103
Publikasi I-1) ini telah dipublikasi di American Chemical Society setelah melewati Proses Review yang ketat hingga di Publikasi. Lengkapnya penjelasan kami tentang hal tersebut sudah kami jelaskan secara lengkap pada 1.iii) e) Halaman 6 – 11 di penjelasan kami ini.
Kami berharap Reviewer dapat memahami Proses Review yang telah kami lakukan dengan Journal of Physical Chemistry C sehingga Manuscript kami dapat dipublikasi pada jurnal tersebut.
Tambahan informasi tentang Jurnal tersebut adalah:
Impact Factor 2020: 4.126
Total Citations 2020: 167,398
CiteScore 2020: 7.1
Indexed/Abstracted in: CAS, SCOPUS, and British Library
ACS Divisions: Physical Chemistry (https://pubs.acs.org/page/jpccck/about.html).
Kami menyakini Jurnal ini termasuk jurnal yang bereputasi dan memiliki kredibilitas yang sangat baik, sehingga kami publikasi di jurnal tersebut.
2) Scientific Reports-Nature, Volume Jurnal: 11, Nomor Jurnal: 2532, Tahun Terbit Jurnal:
2021, Halaman: 1-13, ISSN: 2045-2322, Penerbit: Nature, DOI:
https://doi.org/10.1038/s41598-020-80472-1, SJR: 1.24
Pada kesempatan ini, pertama sekali kami mejelaskan tentang:
i. Kredibilitas Scientific Reports-Nature, sebagai berikut:
a) About Scientific Reports (https://www.nature.com/srep/about) Global influence
Scientific Reports adalah jurnal ke-6 yang paling banyak dikutip di dunia, dengan lebih dari 540.000 kutipan pada tahun 2020*, dan menerima perhatian luas dalam dokumen kebijakan dan media.
b) Tinjauan sejawat ahli (Expert Peer Review)
Peer Review berpedoman pada kebijakan, etika dan editorial yang sama seperti jurnal Nature Research lainnya untuk memastikan bahwa semua penelitian yang diterbitkan kuat secara ilmiah, asli, dan berkualitas tinggi.
c) Journal metrics 2020
2-year impact factor: 4.379
5-year impact factor: 5.133
Immediacy index: 0.783
Eigenfactor® score: 1.23250
Article influence score: 1.285
2 year median: 3
Indexed in Web of Science, PubMed, PubMed Central, Scopus, Dimensions, Google Scholar, DOAJ and SAO/NASA ADS.
d) Informasi umum dan penting tentang Scientific Reports
104
Seluruh informasi 2) i. a) – d) (Halaman 92 – 93) secara jelas menurut kami adalah suatu Jurnal yang bereputasi, kredibel dan bergengsi. Itulah sebabnya, kami mempublikasikan tulisan kami di Scientific Reports.
ii. Publikasi melewati proses review yang saintifik dan memenuhi kaidah – kaidah ilmiah.
Submitted ke Scientific Reports 2 September 2020
105
Review-1 dan 2, Kamis, 8 Oktober 2020 dan 19 November 2020
106
107
108
Respon terhadap Review-1 dan 2, dikirimkan, 12 Oktober 2020 dan 25 November 2020
109
110
111
Respon terhadap Review-3, 19 November 2020, dikirimkan 7 Desember 2020
112
113
Accepted, 9 Desember 2020
114
E-proofing, 24 Desember 2020
115
Berdasarkan point-ii, Halaman 93 – 104, kami telah berupaya menjelaskan dengan baik bagaimana Proses Review terhadap Publikasi Scientific Reports ini telah dilaksanakan dengan baik. Perlu kami jelaskan kepada Reviewer#13 Tim Penilai Angka Kredit Pengusulan Guru Besar, bahwa kami mempercayai reputasi jurnal ini dan telah menjalankan secara baik dan benar semua proses review paper hingga publikasi, sehingga itulah yang maksimal yang bisa dan telah kami lakukan sebagai suatu rangkaian proses yang holistic dari jurnal ini hingga published.
II. Histori Publikasi
Reviewer#13 Tim Penilai Angka Kredit Guru Besar yang kami hormati, kami ingin menjelaskan secara rinci, apa yang menjadi obyek riset dan publikasi kami. Hal ini sangat penting untuk mendapatkan pemahaman yang mendekati kesamaan. Kami menyadari bila perspektif dan pemahaman kita berbeda tentang publikasi – publikasi kami, maka akan menghasilkan kesimpulan yang bias. Oleh karena itu, kami jelaskan secara terang benderang penelitian – penelitian dan publikasi – publikasi kami.
Penelitian 2012 dan Publikasi 2012
(1) Kami mulai penelitian dengan mensintesis Graphene Nano Sheets (GNS), suatu karbon 2 dimensi dengan metode Hummer Termodifikasi.
Sintesis GNS meliputi tahapan – tahapan:
- Oksidasi Grafit;
- Pencucian Oksidasi Grafit;
- Kestabilan Oksida Grafena
- Reduksi Oksida Grafena menghasilkan GNS.
116
(2) Sintesis GNS memerlukan tahapan – tahapan untuk menghasilkan produk.
(3) Setiap tahapan Sintesis GNS harus dikarakterisasi dengan berbagai instrumen (XRD, XPS dan TEM) agar dapat memastikan bahwa produk yang diinginkan sudah berhasil disintesis dan dapat dilanjutkan ke tahapan – tahapan selanjutnya.
(4) Sintesis GNS hanya menghasilkan nilai kuantitatif yang sedikit, sementara kebutuhan penggunaannya besar.
(5) Untuk menjawab-(4), maka sintesis GNS harus dilakukan berulang – ulang dengan metode Hummer Termodifikasi.
(6) Produk Sintesis GNS (5) harus dikarakterisasi dengan alat – alat dan kondisi pengukuran yang sama juga (XRD, XPS dan TEM).
(7) Jadi Sintesis-ke-1 GNS dengan Sintesis-ke-2 GNS … Sintesis-ke-n GNS (n = 1, 2…dst) pasti dilakukan dengan prosedur yang sama, dan alat – alat yang sama (Metode yang sama = Hummer Termodifikasi). Jadi tidak mungkin produk GNS yang dihasilkan dari proses Sintesis -ke-1 GNS berbeda dengan Sintesis -ke-2 GNS, dan seterusnya karena Metode Sintesis GNS nya sama (secara eksperimen saintifik). Produk GNS yang sama itu membuktikan bahwa Metode Sintesis GNS adalah Valid, Reliabel dan Reprodusibel bukan Tumpang Tindih Publikasi.
(8) Produk GNS berhasil disintesis tentu saja dibuktikan dengan data – data, yaitu difraktogram XRD dan XPS serta TEM image. Data – data tersebut diperoleh hasil pengukuran alat – alat XRD, XPS dan TEM.
(9) Produk GNS hasil Sintesis -ke-1 GNS dan hasil Sintesis -ke-1 GNS dan seterusnya tentu saja sangat mustahil tidak sama data – data masing – masing XRD, XPS dan TEM nya. Dengan demikian bukan Tumpang Tindih Publikasi. Karena Metode Sintesis, Alat – alat dan kondisi – kondisi pengukurannya adalah sama keseluruhannya, sehingga hal yang saintifik berdasarkan eksperimen data – data karakterisasi dari GNS kami adalah sama.
