4.2.5 Penggujian Kapasitas Penyimpan Hidrogen
Pengujian kapasitas penyimpanan hidrogen dilakukan pada cuplikan matterial
hasil sintesis. Sampel diambil ±1 gram lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C
selama 2 jam. Cuplikan kemudian didinginkan hingga suhu ruang dan disimpan dalam
desikator untuk proses sterilisasi.
Untuk menguji kapasitas penyimpanan hidrogen, cuplikan yang telah dikeringkan
diambil 0,5 gram untuk masing-masing pengukuran dan diletakkan di dalam reaktor baja
(stainless chamber) yang telah steril. Sebelum dilakukan proses adsorpsi dan desorpsi,
sampel terlebih dahulu didegass pada suhu 350°C selama 3 jam (laju kenaikan panas 3°C)
dengan bantuan pompa vakum. Furnace tubular kemudian dimatikan dan dibiarkan hingga
suhu sistem mencapai suhu ruang. Aliran gas pada saat proses adsorpsi diatur konstan 20
mL/menit dengan mass flow control. Knop tabung gas hidrogen telah dihubungkan dengan
reaktor gelas dibuka hingga gas hidrogen dapat mengalir secara perlahan. Berat sampel
diamati dan dicatat sebagai berat awal (m0) dan perubahan massanya dicatat sampai
tercapai berat konstan. Pengamatan dilakukan terhadap perubahan yang terjadi setiap 1
menit hingga diperoleh berat konstan. Berat yang konstan ini dicatat sebagai berat akhir
setelah adsorpsi (mt). Kapasitas penyimpanan hidrogen dihitung melalui persamaan 4.1.
%H2 = (mt − m0)
m0× 100% (4.1)
Rangkaian alat dari proses degas dan proses adsorpsi H2 dapat dilihat pada Gambar 4.1.
(a)
21
(b)
Gambar 4.1 Rangkaian reaktor penyimpanan hidrogen ketika (a) proses degassing dan (b)
proses adsorpsi
22
4.3. Skema Kerja Penelitian
23
4.4 Deskripsi Uraian Tugas Tenaga Peneliti
Tabel 4. 1 Deskripsi Uraian Tugas Ketua dan Anggota Peneliti
Nama/NIP Keahlian Alokasi Waktu
(Jam/minggu) Uraian Tugas
Prof. Hamzah
Fansuri, Ph.D.
FSAD
Kimia
Anorganik,
Material
Penyimpan
Energi
10 Bertugas sebagai Ketua penelitian,
memimpin penelitian, merancang
dan mengkoordinasikan kerja
dalam sintesis dan karakterisasi
ZIF-67 sebagai prekursor preparasi
kobalt-nitrogen-karbon nanopori
serta ikut pada beberapa kegiatan
proses penelitan
Membahas dan mendiskuskan
permasalahan yang terjadi beserta
penyelesaiannya
Bersama anggota penelitan dan
mahasiswa menyusun artikel
ilmiah, manuskrip publikasi dan
naskah tugas akhir
Nurul Widiastuti,
Ph,D.
FSAD
Kimia Fisik
3 Membantu Ketua dalam
pelaksanaan penelitian dan ikut
berkoordinasi dengan ketua dalam
penyusuan konsep penelitian
tentang separator baterai dan
karakerisasi elektrokimia
Memantau pekerjaan mahasiswa
dalam pelaksnaan penelitian dan
membantu ketu adalam
penyelesaian permsalahan
Membimbing mahasiswa dalam
penulisan naskah tugas akhir dan
publikasi ilmiah
Dr. Triyanda FSAD
Kimia Fisik
5 Membantu Ketua dalam
pelaksanaan penelitian dan ikut
berkoordinasi dengan ketua dalam
penyusuan konsep penelitian
tentang pembuatan membran
Memantau pekerjaan mahasiswa
dalam pelaksnaan penelitian dan
membantu ketu adalam
penyelesaian permsalahan
24
Membimbing mahasiswa dalam
penulisan naskah tugas akhir dan
publikasi ilmiah
Zahrotul Istiqomah Analis Kimia,
keuangan
Laboran Asisten Monitoring Research in
laboratory pemasangan peralatan
dan setting alat glass
Tabel 3. 2 Deskripsi Uraian Kerja Mahasiswa
Nama/NRP Departemen/
Fakultas Tugas
Lussy R.J.
