SINTESIS DAN KARAKTERISASI NATURAL
GRAPHITE DAN GRAPHITE OXIDE (GO) DARI
LIMBAH TONGKOL JAGUNG
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh:
Kania Dewi
102316052
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS PERTAMINA
Universitas Pertamina - i
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Tugas Akhir
:
Nama Mahasiswa
: Kania Dewi
Nomor Induk Mahasiswa
: 102316052
Program Studi
: Teknik Kimia
Fakultas
: Teknologi Industri
Tanggal Lulus Sidang Tugas Akhir : 25 Agustus 2020
Jakarta, 28 Agustus 2020
MENGESAHKAN
Pembimbing I : Nama : Agung Nugroho, Ph.D.
NIP
: 116099
Pembimbing II : Nama : Ayu Dahliyanti, S.T., M. Eng.
NIP
: 116067
MENGETAHUI,
Ketua Program Studi
Eduardus Budi Nursanto, Ph.D.
NIP. 116116
Sintesis dan Karakterisasi
Natural
Graphite
dan
Graphite Oxide
(GO)
dari Limbah Tongkol Jagung
Universitas Pertamina - ii
LEMBAR PERNYATAAN
Universitas Pertamina - iii
ABSTRAK
Kania Dewi. 102316052.
Sintesis dan Karakterisasi
Natural Graphite
dan
Graphite Oxide
(GO) dari Limbah Tongkol Jagung.
Limbah tongkol jagung memiliki kandungan karbon yang cukup tinggi, sehingga
berpotensi untuk digunakan sebagai bahan baku
natural graphite
beserta
turunannya yaitu
Graphite Oxide
(GO), diketahui bahwa kedua material ini
tersusun atas atom karbon dan bernilai ekonomis tinggi. Pada penelitian ini,
natural
graphite
disintesis dari limbah tongkol jagung dengan metode
catalytic
graphitization
, lalu dikonversi menjadi GO dengan metode
Tour
. Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui karakteristik
natural graphite
dan GO hasil sintesis,
yang berfokus pada kemurnian, gugus fungsi, serta tingkat kristalinitasnya. Hasil
spektra
Fourier Transform Infrared
(FTIR) menunjukkan bahwa
natural graphite
memiliki kemurnian tertinggi saat bahan baku yang digunakan yaitu arang hasil
pembakaran pada suhu 350
oC. Sementara, dari hasil spektra FTIR GO telah terbukti
bahwa GO berhasil terfungsionalisasi, hal ini ditunjukkan dengan pembentukan
gugus baru seperti C=O dan C-O-C, sebagai gugus fungsional oksigen pada
strukturnya. Hasil difraktogram
X-Ray Diffraction
(XRD) menunjukkan bahwa
natural graphite
dan GO memiliki struktur kristalin. Selain itu, variasi massa
oksidan juga mempengaruhi kristalinitas GO.
Natural graphite
memiliki morfologi
berupa serpihan dengan ukuran partikel 3-52 μm. Sementara, GO berupa
compact
layers
dengan ukuran partikel 12-393 μm. Hal ini terkonfirmasi dari hasil
mikrografi
Scanning Electron Microscopy
(SEM).
Kata kunci:
natural graphite
,
graphite oxide
(GO), limbah tongkol jagung,
karbonisasi,
catalytic graphitization
, metode
Tour
.
Universitas Pertamina - iv
ABSTRACT
Kania Dewi. 102316052.
Synthesis and Characterization of Natural Graphite and
Graphite Oxide (GO) from Corncob Wastes.
Corncob wastes have a sufficiently high carbon content, making it possible to be
used as a new starting material for natural graphite and its derivatives such as
Graphite Oxide (GO). It is known that these two materials are composed of carbon
atoms and are highly valuable. In this study, natural graphite was synthesized from
corncob wastes by the catalytic graphitization method, then it was converted to GO
using the Tour method. This study aims to examine the characteristics of the
synthesized natural graphite and GO with the main focus discussing its purity,
functional groups, and level of crystallinity. The resulting FTIR spectra showed that
the highest purity of natural graphite was synthesized from obtained charcoal
burned at 350
oC. Meanwhile, the resulting FTIR spectra of the synthesized GO
confirmed that it was successfully functionalized as a result of the formation of
C=O and C-O-C as a new functional oxygen groups in its structure. XRD
diffractogram showed that both the synthesized natural graphite and GO have
crystalline structures, and the varying oxidant masses affect the crystallinity of GO.
Natural graphite has a morphology in the form of flakes with particle size ranges
from 3 to 52 μm, while GO has compact layers with particle size ranges from 12 to
393 μm. These have been confirmed through the resulting SEM micrographs.
Keywords:
natural graphite
,
graphite oxide
(GO), limbah tongkol jagung,
karbonisasi,
catalytic graphitization
, metode
Tour
.
Universitas Pertamina - v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas rahmat, hidayah, dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul
“Sintesis dan Karakterisasi
Natural Graphite
dan
Graphite Oxide
(GO) dari
Limbah Tongkol Jagung” dengan tepat waktu. Tugas akhir ini merupakan salah satu
syarat kelulusan mahasiswa untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program
Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pertamina.
Penyelesaian laporan ini tidak lepas dari bimbingan dan dukungan dari
berbagai pihak yang sangat berarti bagi penulis baik secara langsung maupun tidak
langsung. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Kedua orangtua yang senantiasa memberikan motivasi, doa, dan dukungan
baik moril maupun materil.
2.
Ibu Ayu Dahliyanti S.T., M.Eng. yang telah memberikan ide penelitian,
bimbingan, dan arahan selama penyusunan tugas akhir ini dengan penuh
dedikasi dan kesabaran.
3.
