2.13.1 XRD (X-Ray Diffraction)
X-Ray Diffraction (XRD) adalah suatu metode analisis dalam kristalografi.
Pada umumnya, itu dimulai sebagai cara untuk menentukan struktur atom dari Kristal, tapi sekarang dapat digunakan untuk menentukan informasi lebih banyak, misalnya: sebagai parameter sel, distorsi, ketegangan dan ukuran Kristal dapat diperoleh (Nordh, 2013). Untuk menghitung parameter kisi dengan struktur Kristal kubik, maka kita dapat menggunakan Persamaan 2.1.
a = š
2 sin š (h2+k2+l2)1/2 (2.1)
Dimana a adalah parameter kisi (Ao), š adalah panjang gelombang radiasi dari Cu Kš¼ = 1,54 Ao, š (theta) adalah sudut yang terbentuk dan h,k,l adalah bidang
Universitas Sumatera Utara
17
Kristal dari suatu material. Kisi Bravais dapat diidentifikasi dengan mencatat keberadaan sistematis (atau ketiadaan) refleksi dalam pola difraksi.
d = š
(h2+k2+l2)1/2 (2.2) Dimana d adalah jarak bidang Kristal, a adalah parameter kisi dan h,k,l adalah bidang Kristal suatu material. Ketika sinar X dikirim ke dalam sampel, sinar akan dihamburkan oleh atomnya dan menyebar ke segala arah. Sinar yang tersebar dari atom yang berbeda tetapi dalam arah yang sama akan membuat jarak yang berbeda dan karena itu akan keluar dari fase satu sama lain etika mencapai titik yang ditetapkan, misalnya detektor. Prinsip kerja XRD ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Prinsip kerja alat X-ray diffraction (Sumber: Nordh, 2013)
Gambar 2.5 memperlihatkan hukum Bragg terpenuhi ketika D sama dengan seluruh jumlah panjang gelombang, maka semua sinar terdifraksi akan memiliki fase satu sama lain (Nordh, 2013).
Suatu analisa yang tidak dapat dipisahkan dari data hasil uji X-Ray Difraction adalah anlisa struktur Kristal suatu bahan. Analisa ini merupakan suatu metode untuk analisa struktur ikatan kimia, struktur maupun ukuran atom penyusun kristal tersebut (Glusker, lewis dan Rossi, 1994). Suatu Kristal selalu dibatasi oleh bidang datar dengan jumlah dan kedudukan tertentu yang memenuhi hukum geometri. Bidang tersebut dikenal dengan istilah bidang muka Kristal. Yang mana bidang-bidang muka Kristal tersebut., baik letak maupun arahnya ditentukan oleh arah perpotongan dengan sumbu-sumbu Kristal (Alfredsson, 2004).
18
2.13.2 Pengujian CV (Cyclic Voltammetry)
CV (Cyclic Voltammetry) merupakan suatu jenis pengukuran elektrokimia potensiodinamik, dan merupakan salah satu metode elektrokimia yang paling sering digunakan dikarenakan relatif sederhana dan memiliki isi informasi yang tinggi. CV (Cyclic Voltammetry) sering digunakan untuk melihat proses difusi pengontrol dimana spesies elektroaktif masuk ke elektroda. Koefisien difusi kimia lithium ion dielektroda dihitung dari data CV. Singkatnya, CV (Cyclic Voltammetry) adalah alat yang nyaman untuk memperoleh informasi kualitatif tentang proses transfer elektron, serta metode cepat untuk memperoleh perkiraan yang baik dari potensi reduksi dan konstanta pembentukan (Sun, 2015).
Uji CV dapat digunakan juga untuk mengkonfirmasi keberadaan fasa hasil analisa XRD. Voltametri siklik adalah teknik yang paling banyak digunakan untuk memperoleh informasi kualitatif tentang reaksi elektrokimia. Pengujian voltametri siklik biasanya merupakan pengujian uji yang pertama kali dilakukan untuk mempelajari elektroanalitik karena dapat memberikan informasi yang cukup tentang dinamika proses redoks. Perubahan pada voltamogram siklik dapat disebabkan oleh persaingan reaksi kimia untuk produk hasil elektrokimia, ini dapat dijadikan informasi mengenai jalan reaksi. Parameter yang penting dalam voltamogram siklik adalah arus puncak dan potensial puncak yaitu keduanya berasal dari puncak katoda dan anoda (Joseph, 2000).
