STUDI INTERAKSI UJUNG TERBUKA SINGLE WALLED CARBON NANOTUBE (SWCNT) DENGAN MOLEKUL NH3.

STUDI INTERAKSI UJUNG TERBUKA

SINGLE WALLED

CARBON NANOTUBE

_{(SWCNT) DENGAN MOLEKUL NH}

₃

SKRIPSI SARJANA KIMIA

Oleh

PUTRI AMANDA

BP : 1010412041

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

INTISARI

STUDI INTERAKSI UJUNG TERBUKASINGLE WALLED CARBON

NANOTUBE_{(SWCNT) DENGAN MOLEKUL NH3}

Oleh

Putri Amanda (1010412041)

Dibimbing oleh Imelda, M.Si dan Emdeniz, MS

Adsorbsi molekul pada Single Walled Carbon Nanotube (SWCNT) diketahui dapat merubah sifat elektronik dari SWCNT. Pada Penelitian ini di pelajari interaksi SWCNT ujung terbuka dengan molekul NH3. Penelitian mengenai

interaksi SWCNT ujung terbuka (8.0) dan (5.5) dengan molekul NH3

menggunakan metoda Semiempiris AM1 dari paket Hyperchem telah dilakukan. Molekul NH3 mengalami interaksi secara fisika dan kimia pada

SWCNT ujung terbuka. Sebagian molekul NH3 di serap dan dilepaskan

(desorpsi), selain itu juga terjadi disosiasi NH3. Bahkan penjatuhan pada posisi

tertentu merubah struktur SWCNT ujung terbuka. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penjatuhan molekul NH3 tidak dapat merubah daya hantar listrik dari

SWCNT ujung terbuka. Penjatuhan molekul NH3 pada SWCNT ujung terbuka

(8.0) didapatkan energi gap (Δ E) pada range 2,409 – 3,2319 eV, sedangkan pada SWCNT ujung terbuka (5.5) energi gap (Δ E) berada pada range 2,884 – 5,7519 eV. Perhitungan Energi Ikatan (BE) dan energi adsorbsi (Eads)

menunjukkan bahwa untuk kedua jenis SWCNT ujung terbuka, penjatuhan molekul NH3 menyebabkan peningkatan BE dan Eads seiring dengan

bertambahnya jumlah NH3 yang di jatuhkan. Penjatuhan NH3 pada SWCNT

ujung terbuka juga menyebabkan terbentuknya H2 dan N2H4. Hal ini

menunjukkan bahwa SWCNT ujung terbuka yang dijatuhkan molekul NH3

ABSTRACT

Interaction Studies Of An Open-Ended Single Walled Carbon Nanotube

(SWCNT) With NH3Molecules

By

Putri Amanda

Advised by Imelda, M.Si and Emdeniz, MS

Adsorption molecules of the open ended single walled Carbon nanotube (SWCNT) known can change the electronic properties of SWCNT. In this experiment, the interaction of open ended SWCNT with NH3molecules was stuided. The experiment

of the interaction of an open ended SWCNT (8.0) and (5.5) with NH3 molecule by

Semiempiris AM1 of HyperChem package has been done. NH3 molecules

experiecing physical and chemical interaction on open ended SWCNT. Most of molecules NH3 was adsorbed and desorption, it also occured dissociate of NH3and

adsorbed at certain position changed the structures of an open ended SWCNT. The results showed that the adsorbed of NH3 molecules can not modify the electrical

conductivity of the open ended SWCNT. The range of energy gap for an open ended SWCNT (8.0) is 2,409 eV-3,2319 eV, and on the open ended SWCNT (5.5) is 2,884 eV -5,7519 eV. The calculation of bonding energy (BE) and energy adsorbs (Eads)

showed that for both types of an open ended SWCNT, adsorbed of NH3 molecules

caused BE and Eads increase with increasing amounts of NH3 in the drop. The

adsorbed of NH3 on open ended SWCNT also caused the formation of H2, and N-2H4. That results indicates an open ended of SWCNT being dropped as the keeper

of the NH3molecules can also act as a catalyst in the formation of H2, and N2H4.

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Dimasa sekarang ini, penggunaan material berbahan dasar karbon sebagai adsorben molekul telah banyak menarik perhatian. Hal ini karena sifat adsorpsinya yang cukup bagus dibanding material lainnya. Material berbahan dasar karbon tersebut diantaranya grafena, lapisan grafit, dan material karbon yang berstruktur nano seperti Carbon nanotube[1].

