DHIMAS KIKI ARISANDI NRP Dosen Pembimbing : Diah Susanti, ST, MT, Ph.D

(1)

DHIMAS KIKI ARISANDI NRP 2708100041

Dosen Pembimbing :

Diah Susanti, ST, MT, Ph.D

PENGUKURAN SENSITIVITAS SENSOR GAS CO DARI MATERIAL WO ₃ HASIL

PROSES SOL GEL DAN POST

HYDROTHERMAL TERHADAP VARIASI KONSENTRASI DAN TEMPERATUR

OPERASI

(2)

Sifat WO

₃

:

# Tinggi aspek ratio struktur nya

# Surface area yang besar

# Properti optikal

# Properti magnetik

# Properti elektronik

Segi kebutuhan :

# Pentingnya menjaga kesehatan di lingkungan

# Harga sensor yang mahal

# Dimensi sensor di pasaran yang besar

(3)

Bagaimana pengaruh temperatur operasi dan konsentrasi gas CO terhadap sensitivitas

sensor gas CO dari material WO ₃ yang

disintesa dengan metode sol-gel dan

hydrothermal pada temperatur 160 ^o C

(4)

Material yang digunakan hanya WO

₃

sebagai material sensor

Metode sol-gel dan hydrothermal ( 160

^o

C ) digunakan untuk sintesa material

Material WO

₃

diuji sensitivitasnya terhadap gas CO saja

Temperatur, tekanan, waktu, dan kelembaban udara

sekitar dianggap konstan

(5)

Mendesain pembuatan sensor gas beracun CO dari material WO

₃

hasil proses sol gel dan hydrothermal.

Mengukur dan menganalisa sensitivitas

sensor terhadap temperatur kerja sensor,

dan konsentrasi gas CO terhadap variasi

temperatur 30 ô C, 50 ô C, dan 100 ô C.

(6)

Mendukung pengembangan inovasi material WO ₃ sebagai material sensor yang

digunakan dalam pendeteksian keberadaan gas beracun CO.

Memberikan kontribusi di dalam menjaga

keselamatan lingkungan dan kesehatan kerja.

Mendapatkan sebuah pengembangan produk aplikasi material WO ₃ sebagai sensor gas

beracun karbon monoksida yang relatif murah

dan mudah dalam pembuatannya.

(7)

Sensor semua jenis gas produksi Henan Hanwai Electronics CO.,LTD

Power Supply : AC 22O v Suhu Kerja : 0^oC- 20^oC Gas yang terdeteksi : CO, H₂S, NH₃, CL₂, O₂,H₂

(8)

 Wang,2003

 Nano-crystalline tungsten oxide NO

₂

sensor

WO

₃

Sensitivitas

TINJAUAN PUSTAKA

(9)



Atmadja, Eka Y dkk (2012)

Material WO

₃

yang diaplikasikan sebagai material sensor WO

₃

dapat disintesa menggunakan metode sol- gel, setelah perlakuan post hydrothermal pada temperatur 160

⁰

C, 180

⁰

C, dan 200

⁰

C. Dari hasil uji XRD menunjukkan bahwa semua material yang dihasilkan memiliki struktur kristal monoklinik.

Dalam pengujian sensitifitas, terbukti bahwa material WO

₃

sensitif terhadap keberadaan gas CO. Sensitifitas ini sangat dipengaruhi oleh luas permukaan aktif.

Sehingga sampel yang mengalami proses post

hydrothermal pada temperatur 160

⁰

C menunjukkan

sensitifitas tertinggi, diikuti perlakuan pada

temperatur 180

⁰

C dan 200

⁰

C.

(10)

 Pengaruh Temperatur Post Hydrothermal

semakin tinggi temperatur pemanasan yang diberikan semakin kecil luas permukaan yang didapatkan, sehingga

kemampuan absorpsinya terhadap gas menurun.

(11)

 Pengaruh Temperatur Operasi Sensor

Pada temperatur post hydrothermal 160

^o

C, terjadi penurunan

sensitivitas mulai temperatur ruang dan kemudian terjadi

peningkatan sensitivitas pada temperatur 100

⁰

C dan 200

⁰

C

(12)

 Pengaruh Konsentrasi Gas CO

Grafik diatas menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi

gas CO semakin tinggi sensitivitas.

(13)

(14)

(15)

Start

Pengukuran resistansi udara pada temperatur kamar

Temperatur diatur pada 30^oC

Resistansi udara diukur ( R₀)

Gas CO di masukkan pada konsentrasi 16,67 ppm

Resistansi udara dengan adanya gas CO diukur ( Rg )

Percobaan diulang pada temperatur 30^oC dengan konsentrasi gas 28,89 ppm, 56,18 ppm,

112,36 ppm, 280,9 ppm

Percobaan diulang pada temperatur 50^oC dan 100^oC dengan konsentrasi gas 16,67 ppm, 28,89 ppm, 56,18

ppm, 112,36 ppm, 280,9 ppm

B

(16)

Analisa data dan pembahasan

Kesimpulan

End B

(17)

Alumina

Pd-Au

Cu Wire Al₂O₃ yang dicoating dengan WO₃

(18)

A

C D

B

(19)

a.) homogenitas patikel b.) terlihat aglomerasi

pada 200 x perbesaran 5000x

c.) ada serpihan mendekati d.) serpihan semakin terlihat persegi persegi pada 10000x di 20000x

B A

C D

(20)

Feature Temperatur (160

^o

C) BET Surface area (m

²

/g) 41.371

Luasan surface area pada sampel uji WO

₃

hasil uji BET.