Bapak Agung Nugroho, Ph.D. yang telah memberikan saran dalam
penelitian ini.
4.
Seluruh Dosen Program Studi Teknik Kimia Universitas Pertamina yang
telah memberikan bekal ilmu kepada penulis selama masa perkuliahan.
5.
Thalia Alfaresa selaku partner penelitian yang selalu bersama dan ikut
membantu dalam penyelesaian proses sintesis dan karakterisasi di
Laboratorium.
6.
Teman-teman Teknik Kimia Angkatan 2016 atas bantuan dan motivasi yang
diberikan.
Semoga laporan ini dapat bermanfaat baik secara langsung maupun tidak
langsung bagi pihak-pihak yang membaca serta bagi kemajuan ilmu pengetahuan
dan teknologi bangsa Indonesia.
Jakarta, 17 Agustus 2020
Universitas Pertamina - vi
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i LEMBAR PERNYATAAN ... ii ABSTRAK ... iii ABSTRACT ... iv KATA PENGANTAR ... v DAFTAR ISI... viDAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 3
2.1 Limbah Tongkol Jagung ... 3
2.2 Grafit ... 4
2.3 Metode Sintesis Natural Graphite ... 5
2.4 Graphite Oxide (GO) ... 7
2.5 Metode Sintesis GO ... 8
2.5.1 Mekanisme reaksi oksidasi natural graphite menjadi GO... 10
BAB III. METODE PENELITIAN ... 11
3.1 Tahapan Kerja Penelitian ... 11
3.2 Prosedur Percobaan ... 11
3.2.1 Karbonisasi serbuk tongkol jagung ... 11
3.2.3 Sintesis natural graphite ... 12
3.2.4 Sintesis GO ... 12
3.3 Metode Analisis ... 12
3.3.1 Perhitungan yield arang ... 12
3.3.2 Perhitungan yield natural graphite ... 12
3.3.3 Perhitungan yield GO ... 13
3.3.4 Analisis Fourier Tansform Infrared Spectrometry (FTIR) ... 13
3.3.5 Analisis X-Ray Diffraction (XRD) ... 13
3.3.6 Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) ... 14
Universitas Pertamina - vii
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 15
4.1 Karbonisasi ... 15
4.2 Sintesis Natural Graphite ... 16
4.2.1 Yield natural graphite ... 17
4.2.2 Fourier Tansform Infrared Spectrometry (FTIR) natural graphite ... 17
4.2.3 X-Ray Diffraction (XRD) natural graphite ... 18
4.2.4 Scanning Electron Microscopy (SEM) natural graphite ... 19
4.3 Sintesis Graphite Oxide (GO) ... 20
4.3.1 Yield GO ... 21
4.3.2 Fourier Tansform Infrared Spectrometry (FTIR) GO ... 22
4.3.3 X-Ray Diffraction (XRD) GO ... 23
4.3.4 Scanning Electron Microscopy (SEM) GO... 24
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 25
5.1 Kesimpulan ... 25 5.2 Saran ... 25 DAFTAR PUSTAKA ... 26 LAMPIRAN I ... 29 LAMPIRAN II ... 32 LAMPIRAN III ... 30
Universitas Pertamina - viii DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi elemen tongkol jagung (% massa) ... 3
Tabel 4.1 Yield arang dari variasi suhu pembakaran (% massa) ... 15
Tabel 4.2 Yield natural graphite ... 17
Universitas Pertamina - ix DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Limbah tongkol jagung ... 3
Gambar 2.2. Struktur lapisan grafit ... 4
Gambar 2.3 Spektra FTIR grafit murni ... 4
Gambar 2.4 Mikrografi SEM natural graphite ... 5
Gambar 2.5 Difraktogram XRD grafit dari limbah plastik (w-PET) ... 6
Gambar 2.6 Struktur Graphite Oxide (GO) ... 7
Gambar 2.7 Spektra FTIR Graphite Oxide (GO)... 7
Gambar 2.8 Difraktogram XRD Graphite Oxide (GO) ... 8
Gambar 2.9 Mikrografi SEM Graphite Oxide (GO) ... 8
Gambar 2.10 Perbandingan hasil metode Hummers terhadap hasil metode Tour dan metode Hummers termodifikasi ... 9
Gambar 2.11 Skema konversi natural graphite menjadi GO ... 10
Gambar 2.12 Skema reaksi antara KMnO4 dan H2SO4 ... 11
Gambar 2.13 Skema pembentukan gugus fungsional pada GO ... 11
Gambar 2.14 Mekanisme H3PO4 sebagai agen proteksi ... 12
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ... 11
Gambar 4.1 Arang dari proses pembakaran didalam furnace ... 15
Gambar 4.2 Proses sintesis natural graphite ... 16
Gambar 4.3 Spektra FTIR natural graphite ... 17
Gambar 4.4 Difraktogram XRD natural graphite ... 18
Gambar 4.5 Mikrografi SEM natural graphite ... 19
Gambar 4.6 Perubahan fisik proses sintesis GO ... 20
Gambar 4.7 Spektra FTIR Graphite Oxide (GO)... 22
Gambar 4.8 Difraktogram XRD natural graphite dan GO (seluruh variasi) ... 23
Universitas Pertamina - 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Natural graphite merupakan salah satu jenis grafit yang disintesis dari bahan alam dengan struktur berupa lembaran-lembaran yang tersusun atas atom karbon. Struktur kristal natural graphite menjadikan material tersebut memiliki sifat yang unik, yaitu anisotropik (Ko et al. 2020). Hingga saat ini, metode sintesis natural graphite telah banyak dikembangkan seperti CVD (Chemical Vapor Deposition), direct graphitization, dan catalytic graphitization. Namun, metode yang paling banyak diterapkan adalah metode catalytic graphitization. Hal ini disebabkan metode lainnya bersifat kompleks serta membutuhkan suhu yang tinggi. Sehingga, prosesnya hanya bisa diterapkan pada skala terbatas dan biaya yang diperlukan jauh lebih besar. (Chaldun, Karina, and Purwasasmita 2013).