(10) Kesamaan data tersebut harus dipandang sebagai hal yang wajar secara saintifik dan berdasarkan eksperimen. Jadi tidak mungkin GNS produksi 2012 digunakan di 2013 dan 2017. Bahkan perlu kami tegaskan, bahwa di masing – masing tahun yang sama tersebut, kami melakukan sintesis dan karakterisasi GNS berulang – ulang kali, karena kami membutuhkan kuantitas kebutuhan GNS yang besar dan kualitas serta karakter GNS yang harus sama. Jadi sangat mustahil kalau kami hanya mensintesis GNS satu kali lalu data – data yang dihasilkannya kami gunakan untuk semua publikasi kami. Itu tidak mungkin kami lakukan. Karena kami butuh banyak GNS namun karakter GNS nya harus benar. Jadi Sintesis GNS, karakterisasi dengan XRD, XPS dan TEM, bila sudah benar berdasarkan data – data tersebut, maka GNS nya kami gunakan untuk penelitian selanjutnya. Bila kurang GNS, kami sintesis lagi dengan Metode yang sama dengan sebelumnya (Metode Hummer Termodifikasi), lalu dikarakterisasi dengan XRD, XPS dan TEM, bila data – datanya sudah benar maka kami bisa menggunakan GNS tersebut. Siklus Sintesis GNS dan karakterisasinya itulah yang terus kami lakukan didalam setiap penelitian dan publikasi kami. Kesamaan data GNS adalah keharusan dalam penelitian kami.
(11) Pada penelitian dan publikasi 2012 ini, Produk pertama yang kami hasilkan adalah GNS yang memiliki peak C(002) lemah dan melebar (data XRD), Csp2 (data XPS) dan struktur yang datar dan tipis (data TEM), dengan produk GNS sekali Sintesis (0,15 g).
117
(12) Setelah GNS berhasil disintesis maka kami mengevaluasi kinerjanya sebagai material pendukung pada elektroda katalis sel bahan bakar hidrogen. Prekursor Pt selanjutnya didepositkan kedalam GNS untuk menghasilkan Katalis Pt 30 wt %/GNS dengan variasi pH = 1, 6 dan 12,5. Hasilnya kami menemukan hasil yang luar biasa dimana Pt sub nano kluster (Pt berukuran < 1 nm) terdeposit didalam GNS (data TEM dan XRD). Ini menjadi harapan baru dalam pengembangan sel bahan bakar hydrogen dalam rangka menurunkan biaya operasional sel bahan bakar tersebut. Oleh karena itu pada Publikasi 2012 ini, kami menjelaskan secara lengkap mekanisme dan tahapan – tahapan terbentuknya Pt sub nano kluster di dalam GNS (Model Pembentukan Pt sub nano kluster didalam GNS). Artikel yang dihasilkan melalui penelitian ini adalah “Formation Process of Pt Subnano-Clusters on Graphene Nanosheets, Rikson Siburian and Junji Nakamura, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 43,
22947–22953, Publication Date October 14, 2012;
https://doi.org/10.1021/jp307327e”; Copyright © 2012 American Chemical Society;
Article Views 1754; Altmetric 8; Citations 37.
Penelitian 2013 dan Publikasi 2013
(1) Setelah, kami berhasil mensintesis GNS dan membuktikan properti – properti dan karakter – karakter GNS dengan menggunakan alat – alat XRD, XPS dan TEM serta menemukan Pt sub nano kluster (partikel Pt berukuran < 1 nm) didalam GNS, dimana tidak pernah hal itu (Pt sub nano kluster) ditemukan pada material karbon lainnya (Carbon Black (CB) dan Carbon Nano Tube (CNT)).
(2) Kemudian, kami melakukan Penelitian 2013 untuk terus mempelajari Pt sub nano kluster, khususnya untuk menjawab pertanyaan cerdasnya yaitu: “Apakah Pt sub nano kluster hanya diperoleh pada Pt 30 wt %/GNS?”.
(3) Untuk menjawab pertanyaan cerdas pada poin (2) tersebut maka kami menyiapkan elektroda katalis dengan metode Impregnasi, menghasilkan Katalis Pt 10 – 70 wt
%/GNS.
(4) Temuan barunya (New Findings) adalah: Pt sub nano kluster tidak hanya ditemukan pada Katalis Pt 30 wt %/GNS, namun Pt sub nano kluster juga secara jelas dapat ditemukan pada Katalis Pt 10, 15, 20 dan 25 wt %/GNS. Artinya, Pt sub nano kluster dapat diperoleh pada Katalis Pt 10 – 30 wt %/GNS.
(5) Untuk membuktikan bahwa Pt sub nano kluster hanya diperoleh pada Katalis Pt 10 – 30 wt %/GNS, maka Katalis Komersial Pt 20 wt %/CB digunakan. Hasilnya, pada Katalis Komersial Pt 20 wt %/CB tidak ditemukan Pt sub nano kluster. Menariknya, hasil yang berbeda diperoleh dimana Pt sub nano kluster ditemukan pada Pt 20 wt
%/GNS dan tidak ditemukan pada CB.
(6) Temuan baru lainnya yang kami peroleh adalah penggunaan Pt dapat dikurangi karena Pt 10 dan 20 wt %/GNS memiliki kinerja yang sangat luar biasa meskipun penggunaan Pt lebih sedikit. Hal itu bisa terjadi dikarenakan adanya interaksi kimia antara Pt dan GNS.
Penelitian 2014 dan Publikasi 2014
(1) Selanjutnya, kami terus mengembangkan penelitian tentang Pt sub nano kluster dengan terus memastikan efek material pendukung (GNS, N-GNS 900 oC dan CB) dalam pembentukan Pt sub nano kluster tersebut. Oleh karena itu, kami
118
mengsintesis Katalis Pt 20 wt %/GNS, Katalis Pt 20 wt %/N-GNS 900 oC, dan menggunakan Katalis Komersial Pt 20 wt %/CB (mewakili CB).
(2) Kami menemukan bukti yang kuat bahwa Pt sub nano kluster terbentuk pada GNS dan GNS, namun tidak pernah ditemukan pada CB.
Penelitian 2017 dan Publikasi 2017
(1) Selanjutnya, kami terus konsisten mempelajari Pt sub nano kluster ini, yaitu tetap menggunakan Pt 20 wt % dengan memvariasi material Carbon pendukung yaitu N- GNS pada 150 – 900 oC, menghasilkan produk masing – masing Katalis Pt 20 wt %/N- GNS 150 – 900 oC; Katalis Pt 20 wt %/GNS (mewakili GNS) dan Katalis Komersial Pt 20 wt %/CB (mewakili CB).
(2) Sekali lagi membuktikan secara kuat dan tegas bahwa Pt sub nano kluster ditemukan pada N-GNS dan GNS, serta tidak ditemukan pada CB.
Penelitian 2021 dan Publikasi 2021
(1) Setelah kami dapat membuktikan keberadaan Pt sub nano kluster pada GNS dan N- GNS, kami memiliki pertanyaan menarik lainnya yaitu “bagaimana dengan kinerja dan karakter dari Pt 1, 3, 5 dan 7 wt %/GNS?”.
(2) Untuk menjawab pertanyaan menarik pada poin (1) tersebut, kami mensintesis Katalis Pt 1, 3, 5 dan 7 wt %/GNS dan mengkarakterisasi masing – masing Katalis Pt 1, 3, 5 dan 7 wt %/GNS.