01211640000046
S1 Kimia/
FSAD
Melakukan eksperimen di laboratorium untuk
melakukan sintesis ZIF-67 dengan variasi
penambahan kitosan dan karakterisasinya.
Rizal Rizqy
Ramdhani
01211640000083
Kimia/ FSAD Melalukan karbonisasi ZIF-67 dan komposit ZIF-
67/Kitosan serta melakukan karakterisasi membran
separator dan uji sifat kimia, fisika dan parameter
kelistrikan lainnya
Membantu penulisan publikasi ilmiah
Naimatul Khoiroh
01211850010009
S2 Kimia/
FSAD
Melakukan pengujian penyimpanan hidrogen kobalt-
nitrogen-karbon
Membantu penulisan publikasi ilmiah
25
BAB V
JADWAL
Program
Bulan ke-
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Studi literatur
Persiapan Alat dan Bahan Sintesis ZIF-67 dalam pelarut air
dan asam asetat 2% Karakterisasi ZIF-67 yang disintesis
meliputi Luas permukaan dan pori,
XRD, FTIR
Sintesis komposit ZIF-67/Kitosan Karakterisasi Fisisorpsi N2, XRD,
FTIR, SEM-EDX dan DTA-TGA
Karbonsisasi material hasil sintesis
Karakterisasi materil karbon dengan
Raman, Fisisorpsi N2, XRD, FTIR,
SEM-EDX dan DTA-TGA
Pengujian penyimpanan hidrogen
pada material hasil sintesis I
Pengujian penyimpanan hidrogen
pada material hasil sintesis II Pengolahan data karakterisasi dan
aaplikasi
Pembuatan Laporan
Publikasi ilmiah
26
Anggaran Biaya
1. Bahan Habis
Item Bahan Volume Satuan Harga Satuan
Total (Rp) (Rp)
Co(NO3)2.3H2O 500 g 1 1,600,000 1,600,000
N,N'-dimetilformamid 500 mL 1 1,500,000 1,500,000
Trietilamin 500 mL 1 1,500,000 1,500,000
2-metilimidazole 250 g 1 1,500,000 1,500,000
Nano Kitosan 250 g 1 1,500,000 1,500,000
Aquabidest 1 lt 50 15,000 750,000
Asam asetat glacial 500 mL 1 1,000,000 1,000,000
Kertas saring 1 box 1 250,000 250,000
Metanol 2.5 L 1 500,000 500,000
Methylene Blue 25 g 1 500,000 500,000
Botol Vial Duran 50 mL 10 40,000 400,000
Botol Vial Duran 100 mL 10 50,000 500,000
Nitrogen UHP Cyl 3 500,000 1,500,000
Gas Hidrogen Cyl 1 1,500,000 1,500,000
Sub Total (Rp) 14,500,000
2. Peralatan Penunjang
Item Barang Volume Satuan Harga Satuan
Total (Rp) (Rp)
XRD 10 100,000 1,000,000
FTIR 10 100,000 1,000,000
SEM/EDX 5 500,000 2,500,000
Adsorpsi nitrogen 5 500,000 2,500,000
TEM 3 1,000,000 3,000,000
FESEM 3 1,000,000 3,000,000
RAMAN 3 1,000,000 3,000,000
Sub Total (Rp) 16,000,000
3. Perjalanan
Item Perjalanan Volume Satuan Biaya Satuan
Total (Rp) (Rp)
Yogyakarta/Bandung 2 2,000,000 4,000,000
Lokal surabaya 3 200,000 600,000
27
Sub Total (Rp) 4,600,000
4. Honorarium
Item Honor Volume Satuan Honor Satuan
Total (Rp) (Rp)
1. Zahrotul
Istiqomah 1 8 300,000 2,400,000
Pembantu Peneliti
Sub Total (Rp) 2,400,000
5. Lain - lain
Item Lain - lain Volume Satuan Biaya Satuan
Total (Rp) (Rp)
Seminar/Publikasi 1 7,500,000 7,500,000
Paten 1 5,000,000 5,000,000
Sub Total (Rp) 12,500,000
Total Keseluruhan (Rp) 50,000,000
28
DAFTAR PUSTAKA
[1] Y.H. Hu, L. Zhang, Hydrogen storage in metal-organic frameworks, Adv. Mater. 22
(2010) 117–130. doi:10.1002/adma.200902096.