Graphite Oxide (GO) merupakan turunan dari grafit dengan berbagai gugus fungsional yang terikat pada permukaanya. Kehadiran gugus fungsional ini sangat berpengaruh terhadap sifat dan karakteristik GO, salah satunya yaitu memiliki tingkat kelarutan tinggi didalam air. GO banyak diminati karena dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang seperti fabrikasi superkapasitor, sensor, dan perangkat elektronik (Ibarra-Hernandez, Vega, and Osuna 2018; Jeong et al. 2009)
Proses sintesis GO dilakukan dengan mengoksidasi grafit. Beberapa metode yang dapat digunakan yaitu metode Brodie, Staudenmaier, Hummers-Offeman, dan Tour (Wang et al. 2013). Metode yang umumnya digunakan adalah metode Hummers-Offeman karena dikenal efisien dan menguntungkan. Secara konvensional, metode Hummers-Offeman melibatkan KMnO4 dan NaNO3
dalam H2SO4 pekat. Namun, penggunaan NaNO3 mampu menghasilkan gas beracun seperti NO2 atau
N2O4 yang bersifat eksplosif. Selain itu, residu ionik berupa Na+ dan NO3- sangat sulit untuk
dihilangkan saat proses pemurnian GO (Alam, Sharma, and Kumar 2017). Sehingga, metode Hummers dikembangkan lebih lanjut dan dikenal sebagai metode Tour (Improved Hummers). Pada metode Tour, NaNO3 digantikan oleh H3PO4 sehingga prosesnya dapat berlangsung secara efisien,
mudah, aman, dan menghasilkan derajat oksidasi paling tinggi dibandingkan metode lainnya (Marcano et al. 2010).
Umumnya, GO disintesis dari grafit murni yang dijual secara komersil. Namun, grafit dengan tingkat kemurnian tinggi sangat mahal dan sulit didapatkan. Sehingga, berbagai upaya dikembangkan untuk mensintesis GO dari bahan alam yang murah dan mudah didapat, salah satunya limbah jagung (Akhavan, Bijanzad, and Mirsepah 2014).
Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik (BPS) Indonesia, produksi jagung terus mengalami peningkatan ±3,6% setiap tahunnya. Pada tahun 2018, produksi jagung mencapai 30,055,623 ton dengan total luas panen jagung 5,734,326 ha (kementan n.d.). Peningkatan produksi jagung ini selaras dengan meningkatnya limbah jagung. Sekitar 40-50% massa jagung dimiliki oleh tongkol jagung (Richana et al. 2007). Hal ini mengakibatkan tongkol jagung banyak dihasilkan sebagai limbah biomassa di Indonesia. Namun, hingga saat ini limbah tongkol jagung yang berlimpah masih belum banyak dimanfaatkan (Christica and Julia 2018). Tongkol jagung memiliki kandungan unsur utama berupa karbon, hidrogen, dan oksigen. Karbon yang terkandung mencapai 46,8% dari massa
Universitas Pertamina - 2 tongkol jagung, sehingga berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku natural graphite dan GO (Tsai et al. 2001).
Pada penelitian ini natural graphite akan disintesis dari limbah tongkol jagung dengan metode catalytic graphitization. Selanjutnya, natural graphite digunakan sebagai bahan baku sintesis GO dengan metode Tour. Penelitian ini bertujuan untuk mengurangi jumlah limbah tongkol jagung yang masih berlimpah di Indonesia dengan mengkonversi limbah tersebut menjadi material dengan nilai ekonomis tinggi. Natural graphite dan GO yang disintesis kemudian dikarakterisasi dengan Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), dan Scanning Electron Microscopy (SEM). Hasil sintesis natural graphite diharapkan memiliki kemurnian yang tinggi dan berhasil terfungsionalisasi menjadi GO. Selain itu, natural graphite dan GO diharapkan memiliki struktur kristalin sesuai dengan standar materialnya.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan pemaparan pada latar belakang, rumusan masalah yang diselesaikan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Apakah natural graphite dan GO dapat disintesis dari limbah tongkol jagung dengan masing-masing proses menggunakan metode catalytic graphitization dan metode Tour? 2. Bagaimana pengaruh variasi suhu pembakaran serbuk tongkol jagung terhadap kemurnian
natural graphite?
3. Bagaimana pengaruh variasi massa oksidan KMnO4 (g) dalam proses sintesis GO terhadap
kristalinitas dan gugus fungsional GO yang dihasilkan?
4. Bagaimana karakteristik dari hasil sintesis GO pada berbagai sampel yang dianalisis menggunakan FTIR, XRD, dan SEM?
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan sebagai berikut:
1. Mensintesis natural graphite dan GO dari limbah tongkol jagung masing-masing menggunakan metode catalytic graphitization dan metode Tour.
2. Menentukan pengaruh variasi suhu pembakaran serbuk tongkol jagung terhadap kemurnian natural graphite.
3. Menentukan pengaruh variasi massa oksidan KMnO4 (g) dalam proses sintesis GO terhadap
kristalinitas dan gugus fungsional GO yang dihasilkan.