2.13.3 SEM (Scanning Electron Microscope)
Pada dasarnya SEM adalah alat yang dapat membentu bayangan permukaan specimen secara mikroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm, diarahan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar-X, elektron sekunder, elektron auger, dan absorpsi elektron.
Teknik SEM pada hakikatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan.
Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 šš dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan topografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan.
Gambar topografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan
Universitas Sumatera Utara
19
oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektorkemudian diteruskan ke monitor pada monitor akan diperoleh gambar yang khas yang menggambarkan struktur permukaan spesimen.
Spesimen untuk SEM dapat berupa material yang tebal. Untuk pemeriksaan permukaan patahan (fraktograpi), permukaan diusahakan tetap seperti apa adanya, namun bersih dari kotoran, misalnya minyak dan debu. Selain itu permukaan spesimen harus bersifat konduktif. Jika spesimen merupakan suatu bahan isolator maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan penghantar) yang tipis.
Bahan pelapis yang biasa digunakan adalah emas, perak dan aliasi emas palladium.
Proses pelapisan dilakukan di dalam ruang penguapan vakum. Adanya material yang tidak konduktif, misalnya serat kertas atau kotoran di permukaan specimen akan menyebabkan terjadinya efek charging yang kelihatan berwarna sangat terang pada gambar SEM. Oleh karena itu permukaan spesimen harus bersih dari kotoran dan tidak terkontaminasi oleh keringat (Sutiani, 2009).
SEM merupakan salah satu jenis mikroskop elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menggambarkan profil permukaan benda (Mikrajuddin dan Khairurrijal, 2009). Keuntungan dalam penggunaan SEM dari mikroskop optik yaitu perbesaran yang jauh lebih tinggi (>100.000 kali) dan kedalaman bidang yang lebih besar hingga 10 kali dari mikroskop optik (Hanke, 2001). Diagram skematik dan cara kerja SEM digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.6. Diagram Skematik Fungsi Dasar dan Cara kerja SEM (Sumber:
Syam, 2017)
Menurut Mikrajuddin dan Khairurrijal (2009), menyatakan prinsip kerja SEM adalah menembakkan permukaan benda dengan berkas elektron berenergi tinggi
20
seperti Gambar 2.7. Permukaan benda yang dikenai berkas akan memantulkan kembali berkas tersebut atau menghasilkan elektron sekunder ke segala arah. Tetapi ada satu arah dimana berkas dipantulkan dengan intensitas tertinggi. Detektor didalam SEM mendeteksi elektron yang dipantulkan dan menentukan lokasi berkas yang dipantulkan dengan intensitas tertinggi. Arah tersebut memberi infornasi profil permukaan benda seperti seberapa landau dan kemana arah kemiringan.
Pada saat melakukan pengamatan, lokasi permukaan benda yang ditembak dengan berkas elektron di-scan keseluruh area daerah pengamatan. Kita dapat membatasi lokasi pengamatan dengan melakukan zoom-in atau zoom-out.
Berdasarkan arah pantulan berkas pada berbagai titik pengamatan maka profil permukaan benda dapat di bangun menggunakan program pengolahan gambar yang ada dalam komputer. Syarat agar SEM dapat menghasilkan citra yang tajam adalah permukaan benda harus bersifat sebagai pemantul elektron atau melepaskan elektron sekunder ketika ditembakkan dengan berkas elektron. Material yang mempunyai sifat seperti logam.
Trewin (1988) (dalam Anggraeni, (2008)) menyatakan, SEM terdiri dari sebuah senapan elektron yang memproduksi berkas elektron pada tegangan dipercepat sebesar 2-30 kV. Berkas elektron tersebut dilewatkan pada beberapa lensa elektromagnetik untuk menghasilkan hasil image berukuran, ~ 10 nm pada sampel yang ditampilkan dalam bentuk film fotografi atau ke dalam tabung layar.
Universitas Sumatera Utara