(21)

Temp.

tahan (^oC)

λ (Ǻ) B(rad) θ (^o) Cos θ D (Ǻ)

160 1.54060 0.0010676 20.9455 0.933 1392.009484 Temp.

tahan (^oC)

λ (Ǻ) B(rad) θ (^o) Cos θ D (Ǻ)

160 1.54060 0.0010676 20.9056 0.934 1390.519109

Perbandingan ukuran kristal hasil XRD sebelum dan sesudah

terkena gas CO pada

sensor post

hydrothermal 160

^o

C

(22)

A

C

B

(23)

No Temperatur operasi

sensor konsentrasi R

₀

Rg

S=

(R

_g

-R

_o

)/R

_o

1

30

⁰

C

16,67 ppm

1,1992

1,2326 0,0278

2 28,89 ppm 1,3687 0,1413

3 56,18 ppm 1,3997 0,1671

4 112,36 ppm 1,4160 0,1807

5 280,9 ppm 1,4279 0,1907

6

50

⁰

C

16,67 ppm

1,1815

1,1844 0,0024

7 28,89 ppm 1,1878 0,0053

8 56,18 ppm 1,2137 0,0272

9 112,36 ppm 1,2150 0,0283

10 280,9 ppm 1,3427 0,1364

11

100

⁰

C

16,67 ppm

1,2056

1,1561 0.0410

12 28,89 ppm 1,3327 0.1054

13 56,18 ppm 1,4884 0.2345

14 112,36 ppm 1,5105 0.2529

15 280,9 ppm 1,5152 0.2568

(24)

Sensitifitas optimun pada 0,1907 dengan konsentrasi 280,9 ppm. Kenaikan sensitifitas

tertinggi pada 16,67 ppm sampai 28,89 ppm

(25)

Sensitifitas tertinggi pada 0,1364 dengan

konsentrasi 280,9 ppm

(26)

Kenaikan sensitifitas tertinggi pada 28,89 ppm

menuju 56,18 ppm

(27)

(28)

 Material yang dihasilkan memiliki struktur kristal monoklinik.

 Proses post-hidrotermal menghasilkan surface area yang cukup besar sehingga

mempunyai nilai sensitifitas yang naik pada stiap konsentrasinya.

 Sensitifitas optimum diperoleh pada

temperatur 100

^o

C

(29)

 Melakukan pemanasan pada sample Tungsten Trioksida menggunakan furnace yang vakum dengan pendinginan yang sama tiap

samplenya.

 Melakukan pengujian sensor sebelum dan sesudah pengujian terhadap pengaruh

temperatur, arus, gas CO pada setiap

temperatur pengujian.

(30)

 Atmadja, Eka Yulian Andhi, Susanti, Diah dan Purwaningsih, Hariyati.

2012.”Aplikasi Tungsten Trioksida (WO3) Thin Film Hasil Proses Sol-Gel dan Post Hydrothermal Sebagai Material Sensor Gas Karbon Monoksida”.Skripsi S1 Jurusan Teknik Material danMetalurgi ITS.

 Brinker, C.Jeffry dan George W Scherer. 1990. “Sol-gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-gel Processing”. Boston dan London: Academic Press, Inc.

 Boudiba, Abdelhamid, Zhang, Chao. 2011. “Hydrogen sensors based on Pd-doped WO3 nanostructures and the morphology investigation for their sensing

performances optimization”. Greece: Proc. Eurosensors XXV.

 Cullity, B.D. dan Stock, S.R..2011. “ e lements of X-Ray Diffraction “.United State of America: Prentice Hall.

 Herlinawati. 2010. “Sensor Gas”, <URL: http:// SENSOR GAS Herlinawati.htm>

 Huirache-Acuñaa, R., F. Paraguay-Delgadoc,1, M.A. Albiterd, J. Lara-Romerod, R. Martínez-Sánchezc. “Synthesis and characterization of WO3 nanostructures prepared by an aged-hydrothermal method”. Materials characterization 60 : 932–

937.

 H. Imai, H. Moromoto, A. Tominaga, H. Hirashima, 1997, “Structural changes in sol-derived SiO2 and TiO2 films by exposure to water vapour”. J. Sol −Gel.

Sci. Technol. 10, pp. 45-54.

(31)



Jang-Hoon Ha, P. Muralidharan, Do Kyung Kim “Hydrothermal synthesis and characterization of self-assembled h-WO3nanowires/nanorods using EDTA salts”. Journal of Alloys and Compounds 475 (2009) 446–451



Nisfu, Hasnan, Susanti, Diah dan Purwaningsih, Hariyati. 2011. “Sintesa Tungsten Trioksida Nano Partikel Dengan Metode Sol Gel dan Post- Hydrothermal”. Skripsi S1 Jurusan Teknik Material dan Metalurgi ITS.