4. Mengetahui karakteristik hasil sintesis GO pada berbagai sampel yang dianalisis menggunakan FTIR, XRD, dan SEM.
Universitas Pertamina - 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Limbah Tongkol Jagung
Jagung (Zae mays) termasuk kedalam jenis tanaman pangan biji-bijian dari keluarga rumput-rumputan (plantae). Limbah tongkol jagung berasal dari hasil pertanian jagung dan disebut sebagai limbah lignoselulosik. Hal ini disebabkan oleh komposisi senyawa utama tongkol jagung yang terdiri dari selulosa (48,1%), hemiselulosa (37,2%), dan lignin (14,7%) (Hao et al. 2013). Selulosa dan
hemiselulosa merupakan senyawa organik yang terdiri dari atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Formula senyawa selulosa adalah (C6H10O5)n. Sementara, lignin merupakan salah satu jenis polimer
alam yang mengandung karbon ~50% lebih besar (per-unit massa) dibandingkan selulosa dengan formula (C31H34O11)n (Benner et al. 1987). Gambar limbah tongkol jagung dapat dilihat pada gambar
2.1.
Gambar 2.1. Limbah tongkol jagung (Silvério et al. 2013)
Untuk mendapatkan unsur-unsur yang terkandung dalam selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Maka, ketiga senyawa tersebut harus terdegradasi terlebih dahulu. Suhu degradasi selulosa dan hemiselulosa masing-masing berada pada suhu 280-350oC dan 200-250oC. Sementara, lignin pada
suhu 300-400oC (Hartanto and Ratnawati 2018). Secara garis besar, data komposisi elemen tongkol
jagung dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1. Komposisi elemen tongkol jagung (% massa)
Sumber : (Tsai et al. 2001)
Hingga saat ini pemanfaatan tongkol jagung masih sangat terbatas dan memiliki nilai jual yang rendah. Jumlah limbah tongkol jagung yang semakin meningkat dan tidak diimbangi dengan pemanfaatan yang optimum akan mengakibatkan permasalahan bagi lingkungan. Oleh karena itu,
Universitas Pertamina - 4 berbagai upaya dilakukan untuk mengurangi limbah tongkol jagung di Indonesia dengan menggunakannya sebagai pupuk, bahan baku karbon aktif, dan biohidrogen (Tsai et al. 2001). Dari data pada tabel 2.1, diketahui karbon merupakan salah satu unsur kimia yang paling banyak terkandung didalam tongkol jagung. Material karbon merupakan bahan utama yang dibutuhkan untuk sintesis natural graphite dan GO. Sehingga, limbah tongkol jagung berpotensi untuk digunakan sebagai bahan baku sintesis natural graphite dan GO.
2.2 Grafit
Grafit merupakan salah satu alotrop karbon dengan struktur yang sangat teratur berupa kristalin. Atom karbon pada grafit saling terikat kuat secara kovalen dengan jenis hibridisasi atom karbon sp2
dan membentuk cincin hexagonal planar (Ko et al. 2020). Grafit tersusun atas lembaran-lembaran graphene dengan jarak antar lembarannya adalah 0,335 nm. Pada setiap lembaran, terdapat elektron dari orbital π atom karbon yang mengalami delokalisasi ke seluruh bagian lembaran. Hal ini memicu timbulnya gaya Van der Waals yang mengikat antar lembaran agar tetap terhubung (Sengupta et al. 2011). Struktur lapisan grafit dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Struktur lapisan grafit (Sengupta et al. 2011)
Berdasarkan gambar 2.2 terlihat bahwa grafit memiliki gugus karakteristik utama yaitu gugus alkena (C=C). Hal ini juga dapat dilihat dari spektra FTIR grafit murni pada gambar 2.3. Pada gambar 2.3, terlihat bahwa grafit murni memiliki ikatan O-H pada frekuensi 3152 cm-1, C=C pada frekuensi
1672 dan 1536 cm-1, serta C-H pada frekuensi 1401 cm-1.
Gambar 2.3. Spektra FTIR grafit murni (Kumar and Rajesh 2013)
Grafit memiliki sifat yang unik yaitu anisotropik. Hal ini diketahui dari konduktivitas termalnya yaitu komponen yang tegak lurus terhadap lapisan memiliki sifat elektrik dan konduktivitas termal yang buruk. Sementara, komponen yang berada pada lapisan akan memiliki sifat elektrik dan konduktivitas termal yang baik (Chung 2002). Nilai konduktivitas termal pada grafit mencapai 3000
Universitas Pertamina - 5 W/m.K pada lapisannya. Selain itu, grafit juga memiliki tingkat elastisitas modulus sebesar 1 TPa dan ketahanan suhu yang tinggi hingga 650oC di udara (Xie, Mai, and Zhou 2005). Sifat yang
menarik dari grafit ini menjadikannya mampu dimanfaatkan secara luas pada berbagai bidang seperti sintesis elektroda, elektrokimia, pelumas, mekanis, penerbangan, dan industri nuklir (Ko et al. 2020).
Secara garis besar, grafit diklasifikasikan menjadi 2 yaitu synthetic graphite dan natural graphite. Synthetic graphite diperoleh dengan proses pemanasan karbon pada suhu tinggi yang menjadikan struktur karbon terkonversi menjadi struktur grafitik. Sementara, natural graphite dapat ditemukan secara alamiah di lingkungan atau disintesis dari bahan alami. Ukuran partikel kristal pada natural graphite beragam tergantung pada jenis sumbernya. Umumnya, ukuran yang dimiliki natural graphite adalah micro-crystalline dan macro-crystalline (Wissler 2006). Mikrografi SEM natural graphite dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4.Mikrografi SEM natural graphite dengan perbesaran 5000x (Alam et al. 2017) Kristalinitas dan kemurnian yang dimiliki oleh natural graphite lebih rendah dibandingkan synthethic graphite. Hal ini menjadikan sifat konduktivitasnya berada dalam tingkat sedang. Sehingga, jenis grafit ini tidak dapat digunakan pada bidang elekrokimia. Namun, natural graphite berpotensi untuk dikembangkan lebih lanjut menjadi material graphite oxide (GO), yang mana material ini sangat banyak diminati karena memiliki banyak kegunaan (Gao 2012; Wissler 2006).