Carbon nanotube pertama kali ditemukan oleh pada tahun 1991[2-5], merupakan material yang berasal dari susunan atom karbon yang berhibridisasi sp2 yang berikatan satu sama lainnya membentuk struktur sarang lebah (honeycomb)[4,6]. Carbon nanotube dianggap sebagai lembaran grafena yang menggulung membentuk silinder berukuran nano. Carbon nanotube dapat di gunakan sebagai adsorben dari berbagai macam unsur dan senyawa kimia. Proses penyerapan suatu adsorbat pada Carbon nanotube tentu tidak berbeda banyak dengan sikloheksena maupun grafena[7].

Sejak ditemukannya Carbon nanotube, banyak penelitian yang dilakukan, terutama mengenai sifat elektronik, mekanik dan termalnya yang luar biasa[8]. Carbon Nanotube berdinding tunggal dapat bersifat baik sebagai

logam ataupun semikonduktor tergantung pada arah penggulungan (kiralitas) dan diameternya[9-12]. Kiralitas dari Carbon nanotube ditunjukkan dengan indek kiral (Ch), yang di tunjukan dengan (n,m). Untuk nanotube karbon dengan indek

secara drastis[19]. Diantaranya investigasi pengaruh adsorpsi gas O2 pada

dinding SWCNT berukuran kecil yang ternyata mengubah sifat elektroniknya secara signifikan[20], investigasi sifat elektronik dari SWCNT (armchair (5.5) (10,10) danzigzag (10.0) (17.0) dengan adanya adsorpsi beberapa molekul gas ( NO2, O2, NH3, N2, CO2, CH4, H2O,H2, Ar)[21]pada dinding SWCNT, selain itu

juga telah dilakukan optimasi terhadap adsorpsi gas Nitrogen pada dinding Carbon nanotube (armchair (4.4) dan zigzag (5.0)[22], dan adsorpsi H2O

mempengaruhi sifat elektronik dari SWCNT ujung terbuka (armchair(5.5))[2]. Seperti terlihat pada penelitian - penelitian diatas, dan juga dari penelusuran yang telah dilakukan, studi mengenai adsorpsi gas pada SWCNT dan pengaruhnya terhadap sifat elektroniknya telah banyak dilakukan. Namun, studi yang dilakukan lebih berfokus pada fungsi dinding Carbon nanotube tersebut, dimana perubahan sifat elektronik disebabkan karena adsorpsi molekul pada dinding Carbon nanotube. Selain itu Carbon nanotube diketahui memiliki reaktivitas yang berbeda pada bagian dinding dan ujung terbukanya, dan penelitian menggunakan adsorbat NH3 masih belum banyak di lakukan

dengan jumlah molekul yang lebih dari satu molekul.

1.2 Perumusan Masalah

Mengingat luasnya ruang lingkup penelitian tentang Carbon Nanotube dan NH3

maka permasalahan akan dibatasi demi terarahnya kegiatan penelitian. Dari latar belakang, maka yang menjadi permasalahan dari penelitian ini antara lain :

1. Bagaiamana interaksi SWCNT ujung terbuka dengan molekul NH3

2. Bagaimana pengaruh interaksi molekul NH3 terhadap energi gap (Δ E),

energi Ikatan (BE) dan energi adsorpsi SWCNT ujung terbuka.

3. Bagaimana pengaruh perbedaan kiralitas dari SWCNT ujung terbuka yang digunakan terhadap sifat daya hantar listrik dari SWCNT ujung terbuka

4. Bagaimana peran SWCNT ujung terbuka terhadap molekul NH3

1.3 Tujuan penelitian

Tujuan penelitian Ini adalah

1. Mempelajari bagaimana interaksi SWCNT ujung terbuka dengan molekul NH3

2. Mempelajari pengaruh interaksi molekul NH3 terhadap struktur, energi

gap (Δ E) dan energi Ikatan (BE) dan energi adsorpsi SWCNT ujung terbuka.

3. Mempelajari pengaruh perbedaan kiralitas dari SWCNT ujung terbuka terhadap terhadap sifat daya hantar listrik SWCNT ujung terbuka.

4. Mempelajari peran SWCNT ujung terbuka terhadap molekul NH3

1.4 Manfaat penelitian

Adapun manfaat penelitian ini adalah :