[2] H.F. Greer, Y. Liu, A. Greenaway, P.A. Wright, W. Zhou, Synthesis and Formation
Mechanism of Textured MOF-5, Cryst. Growth Des. 16 (2016) 2104–2111.
doi:10.1021/acs.cgd.5b01785.
[3] B. Liu, H. Shioyama, T. Akita, Q. Xu, Metal-organic framework as a template for porous
carbon synthesis, J. Am. Chem. Soc. 130 (2008) 5390–5391. doi:10.1021/ja7106146.
[4] X.-W. Liu, T.-J. Sun, J.-L. Hu, S.-D. Wang, Composites of metal–organic frameworks and
carbon-based materials: preparations, functionalities and applications, J. Mater. Chem. A.
4 (2016) 3584–3616. doi:10.1039/C5TA09924B.
[5] W. Chaikittisilp, K. Ariga, Y. Yamauchi, A new family of carbon materials: synthesis of
MOF-derived nanoporous carbons and their promising applications, J. Mater. Chem. A. 1
(2013) 14–19. doi:10.1039/C2TA00278G.
[6] J. Yang, Hydrogen storage in Metal Organic Frameworks, (2012) 782–835.
doi:10.1002/adma.200902096.
[7] J. Juan-Juan, J.P. Marco-Lozar, F. Suárez-García, D. Cazorla-Amorós, A. Linares-Solano,
A comparison of hydrogen storage in activated carbons and a metal-organic framework
(MOF-5), Carbon N. Y. 48 (2010) 2906–2909. doi:10.1016/j.carbon.2010.04.025.
[8] D.J. Tranchemontagne, K.S. Park, H. Furukawa, J. Eckert, C.B. Knobler, O.M. Yaghi,
Hydrogen Storage in New Metal − Organic Frameworks, 2 (2012).
[9] J.P. Marco-Lozar, J. Juan-Juan, F. Suárez-García, D. Cazorla-Amorós, A. Linares-Solano,
MOF-5 and activated carbons as adsorbents for gas storage, Int. J. Hydrogen Energy. 37
(2012) 2370–2381. doi:10.1016/j.ijhydene.2011.11.023.
[10] J. Li, S. Cheng, Q. Zhao, P. Long, J. Dong, Synthesis and hydrogen-storage behavior of
metal-organic framework MOF-5, Int. J. Hydrogen Energy. 34 (2009) 1377–1382.
doi:10.1016/j.ijhydene.2008.11.048.
29
[11] M.P. Suh, H.J. Park, T.K. Prasad, D. Lim, Hydrogen Storage in Metal À Organic
Frameworks, Chem. Rev. 112 (2011) 782–835. doi:10.1002/adma.200902096.
[12] B.N. Bhadra, A. Vinu, C. Serre, S. Hwa, MOF-derived carbonaceous materials enriched
with nitrogen : Preparation and applications in adsorption and catalysis, Mater. Today. 25
(2019) 88–111. doi:10.1016/j.mattod.2018.10.016.