2.3 Metode Sintesis Natural Graphite
Terdapat beberapa metode konvensional untuk mengubah struktur karbon yang sebelumnya tidak teratur (amorf) menjadi grafitik karbon (memiliki struktur yang teratur) yaitu CVD (Chemical Vapor Deposition), direct graphitization, dan catalytic graphitization (Hoekstra et al. 2015). Berdasarkan penelitian terdahulu oleh Seunghyun, dkk (2019), grafit disintesis dari limbah plastik (w-PET) dengan bantuan katalis Boron (Catalytic graphitization) lalu hasilnya dibandingkan dengan hasil sintesis metode lain tanpa menggunakan katalis. Hasil yang diperoleh menunjukkan dengan adanya katalis, limbah plastik berhasil terkonversi menjadi grafit dan memiliki tingkat kristalinitas
Universitas Pertamina - 6 yang tinggi. (Ko et al. 2020). Hasil difraktogram XRD grafit dari limbah plastik dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.5. Difraktogram XRD grafit dari limbah plastik (w-PET) (Ko et al. 2020)
Pada gambar 2.5, pola difraksi hasil sintesis grafit dengan katalis diilustrasikan dengan warna biru tua (wPET-B5-G24) pada 2θ = 26,5o dan hasil sintesis tanpa katalis dengan warna hitam
(wPET-B0-G24). Pola difraksi ini membuktikan bahwa tanpa katalis, struktur yang didapatkan masih amorf (Ko et al. 2020).
Oleh karena itu, pada penelitian ini dipilih metode catalytic graphitization untuk sintesis natural grafit. Beberapa kelebihan dari metode catalytic graphitization yaitu proses sintesis dapat berlangsung secara mudah, biaya yang dibutuhkan rendah (ekonomis), dan dapat berlangsung pada suhu moderate atau relatif rendah. Sehingga, metode ini dapat diterapkan untuk sintesis skala besar (Thambiliyagodage et al. 2018).
Catalytic graphitization merupakan metode yang menggunakan katalis (logam transisi) untuk meningkatkan kristalinitas karbon hingga membentuk material grafit dengan melibatkan reaksi kimia antara karbon dan logam transisi (sebagai katalis grafitisasi) (Ōya and Marsh 1982). Pada penelitian ini, logam transisi yang digunakan adalah Fe (Iron), berasal dari FeCl3.6H2O. Selain itu, prekursor
karbon yang digunakan berasal dari hasil karbonisasi limbah tongkol jagung. Reaksi dekomposisi FeCl3.6H2O menjadi Fe dapat dilihat pada persamaan 2.1 – 2.5 (Xu et al. 2020).
FeCl3 + 2H2O → FeOCl·H2O + 2HCl (g) → FeOOH + 3HCl (g) (2.1)
FeOOH → Fe2O3 + H2O (2.2)
Fe2O3 + C → 4Fe3O4 + CO2 (2.3)
2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2 (2.4)
Universitas Pertamina - 7
2.4 Graphite Oxide (GO)
GO merupakan grafit yang terfungsionalisasi. Gugus-gugus fungsional yang terikat pada permukaan grafit menjadikan GO terdiri dari 2 jenis hibridisasi atom karbon yaitu hibridisasi sp2
yang berasal dari grafit murni (tidak teroksidasi) dan hibridisasi sp3 yang berasal dari bagian grafit
teroksidasi (Dimiev et al. 2012). Struktur GO berupa lapisan dengan jarak antar lapisan yaitu 6-7 Ao
dan memiliki lengkungan pada setiap lapisan karena adanya gugus-gugus fungsional pada permukaan akibat proses oksidasi (Lahaye et al. 2009). Beberapa gugus fungsional yang dimiliki GO adalah gugus hidroksil (C-OH), epoksi (C-O-C), asam karboksilat (C(=O)OH), dan karbonil (C=O). Struktur GO dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.6. Struktur Graphite Oxide (GO) (Dreyer, Todd, and Bielawski 2014)
Munculnya gugus-gugus fungsional pada GO menjadikan material ini banyak diminati karena dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang seperti elektronik, biodevice, bahan komposit, coating, separasi membran, dan adsorben. GO bersifat hidrofilik, mampu terdispersi dalam air, dan cenderung negatif (berasal dari oksigen yang terfungsionalisasi pada permukaannya) (Dimiev et al. 2012; Li et al. 2018). Selain itu, GO juga memiliki sifat non-konduktif (Gao et al. 2009). Umumnya, gugus fungsional baru yang terbentuk pada GO juga ditentukan dari hasil spektra FTIR yang dapat dilihat pada gambar 2.7.
Universitas Pertamina - 8 GO memiliki struktur kristalin dengan intensitas peak yang lebih rendah dibandingkan grafit dengan ukuran partikel yang beragam tergantung pada bahan baku grafit yang digunakan. Tingkat kristalinitas GO dapat ditentukan dari difraktogram XRD yang ditunjukkan dengan peak yang cukup intens dan tajam pada 2θ = 10,34o. Sementara, ukuran partikel GO ditentukan dari mikrografi SEM.
Masing-masing karakterisasi GO dapat dilihat secara berurutan pada gambar 2.8 dan 2.9.