(3) Kami menemukan Pt sub nano kluster pada Katalis Pt 1, 3, 5 dan 7 wt %/GNS dan mampu mengurangi penggunaan Pt.
III. Penjelasan terhadap pernyataan - pernyataan yang dibutuhkan penjelasan dari Pengusul Guru Besar oleh Reviewer#13.
Komentar Reviewer#13
Mohon penjelasan kaitan makalah ini dengan makalah yang hampir serupa: Size Control to a Sub-Nanometer Scale in Platinum Catalysts on Graphene, Penulis: Siburian, Rikson;
Kondo, Takahiro; Nakamura, Junji, Nama Jurnal: The Journal of Physical Chemistry C, Volume Jurnal: 117, Nomor Jurnal: 7, Tahun Terbit Jurnal: 2013, Halaman: 3635−3645, ISSN: 1932-7447, Penerbit: American Chemical Society, DOI:
https://doi.org/10.1021/jp311852j, SJR: 7.12 Size controlled Pt catalysts supported by graphene nanosheets (GNS) are successfully prepared by changing the loading of Pt at 10–
70 wt % using an impregnation method. It is found that Pt sub-nanoclusters (0.8 nm) with an extremely large surface area (170 m2 g–1) are formed on the GNS support in a 10 wt % Pt/GNS catalyst. An increase in loading of Pt leads to an increase in the particle sizes of Pt, which results in lower activities for electro-oxidation of adsorbed CO. A core level shift of Pt 4f in XPS indicates that Pt is chemically interacted with graphene. The modification of catalytic properties and the electronic structure is ascribed to the interface interaction between Pt and graphene via π–d hybridization.
Respon Pengusul:
Kami menghaturkan rasa terimakasih yang tulus dan apresiasi yang tinggi buat komentar - komentar dan pertanyaan – pertanyaan dari Reviewer#13. Untuk memudahkan
119
penjelasan maka kami mengkategorikan pertanyaan – pertanyaan dari Reviewer#13 sebagai berikut:
1) Mohon penjelasan kaitan makalah ini ( Scientific Reports-Nature, Volume Jurnal: 11, Nomor Jurnal: 2532, Tahun Terbit Jurnal: 2021, Halaman: 1-13, ISSN: 2045-2322, Penerbit: Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-80472-1, SJR: 1.24) dengan makalah yang hampir serupa: Size Control to a Sub-Nanometer Scale in Platinum Catalysts on Graphene, Penulis: Siburian, Rikson; Kondo, Takahiro; Nakamura, Junji, Nama Jurnal: The Journal of Physical Chemistry C, Volume Jurnal: 117, Nomor Jurnal: 7, Tahun Terbit Jurnal: 2013, Halaman: 3635−3645, ISSN: 1932-7447, Penerbit: American Chemical Society, DOI: https://doi.org/10.1021/jp311852j, SJR: 7.12 dan
2) Abstract dari The Journal of Physical Chemistry C, Volume Jurnal: 117, Nomor Jurnal: 7, Tahun Terbit Jurnal: 2013, Halaman: 3635−3645, ISSN: 1932-7447, Penerbit: American Chemical Society, DOI: https://doi.org/10.1021/jp311852j, SJR: 7.12 dan
Size controlled Pt catalysts supported by graphene nanosheets (GNS) are successfully prepared by changing the loading of Pt at 10–70 wt % using an impregnation method.
It is found that Pt sub-nanoclusters (0.8 nm) with an extremely large surface area (170 m2 g–1) are formed on the GNS support in a 10 wt % Pt/GNS catalyst. An increase in loading of Pt leads to an increase in the particle sizes of Pt, which results in lower activities for electro-oxidation of adsorbed CO. A core level shift of Pt 4f in XPS indicates that Pt is chemically interacted with graphene. The modification of catalytic properties and the electronic structure is ascribed to the interface interaction between Pt and graphene via π–d hybridization.
Sekali lagi kami ucapkan apresiasi yang luar biasa buat komentar – komentar dari Reviewer#13 yang sangat membangun dan bernas.
Penjelasan – penjelasan kami sebagai berikut: (Tabel-III-1)
120
Tabel III-1 Penjelasan Poin demi Poin tentang Perbandingan Scientific Reports-Nature, Volume Jurnal: 11, Nomor Jurnal: 2532, Tahun Terbit Jurnal: 2021, Halaman: 1-13, ISSN: 2045-2322, Penerbit: Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-80472-1, SJR: 1.24 dengan The
Journal of Physical Chemistry C, Volume Jurnal: 117, Nomor Jurnal: 7, Tahun Terbit Jurnal: 2013, Halaman: 3635−3645, ISSN: 1932-7447, Penerbit: American Chemical Society, DOI: https://doi.org/10.1021/jp311852j, SJR: 7.12
Konten/Isi/Penjelasan 2021-Scientific Reports 2013-Journal of Physical Chemistry C 1. Judul dan Authors serta
Corresponding Authors Berbeda isi dan maksudnya
The loading effect of Pt clusters on Pt/graphene nano sheets catalysts.
Corresponding: Rikson Siburian
Size Control to a Sub-Nanometer Scale in Platinum Catalysts on Graphene.
Corresponding: Prof Junji Nakamura
2. Fokus riset berbeda isi dan maksudnya
Pt 1 , 3, 5 dan 7 wt %/GNS
Membuktikan Kinerja GNS untuk Pt dibawah 10 wt
%, apakah Pt sub nano cluster untuk katalis Pt/GNS dibawah 10 wt % akan membentuk oksida (PtO) atau masih tetap Pt metal.
Pt 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60 dan 70 wt %/GNS (penggunaan precursor Pt berbeda, mohon dilihat Halaman 75 – 78 dari penjelasan ini (preparasi Pt/GNS)).
Membuktikan bahwa Pt subnano cluster (partikel Pt berukuran < 1 nm) bisa juga terbentuk untuk konsentrasi Pt dibawah Pt 30 wt %/GNS yaitu Pt 10, 15, dan 20 wt %/GNS dan memiliki kinerja yang lebih baik dibandingkan Pt 30 wt %/GNS.
Membuktikan bahwa GNS sebagai material pendukung sangat mempengaruhi terbentuknya Pt sub nano cluster sebab pada CB tidak pernah ditemukan Pt sub nano kluster.
3. Tujuan berbeda isi dan maksudnya
a) Mengklarifikasi pengaruh Pt sub nano kluster didalam katalis Pt 1, 3, 5 dan 7 wt %/GNS.
b) Mengklarifikasi sifat interaksi yang kuat antara nanopartikel platinum dan GNS.
c) Mengeksplorasi ketidakteraturan dan ketidakseragaman kluster Pt didalam GNS.
d) Mensintesis dan mengevaluasi serta melaporkan kluster Pt dan efek ukurannya pada katalis
a) Membuktikan bahwa metode preparasi/
penyiapan/sintesis kedua produk yaitu Pt sub nano kluster dan GNS kami valid; reliable dan reprodusibel.
b) Menawarkan suatu metode dalam mengendalikan masing – masing ukuran partikel dan streuktur elektronik Pt dan mengurangi penggunaan Pt.
c) Menemukan dan mengevaluasi tipe baru katalis
121
Pt/GNS (khusus untuk massa Pt di bawah 10%) dimana sebelumnya belum pernah dilaporkan.
berbasis Pt didalam material pendukung Pt yaitu Pt sub nano kluster.