[13] B. Chen, G. Ma, Y. Zhu, Y. Xia, Metal-organic-frameworks derived cobalt embedded in
various carbon structures as bifunctional electrocatalysts for oxygen reduction and
evolution reactions, Sci. Rep. 7 (2017) 1–9. doi:10.1038/s41598-017-05636-y.
[14] J. Wei, Y. Hu, Y. Liang, B. Kong, J. Zhang, J. Song, Q. Bao, G.P. Simon, S.P. Jiang, H.
Wang, Nitrogen-Doped Nanoporous Carbon/Graphene Nano-Sandwiches: Synthesis and
Application for Efficient Oxygen Reduction, Adv. Funct. Mater. 25 (2015) 5768–5777.
doi:10.1002/adfm.201502311.
[15] X. Guo, T. Xing, Y. Lou, J. Chen, Controlling ZIF-67 crystals formation through various
cobalt sources in aqueous solution, J. Solid State Chem. 235 (2016) 107–112.
[16] S. Xu, Y. Lv, X. Zeng, D. Cao, ZIF-derived nitrogen-doped porous carbons as highly
efficient adsorbents for removal of organic compounds from wastewater, Chem. Eng. J.
323 (2017) 502–511. doi:10.1016/j.cej.2017.04.093.
[17] T. Lou, X. Yan, X. Wang, Chitosan coated polyacrylonitrile nanofibrous mat for dye
adsorption, Int. J. Biol. Macromol. 135 (2019) 919–925.
doi:10.1016/j.ijbiomac.2019.06.008.
[18] Y. Wang, X. Dai, Y. Zhan, X. Ding, M. Wang, X. Wang, In situ growth of ZIF-8
nanoparticles on chitosan to form the hybrid nanocomposites for high-efficiency removal
of Congo Red, Int. J. Biol. Macromol. 137 (2019) 77–86.
doi:10.1016/j.ijbiomac.2019.06.195.
[19] H. Fayaz, R. Saidur, N. Razali, F.S. Anuar, A.R. Saleman, M.R. Islam, An overview of
hydrogen as a vehicle fuel, Renew. Sustain. Energy Rev. 16 (2012) 5511–5528.
[20] T.Y. Wei, K.L. Lim, Y.S. Tseng, S.L.I. Chan, A review on the characterization of
hydrogen in hydrogen storage materials, Renew. Sustain. Energy Rev. 79 (2017) 1122–
30
1133.
[21] K. Hirose, Handbook of hydrogen storage: new materials for future energy storage, John
Wiley & Sons, 2010.
[22] K.Y. Kang, B.I. Lee, J.S. Lee, Hydrogen adsorption on nitrogen-doped carbon xerogels,
Carbon N. Y. 47 (2009) 1171–1180.
[23] T.E. Rufford, Z.H. Zhu, G.Q. Lu, Technology options for onboard hydrogen storage, Dev.
Chem. Eng. Miner. Process. 14 (2006) 85–99.
[24] C.O. Areán, G.T. Palomino, M.R.L. Carayol, Variable temperature FT-IR studies on
hydrogen adsorption on the zeolite (Mg, Na)-Y, Appl. Surf. Sci. 253 (2007) 5701–5704.
[25] M.G. Nijkamp, J. Raaymakers, A.J. Van Dillen, K.P. De Jong, Hydrogen storage using
physisorption–materials demands, Appl. Phys. A. 72 (2001) 619–623.
[26] V. Jiménez, P. Sánchez, J.A. Díaz, J.L. Valverde, A. Romero, Hydrogen storage capacity
on different carbon materials, Chem. Phys. Lett. 485 (2010) 152–155.
[27] P. A., I. D., Mohson, Y. L.S., H. T.L., Beragam produk olahan berbahan dasar mangrove,
(2010) 65.