Gambar 2.8. Difraktogram XRD Graphite Oxide (GO) (Mu et al. 2013)
Gambar 2.9. Mikrografi SEM Graphite Oxide (GO) (Kusrini et al. 2019)
2.5 Metode Sintesis GO
Beberapa metode yang dapat digunakan untuk proses sintesis GO yaitu metode Brodie, Staudenmaier, Hummers & Offeman, dan Tour. Metode Brodie merupakan metode pertama yang
ditemukan untuk proses sintesis GO. Pada metode ini masih terdapat banyak kekurangan yaitu proses oksidasi berlangsung sangat lama sekitar 3-4 hari (diulang hingga 4 kali percobaan) (Zaaba et al. 2017) . Selain itu, penggunaan bahan KClO3 sangat berbahaya karena dapat menyebabkan ledakan
Universitas Pertamina - 9 Selanjutnya terdapat metode Staudenmaier yang menggantikan penggunaan HNO3 dengan
H2SO4 dan berhasil menjadikan proses oksidasi berlangsung lebih cepat, namun pada metode ini
masih digunakan KClO3 (Marcano et al. 2010). Sehingga, dikembangkanlah metode yang lebih
praktis, aman, dan efisien waktu yaitu metode Hummers. Pada metode ini, proses oksidasi bisa dilakukan dalam satu kali percobaan sehingga proses sintesis jauh lebih cepat dibandingkan metode lainnya. Bahan KClO3 digantikan dengan KMnO4 untuk mencegah ledakan spontan yang mungkin
terjadi selama proses oksidasi dan bahan HNO3 diganti dengan NaNO3 untuk mencegah terbentuknya
kabut asam(Zaaba et al. 2017).
Berdasarkan penelitian Daniela C. Marcano,dkk (2010), diketahui bahwa metode Hummers secara konvensional masih memiliki kekurangan yaitu penggunaan NaNO3 mampu menghasilkan
gas-gas beracun seperti NO2 atau N2O4. Oleh karena itu, dikembangkan dua metode lainnya yaitu
metode Tour (Improved Hummers methods) dan Hummers termodifikasi. Hal ini bertujuan agar proses sintesis dapat berlangsung secara lebih aman (Marcano et al. 2010). Ilustrasi perbandingan hasil oksidasi dengan metode Hummers terhadap metode Tour dan Hummers termodifikasi dapat dilihat pada gambar 2.10.
Gambar 2.10. Perbandingan hasil metode Hummers terhadap hasil metode Tour dan metode Hummers termodifikasi (Marcano et al. 2010)
Berdasarkan gambar 2.10, dapat dilihat bahwa dengan metode Tour (Improved Hummers methods) dihasilkan material yang tidak teroksidasi paling sedikit dibandingkan metode lainnya. Hal ini menunjukkan penghilangan NaNO3 menjadi H3PO4 dapat meningkatkan efisiensi proses oksidasi.
Sehingga, pada penelitian ini digunakan metode Tour untuk sintesis GO. Hal ini ditentukan karena metode Tour telah terbukti lebih efektif dan efisien dibandingkan metode lainnya (Marcano et al. 2010). Beberapa bahan kimia utama yang digunakan pada metode ini adalah KMnO4, H2SO4, H3PO4,
dan H2O2. Penggunaan bahan kimia ini menjadikan metode Tour memiliki banyak kelebihan jika
dibandingkan metode lainnya, yaitu:
- Menghilangkan evolusi akibat ClO2 yang bersifat eksplosif (penggunaan oksidan dengan
KMnO4 bukan KClO3). Selain itu, penggunaan larutan H2O2 dapat menetralisir sisa KMnO4
dari proses oksidasi dan menghasilkan garam manganese sulfate yang tidak beracun (Brisebois and Siaj 2020).
Universitas Pertamina - 10 - Penggunaan H3PO4 mampu menghasilkan yield GO yang lebih besar, mengurangi defect
pada struktur GO, dan tidak menghasilkan gas-gas beracun berbahaya (biasanya timbul pada metode lain yang menggunakan NaNO3) (Brisebois and Siaj 2020).
- Waktu yang dibutuhkan untuk proses oksidasi sangat cepat yaitu pada rentang 1 – 12 jam dan proses berlangsung pada suhu rendah (50oC) (Husnah et al. 2017).
- Menghasilkan derajat oksidasi yang lebih tinggi (Marcano et al. 2010).
2.5.1 Mekanisme reaksi oksidasi natural graphite menjadi GO
Gambar 2.11. Skema konversi natural graphite menjadi GO (a) Grafit (warna hitam) didalam larutan asam H2SO4/H3PO4 (warna biru) (b) Tahap oksidasi natural graphite oleh KMnO4 (warna
merah) menjadi GO (warna ungu) (Dimiev and Tour 2014)
Berdasarkan gambar 2.11 dapat diuraikan tahapan sintesis GO dengan metode Tour terbagi menjadi 2, yaitu:
➢ Penyisipan H2SO4 kedalam lapisan grafit (Gambar 2.6a)
Ketika natural graphite dicampurkan kedalam larutan asam pekat (H2SO4/H3PO4),
akan terjadi reaksi antara karbon dengan molekul H2SO4 yang menjadikan permukaan grafit
dipenuhi sulfur akibat terbentuk ikatan kovalen diantara keduanya (Dimiev and Tour 2014). Hal ini bertujuan agar natural graphite bersifat reaktif dan nantinya dapat memudahkan proses oksidasi oleh KMnO4. Reaksi antara karbon dan asam sulfat dapat dilihat pada
persamaan 2.6 (Shioyama and Fujii 1987).
24C + 3,5H2SO4 → C24 ∙ HSO4 ∙ 2,5H2SO4 + H+ + e- (2.6)
➢ Konversi natural graphite - asam sulfat menjadi GO (Gambar 2.6b)
Dari gambar 2.11a, terlihat ilustrasi penyisipan molekul H2SO4 pada lapisan natural
graphite yang akan meningkatkan jarak antar lapisan grafit (ditandai dengan warna biru). Sehingga, agen pengoksidasi KMnO4 dapat lebih mudah terdifusi kedalam matriks natural
H2SO4/HSO4 -Natural Graphite H2SO4/H3PO4 Oxidizing Agent KMnO4 Graphite Oxide a. b.