Konten/Isi/Penjelasan 2021-Scientific Reports 2013-Journal of Physical Chemistry C 4. Abstract berbeda isi dan
maksudnya
a) Melaporkan tentang interaksi kimia antara Pt Subnano-Clusters dan GNS juga terjadi pada Katalis Pt 1–7 wt %/GNS.
b) Mengklarifikasi pengaruh ukuran dari Pt cluster pada Pt 1–7 wt %/GNS.
c) Mengembangkan aplikasi dan terus membuktikan validasi, reliable dan reproducible masing – masing dari metode sintesis GNS (metode Hummer Termodifikasi) dan Pt/GNS (metode Impregnnasi).
d) Menganalisis Pt cluster yang terdeposit dengan baik didalam GNS yang dianalisis dengan masing – masing menggunakan TG/DTA, XRD, TEM dan XPS.
e) Membuktikan bahwa ukuran dari Pt cluster mempengaruhi sifat kimia dari Katalis Pt 1 – 7 wt
%/GNS.
f) Mengklarifikasi dan mengevaluasi sebagai lanjutan dari Penelitian 2013 tentang Pt sub nano cluster didalam GNS khususnya untuk Pt < 10 wt %/GNS (Pt 1, 3, 5 dan 7 wt %)/GNS. Temuan – temuan barunya:
(1) menguatkan publikasi 2013 bahwa peningkatan Pt loading (konsentrasi Pt) didalam GNS akan berbanding lurus (proporsional linier) dengan bertambahnya ukuran partikel Pt.
(2) properti dari Pt sub nano cluster dari Publikasi 2021 sangat berbeda signifikan dari Publikasi 2013.
a) Ukuran rata – rata partikel Pt dalam skala sub nano kluster hingga nano partikel dapat dikendalikan dengan menggunakan Pt 10−70 wt %/GNS yang disintesis dengan metode impregnasi.
b) Katalis Pt 10 wt % /GNS dapat menghasilkan Pt sub- nanoclusters (ukuran Pt < 1 nm (0,8 nm)) , artinya hasil ini sangat luar biasa yaitu menghasilkan luas permukaan yang sangat besar (170 m2 g−1) (efek GNS)
c) Ukuran partikel Pt dapat diperbesar dengan cara penambahan konsentrasi Pt/GNS.
d) Ukuran partikel Pt yang besar mengakibatkan turunnya aktivitas elektrooksidasi dari adsorbsi CO.
Artinya aktivitas katalis rendah.
e) Terjadi interaksi Kimia (ikatan kimia) (π−d hybridization). antara Pt dan GNS (Pt-C) yang mengakibatkan Inti atom Pt dapat berpindah (dimodifikasi), akibatnya sifat katalis, aktivitasnya dan struktur elektronik katalis dapat dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan dalam sistem katalis elektroda sel bahan bakar hidrogen.
f) Pada publikasi 2013, temuan barunya:
(1) Pt sub nano cluster (Pt < 1 nm) hanya ditemukan pada Katalis – katalis Pt 10, 15, 20 dan 30 wt
%/GNS dan tidak ditemukan pada Katalis – katalis Pt 40, 50, 60 dan 70 wt %/GNS serta Katalis Pt komersial Pt 20 dan 40 wt %/CB.
122
(3) Katalis Pt 1 wt %/GNS memiliki ukuran rata – rata partikel Pt = 1,26 nm dengan persentase Pt sub nano kluster (Pt berukuran < 1 nm) = 15 %.
(4) Pt sub nano kluster (Pt berukuran < 1 nm) = 5 % untuk Katalis Pt 3 wt %/GNS dengan ukuran partikel rata – rata Pt = 2,19 nm.
(5) Pt sub nano kluster ditemukan lebih banyak pada Pt 7 wt %/GNS (5 – 7 %, dengan ukuran rata – rata partikel Pt = 2,51 nm) dibandingkan dengan Pt 5 wt %/GNS (< 5 %, dengan ukuran rata – rata partikel Pt = 2,34 nm).
g) Berbeda konten Abstract:
“In this paper, we report about chemically interaction between Pt Subnano-Clusters on Graphene
Nano Sheets (GNS). The aim of this research is to clarify the size effect of Pt clusters on Pt 1–7 wt.%/GNS. This research is an experimental laboratory research. GNS was synthesized by using modified Hummer’s method and 1–7 wt.% Pt/GNS were prepared with impregnation method. Then, they were analyzed with TG/DTA, XRD, TEM and XPS, respectively. The results show that Pt clusters are well deposited on GNS (TG/DTA and TEM data).
Those data also are consistent with XRD data. The weak and broad peaks appear at 2θ = 39°, indicating Pt metal exists on GNS. The state of Pt is confirmed by using XPS. The appearance of Pt 4f. peaks proves that Pt metal is chemical interaction on GNS. The size of Pt clusters may affect the chemically properties of
(2) Pt sub nano kluster pada Pt 10 wt %/GNS ditemukan 40 % (tertinggi) dibandingkan dengan Pt 15 wt %/GNS (25 %); Pt 20 wt %/GNS (15 %);
dan Pt 30 wt %/GNS (< 5 %).
g) Berbeda konten Abstract:
“Size controlled Pt catalysts supported by graphene nanosheets (GNS) are successfully prepared by changing the loading of Pt at 10−70 wt % using an impregnation method. It is found that Pt sub- nanoclusters (0.8 nm) with an extremely large surface area (170 m2 g−1) are formed on the GNS support in a 10 wt % Pt/GNS catalyst. An increase in loading of Pt leads to an increase in the particle sizes of Pt, which results in lower activities for electrooxidation of adsorbed CO. A core level shift of Pt 4f in XPS indicates that Pt is chemically interacted with graphene. The modification of catalytic properties and the electronic structure is ascribed to the interface interaction between Pt and graphene via π−d hybridization”.
123 Pt/GNS catalysts.“
Konten/Isi/Penjelasan 2021-Scientific Reports 2013-Journal of Physical Chemistry C 5. Introduction berbeda isi
dan maksudnya
a) Pada bagian awal dari Introduction, kami menjelaskan tentang:
I. Karbon (grafena (2D) dan grafit (3D) dan aplikasinya untuk elektro-katalis ORR dan OER pada fuel cells dan baterai.
II.Selanjutnya, kami mendeskripsikan secara jujur dan terang benderang capaian – capaian kami terdahulu tentang Pt Subnano cluster yang terdeposit kedalam Graphene Nano Sheets (GNS) yaitu sifat – sifat nya yang luar biasa misalnya aktivitas katalis dan interaksi kimianya; sintesis GNS (Metode Hummer Termodifikasi), N-GNS (Metode N-dopan) dan Pt 10 – 70 wt %/GNS (metode impregnasi).
III.Penelitian – penelitian grup lain yang berkaitan dengan bentuk, ukuran, aktivitas, pengaruh ukuran dan interaksi terhadap Pt cluster serta aplikasinya pada sel bahan bakar.
b) Selanjutnya, kami menguraikan pada Alinea-1 tentang:
I. Pengurangan ukuran Pt nanopartikel dapat meningkatkan Electrochemical Surface Area (ECSA) dan mengurangi penggunaan Pt.