Nugroho, Eko Prasetio, Susanti, Diah dan Purwaningsih, Hariyati.

2011.”Sintesis Nano Partikel Tungsten Trioksida (WO

₃

) Menggunakan Metode Sol-Gel dan Proses Post Hydrothermal”.Skripsi S1 Jurusan Teknik Material danMetalurgi ITS.



Sun, Zhengfei. 2005. “ Novel Sol-Gel Nanoporous Materials, Nanocomposites and Their Applications in Bioscience”. Thesis. Drexel:Drexel University. 27-59.



Supothina, Sitthisuntorn., Panpailin Seeharaj, Sorachon Yoriya, Mana Sriyudthsak. 2006. “Synthesis of tungsten oxide nanoparticles by acid precipitation method”. Ceramics International 33 : 931-936.



DHIMAS KIKI ARISANDI NRP Dosen Pembimbing : Diah Susanti, ST, MT, Ph.D

DHIMAS KIKI ARISANDI NRP 2708100041

Dosen Pembimbing :

Diah Susanti, ST, MT, Ph.D

PENGUKURAN SENSITIVITAS SENSOR GAS CO DARI MATERIAL WO 3 HASIL

PROSES SOL GEL DAN POST

HYDROTHERMAL TERHADAP VARIASI KONSENTRASI DAN TEMPERATUR

OPERASI

Sifat WO

:

# Tinggi aspek ratio struktur nya

# Surface area yang besar

# Properti optikal

# Properti magnetik

# Properti elektronik

Segi kebutuhan :

# Pentingnya menjaga kesehatan di lingkungan

# Harga sensor yang mahal

# Dimensi sensor di pasaran yang besar

Bagaimana pengaruh temperatur operasi dan konsentrasi gas CO terhadap sensitivitas

sensor gas CO dari material WO 3 yang

disintesa dengan metode sol-gel dan

hydrothermal pada temperatur 160 o C

Material yang digunakan hanya WO

sebagai material sensor

Metode sol-gel dan hydrothermal ( 160

C ) digunakan untuk sintesa material

Material WO

diuji sensitivitasnya terhadap gas CO saja

Temperatur, tekanan, waktu, dan kelembaban udara

sekitar dianggap konstan

Mendesain pembuatan sensor gas beracun CO dari material WO

hasil proses sol gel dan hydrothermal.

Mengukur dan menganalisa sensitivitas

sensor terhadap temperatur kerja sensor,

dan konsentrasi gas CO terhadap variasi

temperatur 30 o C, 50 o C, dan 100 o C.

Mendukung pengembangan inovasi material WO 3 sebagai material sensor yang

digunakan dalam pendeteksian keberadaan gas beracun CO.

Memberikan kontribusi di dalam menjaga

keselamatan lingkungan dan kesehatan kerja.

Mendapatkan sebuah pengembangan produk aplikasi material WO 3 sebagai sensor gas

beracun karbon monoksida yang relatif murah

dan mudah dalam pembuatannya.

Sensor semua jenis gas produksi Henan Hanwai Electronics CO.,LTD

 Wang,2003

 Nano-crystalline tungsten oxide NO

sensor

WO

Sensitivitas

TINJAUAN PUSTAKA

Atmadja, Eka Y dkk (2012)

Material WO

yang diaplikasikan sebagai material sensor WO

dapat disintesa menggunakan metode sol- gel, setelah perlakuan post hydrothermal pada temperatur 160

C, 180

C, dan 200

C. Dari hasil uji XRD menunjukkan bahwa semua material yang dihasilkan memiliki struktur kristal monoklinik.

Dalam pengujian sensitifitas, terbukti bahwa material WO

sensitif terhadap keberadaan gas CO. Sensitifitas ini sangat dipengaruhi oleh luas permukaan aktif.

Sehingga sampel yang mengalami proses post

hydrothermal pada temperatur 160

C menunjukkan

sensitifitas tertinggi, diikuti perlakuan pada

temperatur 180

C dan 200

C.

 Pengaruh Temperatur Post Hydrothermal

semakin tinggi temperatur pemanasan yang diberikan semakin kecil luas permukaan yang didapatkan, sehingga

kemampuan absorpsinya terhadap gas menurun.

 Pengaruh Temperatur Operasi Sensor

Pada temperatur post hydrothermal 160

C, terjadi penurunan

sensitivitas mulai temperatur ruang dan kemudian terjadi

peningkatan sensitivitas pada temperatur 100

C dan 200

C

 Pengaruh Konsentrasi Gas CO

Grafik diatas menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi

gas CO semakin tinggi sensitivitas.

PENGUKURAN SENSITIVITAS SENSOR GAS CO DARI MATERIAL WO ₃ HASIL

sensor gas CO dari material WO ₃ yang

hydrothermal pada temperatur 160 ^o C

temperatur 30 ô C, 50 ô C, dan 100 ô C.

Mendukung pengembangan inovasi material WO ₃ sebagai material sensor yang

Mendapatkan sebuah pengembangan produk aplikasi material WO ₃ sebagai sensor gas