Universitas Pertamina - 11 graphite dan bereaksi dengan molekul H2SO4. Proses oksidasi membutuhkan waktu yang
cukup lama, bergantung pada kondisi bahan baku, dan kondisi pH yang sangat rendah. Skema reaksi saat proses oksidasi dapat dilihat pada gambar 2.12 dan 2.13.
Gambar 2.12. Skema reaksi antara KMnO4 dan H2SO4 (Brisebois and Siaj 2020)
Gambar 2.13. Skema pembentukan gugus fungsional pada GO (a) gugus karbonil (b) gugus asam karboksilat (c) gugus asam karboksilat dan keton (d) gugus hidroksil (Kang et al.
2016)
Berdasarkan kedua skema diatas, dapat dilihat pada gambar 2.13 (a-d) bahwa permanganate (MnO4-) dapat bereaksi secara langsung dengan H2SO4 untuk mengoksidasi
natural graphite menjadi GO. Namun, jika meninjau skema pada gambar 2.12 maka terlihat adanya “hidden step” yang terjadi selama proses oksidasi yang diuraikan pada persamaan 2.7 dan 2.8 (Li et al. 2018).
KMnO4 + 2H2SO4 → MnO3+ + K+ + 2HSO4- + H2O (2.7)
MnO3+ + MnO4- → Mn2O7 (2.8)
Pada metode Tour ini, diketahui bahwa KMnO4 berperan sebagai oksidator, namun
Mn2O7 juga merupakan molekul yang berperan sebagai spesi kimia aktif (bersifat reaktif)
untuk mengoksidasi natural graphite menjadi GO (Li et al. 2018). Sehingga, pada tahap ini molekul Mn2O7 akan bereaksi dengan H2SO4 menghasilkan [MnO3]2+[SO4]- (permanganyl
(VII) complex). Ketika permanganyl (VII) complex bereaksi dengan air, maka akan tereduksi membentuk MnO4- yang selanjutnya akan mengoksidasi natural graphite (bereaksi dengan
Universitas Pertamina - 12 H2SO4) menghasilkan gugus-gugus fungsional pada permukaan grafit seperti pada gambar
2.8.
Selain reaksi KMnO4 dengan H2SO4, pada penelitian ini juga digunakan H3PO4
sebagai campuran larutan asam pekat dengan perbandingan H2SO4/H3PO4 yaitu 9:1.
Penggunaan H3PO4 bertujuan untuk meningkatkan efisiensi proses oksidasi sintesis GO
(Marcano et al. 2010). Selain itu, H3PO4 sebagai “second acid” dapat mencegah proses
oksidasi lebih lanjut yang tidak diinginkan. Ilustrasi peranan H3PO4 dalam proses oksidasi
dapat dilihat pada gambar 2.14.
Gambar 2.14. Mekanisme H3PO4 sebagai agen proteksi untuk mencegah proses oksidasi
berlebih (Higginbotham et al. 2010)
Berdasarkan gambar 2.14, dapat dilihat bahwa tanpa penggunaan H3PO4 sebagai
“second acid” maka gugus hidroksil (C-OH) yang telah terbentuk dapat memecah ikatan karbon diantaranya dan menghasilkan gugus karbonil (C=O). Proses oksidasi berlanjut ini tidak diinginkan karena bersifat destruktif terhadap struktur GO hingga memicu timbulnya holes yang menjadikan produk GO memiliki defect. Oleh karena itu, H3PO4 mencegah hal
tersebut dengan membentuk struktur siklik dengan gugus hidroksil (Higginbotham et al. 2010).
Universitas Pertamina - 11
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tahapan Kerja Penelitian
Pada proses sintesis Graphite Oxide (GO) digunakan metode Tour (Improved Hummers) yang
dilakukan dalam beberapa tahapan kerja penelitian. Diagram alir penelitian sintesis GO dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian
3.2 Prosedur Percobaan
Prosedur sintesis GO dapat diuraikan berdasarkan tahapan yang terdapat pada diagram alir penelitian, yaitu:
3.2.1 Karbonisasi serbuk tongkol jagung
Tahap karbonisasi dimulai dengan preparasi serbuk tongkol jagung. Pertama, limbah tongkol jagung disisir, ditumbuk, dan diblender hingga teksturnya berubah menjadi serbuk halus. Kemudian, serbuk dikeringkan dalam oven hingga warna serbuk berubah menjadi kuning kecoklatan pada suhu 100oC selama 1,5 jam. Crucible diisi oleh serbuk yang telah dikeringkan sebanyak ±41,5 gram, lalu
Analisis hasil karakterisasi untuk menentukan GO hasil sintesis yang paling optimum Karakterisasi morfologi dan ukuran partikel pada hasil sintesis natural graphite dan GO
dengan SEM
Karakterisasi kristalinitas pada hasil sintesis natural graphite dan GO dengan XRD Karakterisasi gugus terfungsionalisasi pada hasil sintesis GO dengan FTIR Sintesis GO dari natural graphite dengan variasi massa oksidan KMnO4(g)
Karakterisasi kemurnian natural graphite dengan FTIR Sintesis natural graphite
Karbonisasi limbah tongkol jagung dengan variasi suhu furnace Preparasi limbah tongkol jagung
Universitas Pertamina - 12 dipanaskan dalam furnace pada suhu yang divariasikan (300oC, 350oC, dan 400oC) selama 2 jam
dengan heating rate 10oC/menit. Arang yang diperoleh dari hasil pembakaran ditempatkan dalam
desikator selama 15 menit lalu dihaluskan dengan mortar untuk digunakan pada tahap selanjutnya.