[28] R. Banerjee, A. Phan, B. Wang, C. Knobler, H. Furukawa, M. O’Keeffe, O.M. Yaghi,
High-Throughput Synthesis of Zeolitic Imidazolate Frameworks and Application to CO 2
Capture, Science (80-. ). 319 (2008) 939–943. doi:10.1126/science.1152516.
[29] D. Zhang, H. Shi, R. Zhang, Z. Zhang, N. Wang, J. Li, B. Yuan, H. Bai, J. Zhang, Quick
synthesis of zeolitic imidazolate framework microflowers with enhanced supercapacitor
and electrocatalytic performances, RSC Adv. 5 (2015) 58772–58776.
doi:10.1039/C5RA08226A.
[30] Z. Zhang, J. Zhang, J. Liu, Z. Xiong, X. Chen, Selective and Competitive Adsorption of
Azo Dyes on the Metal–Organic Framework ZIF-67, Water. Air. Soil Pollut. 227 (2016).
doi:10.1007/s11270-016-3166-7.
[31] A.F. Gross, E. Sherman, J.J. Vajo, Aqueous room temperature synthesis of cobalt and zinc
sodalite zeolitic imidizolate frameworks, Dalt. Trans. 41 (2012) 5458.
31
doi:10.1039/c2dt30174a.
[32] Y. Li, K. Zhou, M. He, J. Yao, Synthesis of ZIF-8 and ZIF-67 using mixed-base and their
dye adsorption, Microporous Mesoporous Mater. 234 (2016) 287–292.
doi:10.1016/j.micromeso.2016.07.039.
[33] A.O. Abo, E. Naga, S.A. Shaban, F.Y.A. El Kady, Metal organic framework-derived
nitrogen-doped nanoporous carbon as an efficient adsorbent for methyl orange removal
from aqueous solution, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 0 (2018) 1–11.
doi:10.1016/j.jtice.2018.07.044.
[34] W. Ma, N. Wang, Y. Fan, T. Tong, X. Han, Y. Du, Non-radical-dominated catalytic
degradation of bisphenol A by ZIF-67 derived nitrogen-doped carbon nanotubes
frameworks in the presence of peroxymonosulfate, Chem. Eng. J. 336 (2018) 721–731.
doi:10.1016/j.cej.2017.11.164.
[35] L. Hao, C. Wang, Q. Wu, Z. Li, X. Zang, Z. Wang, Metal-organic framework derived
magnetic nanoporous carbon: Novel adsorbent for magnetic solid-phase extraction, Anal.
Chem. 86 (2014) 12199–12205. doi:10.1021/ac5031896.
[36] W. Zhang, X. Yao, S. Zhou, X. Li, L. Li, Z. Yu, L. Gu, ZIF-8/ZIF-67-Derived Co-N x -
Embedded 1D Porous Carbon Nanofibers with Graphitic Carbon-Encased Co
Nanoparticles as an Efficient Bifunctional Electrocatalyst, Small. 14 (2018) 1800423.
doi:10.1002/smll.201800423.
[37] R. Ediati, A. Mukminin, N. Widiastuti, Impregnation Nickel on Mesoporous ZSM-5
Templated Carbons as a Candidate Material for Hydrogen Storage, Indones. J. Chem. 17
(2017) 30–36.
[38] H.-L. Jiang, B. Liu, Y.-Q. Lan, K. Kuratani, T. Akita, H. Shioyama, F. Zong, Q. Xu, From
Metal–Organic Framework to Nanoporous Carbon: Toward a Very High Surface Area and
Hydrogen Uptake, J. Am. Chem. Soc. 133 (2011) 11854–11857. doi:10.1021/ja203184k.
[39] B. Liu, H. Shioyama, H. Jiang, X. Zhang, Q. Xu, Metal-organic framework (MOF) as a
template for syntheses of nanoporous carbons as electrode materials for supercapacitor,
Carbon N. Y. 48 (2010) 456–463. doi:10.1016/j.carbon.2009.09.061.