II. Namun demikian, nano partikel yang terlalu kecil secara umum memiliki banyak kelemahan yaitu mengurangi waktu hidup dari piranti elektrokimia; interaksi lemah antara Platina dan Karbon hitam, mengakibatkan nano partikel
a) Pada Introduction (bagian awal), kami menjelaskan tentang:
Grafena meliputi keunggulan sifatnya yang luar biasa.
b) Alinea-1: Pt/GNS memiliki aktivitas katalis yang lebih baik dibandingkan dengan Pt/CB untuk MOR dan HOR.
c) Alinea-2:
Pt kluster didalam GNS dapat memodifikasi struktur elektronik Pt dan meningkatkan aktivitas katalisnya.
Berbagai penelitian telah melaporkan bahwa situs adsorpsi atom Pt, struktur geometrik gugus Pt, energi adsorpsi atom Pt, sifat magnetik, dan struktur elektronik Pt dapat dimodifikasi pada Grafena dan N-Grafena.
Stabilisasi kluster Pt oleh Grafena telah dilaporkan, melalui memodifikasi struktur d- band dan properti magnet dari Pt.
Secara rinci sejauh ini ukuran partikel Pt pada katalis Pt/GNS dalam literatur umumnya sebesar 2−5 nm.
Sebelumnya (2012) kami telah melaporkan bahwa Pt subnanocluster ditemukan terbentuk pada GNS, yang terdiri dari 5−40 atom Pt dan memiliki nilai toleransi CO yang tinggi sebagai katalis anoda dalam sel bahan bakar (PEFCs). Hal ini dikarenakan adanya interaksi antarmuka
124
larut; agregasi dan pelepasan Pt dari CB, menyebabkan kinerja sel bahan bakar terdegradasi; dan korosi karbon; serta pada potensial yang tinggi, aktivitas katalis di katoda terus akan menurun selama penggunaan yang lama.
III. Ukuran partikel dan morfologi dapat mempengaruhi interaksi antara CO dan Pt kluster.
c) Pada Alinea-2 dari Introduction, kami jelaskan bahwa:
Secara umum, ukuran partikel, bentuk, komposisi kimia, interaksi logam-material pendukung Karbon, serta interaksi logam-reaktan/pelarut, interaksi dan ukuran yang berbeda (atom tunggal, nano kluster, dan nanopartikel) dari logam menunjukkan perbedaan kinerja katalitik katalis logam.
d) Pada Alinea-3, kami secara tegas dan terang benderang menyatakan fokus publikasi ini yaitu:
I. Mengklarifikasi sifat interaksi yang kuat antara nanopartikel Platina dan GNS.
II. Ketidakteraturan dan ketidakseragaman klaster Pt menarik untuk dieksplorasi.
III. Pembuatan cluster Pt dan efek ukurannya pada katalis Pt/GNS khususnya pada Pt dibawah 10 % belum dilaporkan.
antara Pt dan grafena.
d) Alinea-3:
Interaksi Pt−C dapat mengontrol struktur elektronik Pt dan aktivitas katalitik Pt, dengan memanfaatkan variasi ukuran partikel Pt.
Mengontrol ukuran partikel Pt pada skala sub- nanometer dapat dilakukan dengan menggunakan Grafena.
Pt sub nano kuster pada Grafena akan menjadi katalis Pt jenis baru, yang struktur elektroniknya dapat dikendalikan oleh interaksi Pt−C.
e) Alinea-4. Fokus penelitian ini:
Mengontrol ukuran partikel Pt dari sub- nanometer ke beberapa
nanometer pada GNS.
Mengendalikan rata-rata ukuran partikel Pt dengan mengubah konsentrasi Pt terdeposit pada GNS.
Mengevaluasi hubungan antara ukuran partikel Pt, aktivitas katalitik, dan struktur elektronik Pt didalam GNS menggunakan difraksi sinar-X (XRD), transmisi elektron
mikroskop (TEM), pengukuran elektrokimia, dan sinar-X spektroskopi fotoelektron (XPS).
6. Experimental/Metode berbeda isi dan maksudnya
a) Sintesis GNS dilakukan dengan metode Hummer termodifikasi.
b) Katalis yang disintesis untuk dievaluasi dan dieksplorasi Pt 1 – 7 wt %/GNS.
a) Sintesis GNS diuraikan secara lebih rinci dibandingkan dengan Publikasi 2021 (Metode Hummer Termodifikasi).
b) Pt 10 – 70 wt %/GNS digunakan untuk dievaluasi
125
c) Sintesis Katalis Pt 1 – 7 wt %/GNS dilakukan dengan metode Impregnasi.
d) Katalis Pt 1 – 7 wt %/GNS dikarakterisasi menggunakan Thermogravimetric/Differential thermal analysis (TG/DTA (TG/DTA6300, Seiko Instruments Inc. (Reference: Pt-pan; Gas/flow speed: Air/200 mL/min; temperature measurement: 50–1000 °C; Rate: 10 °C/min, respectively)), X-ray diffraction (XRD) (PANalytical PW 3050 Philips X`Pert Pro, Cu—Kα radiation of 1.541 Å, without monochromator), Transmission electron microscope (TEM) (JEOL JEM-1400 Jeol Datum LTD,
Japan), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS (JEOL, JPS 9010 TR)) dan electrochemical (ECSA, CV dan CO-stripping (PGSTAT
PG12, AUTOLAB Potentiostat/Galvanostat)).
dan diekplorasi.
c) Metode impregnasi digunakan juga untuk sintesis Katalis Pt 10 – 70 wt %/GNS.
d) Evaluasi kinerja Pt 10 – 70 wt %/GNS dilakukan dengan TG/DTA (TG/DTA6300, Seiko Instruments Inc); XRD (PANalytical PW 3050 Philips X’Pert Pro);
XPS (JEOL, JPS 9010 TR), TEM (JEOL JEM-1400), HRTEM (JEM-ARM 200F) dan elektrokimia (ECSA dan CO-stripping (PGSTAT PG12, AUTOLAB Potentiostat/Galvanostat).
Konten/Isi/Penjelasan 2021-Scientific Reports 2013-Journal of Physical Chemistry C 7. Results berbeda isi dan
maksudnya
a) TG/DTA
membuktikan metode impregnasi dalam sintesis katalis Pt 1 – 7 wt %/GNS dapat diterima dengan baik (valid) dikarenakan jumlah Pt perhitungan teori mendekati keadaan nyata eksperimen Pt yang terdeposit didalam GNS.
GNS dapat mengendalikan banyaknya Pt atom yang terdeposit.
Termogram dari TG/DTA menunjukkan bahwa banyaknya Pt preparasi dan terdeposit didalam GNS mendekati kesamaan yaitu praparasi Pt 1 wt %/GNS, keadaan nyata Pt yang terdeposit
a) TG/DTA
Banyaknya Pt yang terdeposit didalam GNS sama antara kalkulasi dan yang telah disiapkan secara eksperimen (nilai teori sama dengan nilai eksperimen). Artinya, atom – atom Pt didalam prekursor katalis ada didalam Pt/GNS.
Membuktikan bahwa jumlah atom Pt yang terdeposit didalam GNS dapat dikendalikan, sehingga dapat dievaluasi hubungan atom Pt di dalam GNS terhadap ukuran partikel, struktur elektronik dan aktivitas katalis sebagai fungsi konsentrasi Pt.
