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
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) 5, (c) 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.
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 MOF-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
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.
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
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].
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
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) 5, (c) 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 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, 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
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 N-C, Co-N-C Ac, Co-Co-N-C kit0.5, Co-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.
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
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 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
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
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, ZIF8/ZIF67Derived CoN 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)
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)
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 : -
DATA USULAN DAN PENGESAHAN PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020
1. Judul Penelitian
Karbon Berpori Nano turunan ZIF sebagai Material Penyimpan Hidrogen
Skema : PENELITIAN LABORATORIUM
Bidang Penelitian : Energi Berkelanjutan Topik Penelitian : Hidrogen
2. Identitas Pengusul Ketua Tim
Nama : Hamzah Fansuri S.Si., M.Si., Ph.D
NIP : 196910171994121001
No Telp/HP : 087861228242
Laboratorium : Laboratorium Kimia Material dan Energi Departemen/Unit : Departemen Kimia
Fakultas : Fakultas Sains dan Analitika Data
Anggota Tim
No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/Unit Perguruan
Tinggi/Instansi
1 Hamzah Fansuri S.Si., M.Si., Ph.D
Laboratorium Kimia
Material dan Energi Departemen Kimia ITS 2 Nurul Widiastuti
S.Si,M.Si., Ph.D
Laboratorium Kimia
Material dan Energi Departemen Kimia ITS 3 Dr. Triyanda
Gunawan S.Si
Laboratorium Kimia
Material dan Energi Departemen Kimia ITS
3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 3
4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan
a. Dana Lokal ITS 2020 :
b. Sumber Lain :
50.000.000,-Tanggal Persetujuan Nama Pimpinan Pemberi Persetujuan Jabatan Pemberi Persetujuan Nama Unit Pemberi Persetujuan QR-Code 09 Maret 2020
Prof. Dr. Ir. Tri Widjaja M.Eng. Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan Iptek Pusat Penelitian Energi Berkelanjutan 09 Maret 2020 Agus Muhamad Hatta , ST, MSi, Ph.D Direktur Direktorat Riset dan Pengabdian Kepada Masyarakat
![Tabel 3. 1 Kondisi operasional pada beberapa jenis teknologi penyimpan hidrogen [23]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4571031.3327000/12.893.126.785.275.1118/tabel-kondisi-operasional-beberapa-jenis-teknologi-penyimpan-hidrogen.webp)
![Gambar 3.3 Skema pembentukan Karbon tertemplat MOF [5]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4571031.3327000/15.893.138.772.622.805/gambar-skema-pembentukan-karbon-tertemplat-mof.webp)