32
[40] I.A. Khan, A. Badshah, I. Khan, D. Zhao, M.A. Nadeem, Soft-template carbonization
approach of MOF-5 to mesoporous carbon nanospheres as excellent electrode materials
for supercapacitor, Microporous Mesoporous Mater. 253 (2017) 169–176.
doi:10.1016/j.micromeso.2017.06.049.
[41] C.H. Chen, C.C. Huang, Hydrogen storage by KOH-modified multi-walled carbon
nanotubes, Int. J. Hydrogen Energy. 32 (2007) 237–246.
doi:10.1016/j.ijhydene.2006.03.010.
[42] R. Ediati, P. Elfianuar, E. Santoso, D. Oktavia Sulistiono, M. Nadjib, Synthesis of MCM-
41/ZIF-67 Composite for Enhanced Adsorptive Removal of Methyl Orange in Aqueous
Solution, in: P. Elfianuar (Ed.), Mesoporous Mater. - Prop. Appl., IntechOpen, Rijeka,
2019: hal. Ch. 3. doi:10.5772/intechopen.84691.
33
LAMPIRAN Lampiran 1 Biodata Ketua
Ketua
a. Nama Lengkap : Prof. Hamzah Fansuri, S.Si, M.Si, Ph.D.
b. Jenis Kelamin : Laki-Laki
c. NIP : 19691017 199412 1 001
d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Profesor/ IV b
e. Jabatan Struktural : Dekan
f. Bidang Keahlian : Kimia Anorganik
g. Fakultas/Jurusan : FSAD/Kimia
h. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Arsitektur, Blok J, Perum ITS, Sukolilo, 0315992090
i. Riwayat penelitian/pengabdian :
No. Tahun Judul penelitian
Pendanaan
Ket. Sumber
Jml
(Juta Rp)
Penelitian
1 2019
Preparasi, Karakterisasi Dan Modifikasi Pori
Membran Katalis Serat Berongga Yang
Disiapkan Dengan Metode Inversi Fasa
Penelitian Hibah
Tesis Magister 59,23 Ketua
2 2018-
2020
Pengajian Karakteristik Kimia Dan Fisika Abu
Layang Yang Menjadi Penentu Kekuatan
Mekanik Perekat Gepolimer Abu Layang
PLTU Berbahan Bakar Batubara
PDUPT 439,42 Ketua
Pengabdian Masyarakat
1 2018
Konversi limbah ikan Desa Weru Kecamatan
Paciran Kabupaten Lamongan menjadi gelatin
halal untuk apliksi industri
ITS N/A Anggota
2 2017
Pembuatan kitosan dari kulit udang bagi
masyarakat petani udang di desa
Sunggonlegowo Gresik
ITS N/A Anggota
Publikasi:
No Judul Nama Jurnal/Pertemuan
ilmiah
Waktu dan
Tempat
1.
Syngas production from municipal solid waste with a
reduced tar yield by three-stages of air inlet to a
downdraft gasifier
Fuels 2020
2. Comprehensive Study of Morphological
Modification of Dual-Layer Hollow Fiber Membrane
Arabian Journal for Science
and Engineering 2019
Paten : -
Tugas Akhir/Tesis/Disertasi yang sudah selesai dibimbing :
No Nama Mahasiswa Judul Jenis Tahun
1 Silvana Dwi
Nurherdiana
Preparasi dan karakterisasi membran katalis hollow fiber
NiO/LSCF dan NiO/LSM sebagai katalis pada reaksi
oksidasi parsial metana (OPM)
Disertasi 2019
34
Lampiran 2 Biodata Anggota 1
a. Nama Lengkap : Nurul Widiastuti, S.Si, M.Si, Ph.D.