126
didalam GNS adalah 1 wt %; demikian juga untuk Pt 3 wt %/GNS (2,6 wt %); Pt 5 wt %/GNS (4,5 wt %) dan Pt 7 wt %/GNS (7 wt %).
Katalis yang digunakan Pt 10 – 70 wt %/GNS.
127
128
129
b) TEM
Menguji ukuran dan distribusi serta karakter dispersi partikel Pt dari Pt/GNS dan Pt/CB (JM, katalis komersial).
Mengevaluasi Katalis Pt 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60 dan 70 wt %/GNS (hasil sintesis sendiri dengan metode Impregnasi) serta Pt 20 wt
%/CB dan Pt 40 wt %/CB (JM, katalis komersial).
Pt sub nano kluster ditemukan hanya pada Pt 10, 15, 20 dan 30 wt %/GNS (Pt dibawah 40 wt
%), sedangkan pada Pt 40 – 70 wt %/GNS dan Pt 20 serta 40 wt %/CB tidak ditemukan Pt sub nano kluster.
Ukuran partikel Pt dapat dikendalikan dengan menggunakan variasi konsentrasi Pt 10 – 70 wt
%/GNS.
Pt sub nano kluster terdistribusi secara homogen dan tidak terdapat agregat meskipus dilakukan reduksi H2 pada T = 400 oC.
Ukuran rata – rata partikel Pt = 1 nm untuk Pt 10 – 20 wt %/GNS dan 2,7 – 3,8 nm katalis Pt 55 – 70 wt %/GNS.
Untuk Pt 20 dan 40 wt %/CB (2,0 dan 3,1 nm) sangat berbeda dengan Pt 20 dan 40 wt %/GNS (1,2 dan 2,2 nm), mengindikasi partikel – partikel Pt berukuran lebih kecil jauh lebih banyak yang terdeposit didalam GNS dibandingkan dengan CB.
130
c) XRD
Puncak Pt (111) sangat lemah dan melebar pada Pt 10 – 50 wt %/GNS dan secara bertahap semakin tajam dan sempit dengan kenaikan konsentrasi Pt (Pt 55 – 70 wt %/GNS).
Puncak Pt (111) yang lemah mengindikasikan bahwa Pt < 1 nm terdeposit didalam GNS.
Puncak Pt (111) yang lemah kharakteristik dimiliki oleh Pt/GNS sangat berbeda dengan Pt/CB yang tajam dan sempit.
XRD tidak dapat mendeteksi adanya Pt sub nano kluster.
131
Karakter Pt pada GNS berbeda dengan CB.
Ukuran partikel Pt juga dihitung dengan persamaan Scherer (XRD data), diperoleh ukuran rata – rata Pt (2,8 – 4,0 nm) untuk Pt 10 – 40 wt %/GNS dan terus bertambah dengan kenaikan konsentrasi Pt.
132
d) ECSAH dan ECSACO
Untuk membuktikan bahwa ukuran partikel Pt yang diperoleh TEM dan XRD adalah benar maka dilakukan analisis luas permukaan dari Pt dengan ECSAH and ECSACO menggunakan analisis CV.
Pembentukan oksida relatif lemah pada Pt/GNS dibandingkan dengan Pt/CB.
Luas permukaan Pt sangat luar besar (SPt = 170,1 m2 g-1) untuk Pt 10 wt %/GNS, dan dapat dipercaya dikarenakan ukuran partikel Pt = 0,82 nm (Pt sub nano kluster ditemukan pada Pt 10 wt %/GNS). Data ECSA ini konsisten dengan data TEM dan XRD.
Secara umum luas permukaan Pt/CB (JM,
133
komersial katalis) = 60 – 80 m2 g-1 (ukuran partikel Pt = 2 – 4 nm), artinya katalis Pt 10 wt
%/GNS memiliki luas permukaan 2 – 3 kali lebih besar dari pada katalis komersial Pt/CB.
Luas permukaan besar dari Pt 10 wt %/GNS dapat dimanfaatkan untuk mengurangi penggunaan Pt dalam sistem sel bahan bakar.
Ukuran partikel Pt bertambah dengan kenaikan konsentrasi Pt 10 – 70 wt %/GNS, data ini konsisten dengan nilai ECSA yaitu luas permukaan Pt semakin kecil dengan bertambahnya ukuran partikel Pt dan konsentrasi Pt.
134
135
136
137
e) Electro-Oxidation of Adsorbed CO
Voltase threshold dari Pt 10 – 20 wt %/GNS memiliki puncak elektro oksidasi sangat lemah 0,31 V vs Ag/AgCl (efek Pt sub nano kluster), sedangkan untuk Pt/CB (0,42 V) (tidak memiliki Pt sub nano kluster). Artinya adanya co- eksistensi dari Pt sub nano kluster dan ukuran partikel Pt yang lebih besar mengakibatkan adanya campuran dua karakter katalis Pt yaitu aktivitas yang tingi dan rendah didalam CO elektro oksidasi.
Ukuran partikel Pt dan interaksi Pt-GNS dapat mempengaruhi aktivitas katalis dalam sel bahan bakar.
138
f) XPS
Puncak Pt 4f dari Pt/GNS nilai energi ikatnya (binding energy (BE)) berpindah ke BE yang lebih tinggi dengan pengurangan konsentrasi Pt.
Katalis Pt 10 wt %/GNS memiliki nilai BE Pt 4f lebih tinggi (71,8 eV) dari pada Pt/CB (bulky Pt = 71,2 eV). Artinya, aktivitas katalis Pt 10 wt
%/GNS lebih tinggi dari Pt/CB dikarenakan Pt- GNS memiliki interaksi yang lebih kuat dibandingkan dengan Pt-CB.
Untuk Pt 70 wt %/GNS memiliki BE lebih tinggi dari Pt/CB, artinya GNS mampu memodulasi
139
sifat elektronik dari Pt (hibridisasi π – d).
140
141 b) XRD
Membuktikan bahwa Pt terdeposit dengan baik di GNS pada Pt 1 – 7 wt %/GNS.
Puncak lemah dan melebar pada Pt (111) dari Pt 1 – 7 wt %/GNS menunjukkan bahwa kemungkinan Pt memiliki ukuran nanopartikel (1 – 3 nm) (selanjutnya dibuktikan dengan TEM).
Pola difraktogram Pt (111) pada Pt 1 wt %/GNS sangat lemah, kemudian diikuti Pt 3 - 7 wt
%/GNS memiliki puncak yang lemah dan melebar.
c) TEM
Ukuran partikel Pt meningkat dengan kenaikan konsentrasi Pt 1 – 7 wt %/GNS (1,3–2,5 nm).
Pt sub nano kluster (Pt dibawah 1 nm) dapat dilihat pada Pt 1 – 7 wt %/GNS (5 – 25 %) dan terbanyak dijumpai pada Pt 1 wt %/GNS (35 % dan ukuran Pt = 1,36 nm).
Pt sub nano kluster dapat diharapkan
142
meningkatkan aktivitas katalis dikarenakan Pt sub nano kluster memiliki luas permukaan dan efisiensi yang besar sehingga penggunaan Pt dapat dikurangi untuk elektroda katalis Pt.