b. Jenis Kelamin : Perempuan
c. NIP : 19710425 199412 02 001
d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/ IV a
e. Jabatan Struktural : Wakil Rektor 1 ITK
f. Bidang Keahlian : Kimia Fisik
g. Fakultas/Jurusan : FSAD/Kimia
h. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Arsitektur, Blok J, Perum ITS, Sukolilo,
0315992090
i. Riwayat penelitian/pengabdian :
No. Tahun Judul penelitian
Pendanaan
Ket. Sumber
Jml (Juta
Rp)
Penelitian
1 2019
Pengembangan material karbon dan mixed
matrix membrane dengan pengisi komposit
zeolit-karbon untuk aplikasi pemisahan gas
(sebagai ketua)
Penelitian
Magister-
Kemenristek
dikti
60 Ketua
2 2016-
2018
Preparasi, karakterisasi dan fabrikasi
membran berbasis material karbon
bertemplat zeolit untuk aplikasi pemisahan
gas
PMDSU-
Kemenristek
dikti
180 Ketua
Pengabdian Masyarakat
1 2018
Konversi limbah ikan Desa Weru
Kecamatan Paciran Kabupaten Lamongan
menjadi gelatin halal untuk apliksi industri
ITS N/A Anggota
2 2017
Pembuatan kitosan dari kulit udang bagi
masyarakat petani udang di desa
Sunggonlegowo Gresik
ITS N/A Anggota
Publikasi :
No Judul Nama Jurnal/Pertemuan
ilmiah
Waktu dan
Tempat
1. Hydrogen Adsorption Characteristics for Zeolite-Y
Templated Carbon
Indonesian Journal of
Chemistry 2020
2.
Polysulfone mixed matrix hollow fiber membranes
using zeolite templated carbon as a performance
enhancement filler for gas separation
Chemical Engineering
Research and Design 2019
Paten : -
Tugas Akhir/Tesis/Disertasi yang sudah selesai dibimbing :
No Nama
Mahasiswa
Judul Jenis Tahun
1 Triyanda
Gunawan
Development of composite carbon membrane derived
from P84 co-polymide loaded with Zeolite Carbon
Composite (ZCC) and Zeolite Templated Carbon (ZTC)
for Gas Separation
Disertasi 2019
2 Pusfita Sari Pengaruh suhu pirolisis dan Penuaan fisik terhadap
kinerja Pemisahan Gas pada Membran Karbon Serat
Berongga P84/Komposit Zeolit-Karbon (KZK)
Tesis 2019
35
Lampiran 3 Biodata Anggota 2
a. Nama Lengkap : Dr. Triyanda Gunawan, S.Si.
b. Jenis Kelamin : Laki-laki
c. NIP : 1993202011003
d. Fungsional/Pangkat/Gol. : / /III c
e. Jabatan Struktural :
f. Bidang Keahlian : Kimia Fisik
g. Fakultas/Jurusan : FSAD/Kimia
h. Alamat Rumah dan No. Telp. : Puncak Kertajaya, Sukolilo, Surabaya
i. Riwayat penelitian/pengabdian :
No. Tahun Judul penelitian
Pendanaan
Ket. Sumber
Jml (Juta
Rp)
Penelitian
1 2016-
2018
Preparasi, karakterisasi dan fabrikasi
membran berbasis material karbon bertemplat
zeolit untuk aplikasi pemisahan gas
DIKTI 180 Anggota
Pengabdian Masyarakat
1
2
Publikasi :
No Judul Nama Jurnal/Pertemuan
ilmiah
Waktu dan
Tempat
1.
Adsorption–desorption of CO2 on zeolite-
Y-templated carbon at various
temperatures
RSC Advances
2018
2.
Zeolite templated carbon: Preparation,
characterization and performance as filler
material in co-polyimide membranes for
CO2/CH4 separation
Malaysian Journal of
Fundamental and
Applied Sciences 2019
Paten : -
Tugas Akhir/Tesis/Disertasi yang sudah selesai dibimbing :
top related