143 d) XPS
Elektronik state dari Pt dianalisis menggunakan XPS, hasilnya Pt 4f ditemukan pada katalis Pt 1 – 7 wt %/GNS.
Pada Pt 1 – 7 wt %/GNS ditemukan bahwa rasio atom Pt meningkat dengan kenaikan konsentrasi Pt dari Pt 1 – 5 wt %/GNS, namun menurun pada Pt 7 wt %/GNS, artinya atom – atom Pt terdeposit dengan baik didalam GNS.
Pt state dari Pt 5 dan 7 wt %/GNS adalah Pt metal dan berbeda dengan Pt 1 dan 3 wt
%/GNS adalah Pt oksida (bukan Pt metal bervalensi nol).
144
Interaksi Pt – GNS dari Pt 5 dan 7 wt %/GNS lebih kuat dari pada Pt 1 dan 3 wt %/GNS artinya aktivitas katalis Pt 5 dan 7 wt %/GNS lebih tinggi dari Pt 1 dan 3 wt %/GNS. Hal itu terjadi dikarenakan ukuran partikel Pt dari Pt 1 dan 3 wt %/GNS lebih besar dari pada Pt 5 dan 7 wt %/GNS.
e) CO tolerance
Membuktikan aktivitas katalis Pt 1 - 7 wt
%/GNS digunakan analisis CO tolerance.
Data CO tolerance membuktikan bahwa Pt 7 wt
%/GNS memiliki aktivitas elektrokatalitik yang lebih tinggi (pengaruh ukuran partikel Pt (memiliki lebih banyak Pt nano partikel) dari pada Pt 1 wt %/GNS (Pt sub nano kluster lebih banyaj daripada Pt nano partikel).
145 f) ORR
ORR digunakan untuk membuktikan hubungan ukuran partikel Pt terhadap aktivitas katalis Pt.
Nilai onset potensial dari Pt 1 – 5 wt %/GNS meningkat dengan kenaikan konsentrasi Pt dan menurun pada Pt 7 wt %/GNS, artinya ukuran partikel Pt pada masing – masing katalis berbeda.
Pada Pt 1 dan 3 wt %/GNS lebih mudah mengadsorbsi O2, sedangan Pt 5 dan 7 wt
%/GNS lebih mudah mengoksidasi O2. Artinya katalis Pt 7 wt %/GNS memiliki aktivitas katalis yang lebih baik dibandingkan dengan Pt 1, 3 dan 5 wt %/GNS. Hal itu terjadi karena Pt 7 wt
%/GNS memiliki ukuran Pt nano partikel lebih banyak dari pada Pt sub nano kluster.
146 g) Mass activity
Analisis mass activity dari Pt 1 – 7 wt %/GNS dievaluasi dengan pengukuran CO tolerance, sehingga efisiensi penggunaan dan aktivitas katalis Pt sebagai elektroda katalis pada sel bahan bakar dapat diketahui dengan baik.
Nilai Mass activity dari Pt 1 – 7 wt %/GNS berkurang dengan peningkatan konsentrasi Pt, artinya Pt 1 wt %/GNS memiliki Mass activity tertinggi dibandingkan Pt 3, 5 dan 7 wt %/GNS.
Ukuran partikel Pt dan banyaknya Pt sub nano kluster dapat meningkatkan Mass activity.
147 h) Electrochemically active surface area (ECSA)
Luas permukaan sentuhan (ECSA) dievaluasi dengan pengukuran Cyclic Voltametry (CV).
Ukuran partikel Pt linear bertambah dengan peningkatan konsentrasi Pt. Data ini konsisten dengan luas permukaan Pt. Dengan demikian ukuran dan luas permukaan Pt dapat dikendalikan dengan penyiapan katalis Pt 1 – 7 wt %/GNS.
148 i) CO‑stripping
CO-stripping adalah ukuran yang digunakan untuk mengetahui aktivitas katalis Pt dari kemampuan oksidasi CO yang terabsorbsi pada permukaan Pt.
Peningkatan konsentrasi Pt didalam GNS mengakibatkan penambahan luas permukaan, elektro oksidasi, voltase igniton dan aktivitas katalis. Hal itu disebabkan efek ukuran partikel Pt.
149 8. Discussion berbeda isi
dan maksudnya
Temuan – temuan penting dan baru dalam Artikel ini:
a) Subnano‑clusters
Pt sub nano kluster banyak ditemukan pada Pt 1 wt %/GNS dan memiliki ukuran partikel Pt terkecil (Data TEM).
Data TEM ini konsisten dengan nilai ECSA, dimana Pt 1 wt %/GNS memiliki luas permukaan yang terbesar (SPt = 191. 51 m2/g) dibandingkan katalis lainnya.
Pt sub nano kluster co-exist dengan Pt nano partikel untuk Pt 3, 5 dan 7 wt %/GNS, menyebabkan ukuran partikel dan luas permukaan Pt lebih besar dibandingkan dengan
a) Distribution of Particle Size
150 Pt 1 wt %/GNS.
Pt sub nano kluster terbentuk di dalam GNS dan mampu meningkatkan aktivitas katalis dikarenakan luas permukaannya besar.
Terbentuknya Pt sub nano kluster dibuktikan dengan puncak lemah dan lebar (Data XRD) dan mampu memodulasi sifat elektronik dari Pt (interaksi yang kuat antara Pt – GNS) (Data XPS).
b) Catalytic activity
Aktivitas katalis HOR dan ORR dari Pt 7 wt
%/GNS lebih baik dari Pt 1, 3 dan 5 wt %/GNS.
Hal ini dikarenakan CO terabsorbsi di Pt 7 wt
%/GNS lebih mudah dioksidasi dibandingkan dengan Pt 1, 3 dan 5 wt %/GNS.
GNS mampu meningkatkan aktivitas katalis.
Pt sub nano kluster lebih tahan terhadap CO, dikarenakan jarak antara atom – atom Pt lebih pendek, sehingga mampu mengurangi energy barrier dari pembentukan CO2. Pembentukan CO2 lebih mudah terjadi pada Pt sub nano kluster, sehingga mengakibatkan aktivitas katalis Pt lebih tinggi.
Pt 7 wt %/GNS memiliki nilai CO tolerance tertinggi dibandingkan dengan Pt 1, 3 dan 5 wt
%/GNS. Hal ini dikarenakan jumlah sisi aktif katalis lebih banyak dibandingkan yang lainnya.
Sisi aktif katalis tersebut berasal dari Pt sub nano kluster, yang mampu meningkatkan kinerja katalis Pt di anoda dikarenakan
hh
Distribusi dan ukuran partikel Pt berbeda tergantung pada:
I. Material pendukungnya, yaitu pada GNS ditemukan Pt sub nano kluster dari Pt 10 – 40 wt %/GNS dan tidak ditemukan pada CB (komersial katalis Pt 20 dan 40 wt %/GNS).
II. Interaksi yang kuat antara Pt – GNS dan interaksi yang lemah pada Pt – CB.
b) Sub-Nanoclusters
151
menghasilkan CO-tolerance yang superior akibat interaksi yang kuat antara Pt dan GNS.
Aktivitas katalis dari elektroda katalis sel bahan bakar dapat ditingkatkan dikarenakan:
I. Terbentuknya Pt sub nano kluster II. Penggunaan GNS
III. Interaksi yang kuat antara Pt – GNS IV. Ukuran partikel Pt yang dapat
dikendalikan oleh konsentrasi Pt yang terdeposit didalam GNS.
Pt sub nano kluster dari Pt 1 – 7 wt %/GNS dapat diharapkan untuk meningkatkan efisiensi kinerja Pt, pengurangan penggunaan jumlah Pt dan mampu meningkatkan aktivitas elektroda katalis sel bahan bakar hidrogen.
Pt sub nano kluster terbentuk pada Pt 10 wt
%/GNS dengan memiliki SPt = 170 m2 g-1.
Paduan Pt sub nano kluster dan Pt nano partikel (2 – 5 nm) ditemukan pada Pt 15 – 50 wt
%/GNS.
Pt sub nano kluster belum banyak dilaporkan karena preparasi yang tidak mudah. Kami berhasil mensintesis Pt sub nano kluster dengan memadukan reduktor lemah dan kuat yaitu etanol dan hydrogen, dimana ketika reduksi dilakukan terakhir dengan hydrogen Pt sub nano kluster terbentuk diseluruh tempat.
Pt kluster meningkat dengan meningkatnya konsentrasi Pt. Hal itu dapat dijelaskan sebagai berikut:
I. Faktor Entropi. Peluang tumbukan antara antara atom Pt dengan lainnya bergantung pada luas permukaan GNS.
II. Peningkatan konsentrasi Pt mengakibatkan peluang tumbukan antar atom – atom Pt lebih tinggi, hal itu terjadi pada ukuran partikel – partikel Pt yang lebih besar.
c) Pengaruh ukuran partikel terhadap kinerja katalitik
Hal itu dievaluasi dengan analisis elektro oksidasi CO adsorbsi.
Untuk ukuran partikel Pt yang lebih kecil atau sub nano kluster (ukuran partikel Pt < 1 nm) memiliki voltase ignition bergeser ke nilai
152
voltase yang lebih rendah. Artinya, aktivitas katalis Pt sub nano kluster lebih tinggi dari pada partikel Pt berukuran lebih besar redeposit didalam GNS.
Pt sub nano kluster memiliki aktivitas katalis yang tinggi dan luas permukaan (ECSA) yang besar sehingga menjadi katalis Pt yang menjanjikan karena mampu mengefisiensi biaya. Hal itu dapat dijelaskan bahwa:
I. Pt (111) pada terrace paling tidak aktif dibandingkan dengan Pt (111) pada step, karena mampu mendisosiasi air dan menstabilkan hidroksida.
II. Laju pembentukan CO2 dengan menggunakan katalis Pt nano partikel – Carbon meningkat dengan bertambahnya ukuran partikel Pt (1 nm ≤ 2 nm < 5 nm ≪ 30 nm).
III. Pada katalis Pt/GNS, Pt (111) berpartikel besar memiliki permukaan yang lebih kasar daripada Pt (111) berpartikel kecil (sub nano kluster) yang memiliki permukaan yang sangat halus.
IV. Pt sub nano kluster didalam GNS memiliki karakter yang spesifik dikarenakan pengaruh material pendukung (GNS) dan interaksi antar muka yang kuat antara atom – atom Pt dengan lembaran – lembaran GNS.
V. Jumlah atom Pt di sub nano kluster Pt sangat sedikit yaitu dibawah 40. Artinya banyak
153
atom – atom Pt dengan bilangan kordinasi rendah didalam Pt sub nano kluster.
VI. Peningkatan jumlah atom – atom Pt dengan bilangan kordinasi rendah pada kluster Pt mampu meningkatkan aktivitas katalis dengan cara meningkatkan elektro oksidasi dari CO terabsorbsi menjadi CO2.
d) Pengaruh material pendukung
Pt sub nano kluster memiliki kinerja katalitik yang superior untuk elektro oksidasi CO, dikarenakan efek material pendukung (GNS) atau interaksi antar muka antara Pt dan GNS.
Penelitian ini adalah penelitian pertama berbasis eksperimen yang fokus pada pengaruh ukuran Pt kluster didalam GNS terhadap kinerja katalis dan struktur elektronik.
Pengaruh material pendukung lebih signifikan terhadap Pt kluster yang berukuran yang lebih kecil khususnya aktivitas katalis dari elektro oksidasi CO teradsorbsi sebagai fungsi dari Pt 4f, yaitu interaksi antara Pt dan grafena (hibridisasi d-π).
Pt sub nano kluster hanya ditemukan pada interaksi Pt – GNS, dan tidak ditemukan pada Pt – grafit dan Pt – N-grafit.
Perbedaan grafit dan grafena adalah ada dan absennya hibridisasi lemah dari orbital pz
dinatara lembaran – lembaran grafena.
Interaksi antara Pt dan grafena lebih signifikan
154
untuk Pt kluster (n = 1 – 5) yang lebih kecil, dikarenakan interaksi lebih kuat antara Pt – GNS dibandingkan dengan Pt – Pt.
9. Conclusions berbeda isi dan maksudnya
a) Pt sub nano kluster terbentuk pada katalis Pt 1–7 wt % Pt/GNS.
b) Katalis Pt 7 wt %/GNS menunjukkan kinerja katalis terbaik dikarenakan ukuran partikel Pt (2,51 nm, superior CO tolerance (48%), dan interaksi yang kuat antara Pt dan grafena.
c) Pt sub nano kluster dapat diharapkan untuk mengurangi penggunaan Pt (kuantitatif) dan meningkatkan utilitas Pt.
d) Pengaruh ukuran partikel Pt bergantung pada banyaknya jumlah Pt sub nano kluster yang dimiliki oleh Katalis Pt 1 – 7 wt %/GNS.
a) Kami berhasil mengendalikan ukuran rata – rata partikel Pt dengan cara merubah konsentrasi Pt didalam GNS dari Pt 10 – 70 wt %/GNS.
b) Pada Katalis Pt 10 wt %/GNS, Pt sub nano kluster terbentuk, menunjukkan luas permukaan yang besar 170 m2 g-1.
c) Katalis Pt 10 wt %/GNS menunjukkan kinerja yang terbaik dalam elektro oksidasi CO teradsorbsi (Katalis yang memiliki aktivitas katalis yang terbaik).
d) Pt sub nano kluster dapat diharapkan sebagai katalis yang sempurna dalam elektro oksidasi CO.
e) Peningkatan konsentrasi Pt dapat meningkatkan ukuran partikel Pt, menghasilkan aktivitas elektro oksidasi CO terabdsorbsi menjadi lebih rendah (kinerja katalis lebih rendah).
f) Tingkat inti atom Pt dalam struktur elektronik untuk subnanocluster Pt bergeser ke energi ikat yang lebih tinggi, menunjukkan interaksi kimia antara Pt dan grafena. Interaksi dijelaskan oleh hibridisasi d-π.
10. Proses publikasi a) Diterima Editor: 2 September 2020;
b) Proses Review dan diAccepted: 9 December 2020;
c) Dipublikasikan pada 28 Januari 2021.
a) Diterima Editor: 2 Desember 2012;
b) Proses Review dan diAccepted: 17 Januari 2013;
c) Dipublikasikan pada 24 Januari 2013.
11. Referensi a) 46 paper
b) disusun dengan sistem penomoran
a) 33 paper:
b) disusun dengan sistem penomoran lengkap dengan link doi.