3.2.3 Sintesis natural graphite
Sebanyak 5 gram material karbon (arang) dicampur dengan 500 mL air demin dan diaduk dengan kecepatan putaran 600 rpm. Selanjutnya, FeCl3.6H2O ditambahkan kedalam larutan dan
kecepatan putaran dinaikkan menjadi 900 rpm pada suhu ruang. pH larutan diubah hingga ~2 dengan penambahan HCl (1 M) secara perlahan. Pengadukan larutan dilanjutkan pada suhu 60oC selama 5
jam. Kemudian, larutan disentrifugasi untuk memisahkan supernatant dari endapan natural graphite. Endapan dicuci dengan air demin hingga pH ~7 (netral). Kecepatan putaran yang digunakan adalah 13500 rpm selama 10 menit/sesi pencucian. Selanjutnya, endapan akhir (sampel natural graphite) dikeringkan dalam oven pada suhu 50oC (overnight) dan dilanjutkan 110oC selama 5 jam. Hasil
pengeringan berupa serbuk natural graphite ditempatkan dalam desikator selama 15 menit dan digunakan sebagai bahan baku sintesis GO.
3.2.4 Sintesis GO
Natural graphite sebanyak 1 gram ditambahkan kedalam campuran 20,7 mL H2SO4 (97%) dan
2,3 mL H3PO4 (85%) (perbandingan volume 9:1). Kemudian, ditambahkan oksidan KMnO4 sesuai
variasi massa (2, 3, dan 4 gram). Penambahan dilakukan secara bertahap dan suhu larutan dijaga <10oC dengan bantuan icebath. Selanjutnya, icebath dilepaskan dan pengadukan dilanjutkan pada
suhu 50oC selama 40 menit, dengan kecepatan putaran 800 rpm. Lalu, suhu larutan diturunkan hingga
mencapai suhu ruang dan diencerkan dengan penambahan 46 mL air demin. Sebanyak 1 mL 30% H2O2 juga ditambahkan untuk menghentikan reaksi
.
Larutan disentrifugasi untuk memisahkan supernatant dari endapan GO. Kemudian, endapan dicuci secara bertahap dengan total larutan masing-masing 200 mL air demin, HCl (30%), dan ethanol absolut. Tahap pencucian dilanjutkan dengan air demin hingga pH ~ 5. Kecepatan putaran yang digunakan 7000 rpm selama 10 menit/sesi pencucian. Selanjutnya, padatan yang diperoleh (sampel GO) dikeringkan dalam oven pada suhu 60oC selama 12 jam. Hasil serbuk GO ditempatkan
dalam desikator selama 10 menit dan ditimbang massanya.
3.3 Metode Analisis
Hasil sintesis natural graphite dan GO dikarakterisasi untuk menentukan parameter sintesis GO yang paling optimum. Adapun metode analisis yang digunakan pada penelitian ini adalah:
3.3.1 Perhitungan yield arang
Pada tahap karbonisasi, masing-masing hasil pembakaran pada variasi suhu (300oC, 350oC,
dan 400oC) dihitung massanya untuk menentukan yield dengan menggunakan persamaan 3.1.
Yield arang = massa arang (gr)
massa serbuk tongkol jagung (gr) x 100% (3.1)
3.3.2 Perhitungan yield natural graphite
Pada tahap sintesis natural graphite, masing-masing hasil sintesis dari berbagai variasi dihitung massanya untuk menentukan yield dengan persamaan 3.2.
Universitas Pertamina - 13 Yield sintesis natural graphite = massa 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑔𝑟𝑎𝑝ℎ𝑖𝑡𝑒 (gr)
massa arang (gr) x 100% (3.2)
3.3.3 Perhitungan yield GO
Pada tahap sintesis GO juga terdapat variasi massa oksidan. Untuk menentukan yield, masing-masing massa hasil sintesis GO pada tiap variasi dihitung dengan persamaan 3.3.
Yield sintesis GO = massa GO (gr)
massa 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑔𝑟𝑎𝑝ℎ𝑖𝑡𝑒 (gr) x 100% (3.3)
3.3.4 Analisis Fourier Tansform Infrared Spectrometry (FTIR)
Sampel natural graphite dan GO dikarakterisasi dengan FTIR Thermo Scientific iS5 menggunakan metode pellet KBr. Perbandingan massa sampel terhadap KBr untuk karakterisasi ini yaitu 9:1 (50 mg). Karakterisasi FTIR bertujuan untuk mengidentifikasi gugus fungsi pada hasil sintesis natural graphite dan GO. Kemudian, hasil karakterisasi diolah pada software origin untuk memudahkan pembacaan spektra FTIR hasil sintesis natural graphite dan GO.
Spektra FTIR dari ketiga variasi sintesis natural graphite digunakan sebagai dasar pemilihan sampel yang memiliki tingkat kemurnian paling tinggi. Hal ini ditentukan dari jenis ikatan pada natural graphite yang paling sesuai dengan standar materialnya. Sementara, spektra FTIR GO digunakan untuk mengetahui gugus fungsional baru yang menunjukkan bahwa natural graphite telah terfungsionalisasi menjadi GO.
3.3.5 Analisis X-Ray Diffraction (XRD)
Pola difraksi pada sampel natural graphite dan GO diperoleh menggunakan BTXTM III
Benchtop XRD Analyzer dengan radiasi Co Kα (1,7890 Ao) pada 30 kV dan 10 W dengan rentang
sudut difraksi 2θ = 5o - 55o. Karakterisasi dengan XRD bertujuan untuk menentukan kristalinitas
sampel. Nilai sudut difraksi (2θ) pada hasil XRD ini akan dikonversi sesuai dengan rentang sudut difraksi jika menggunakan radiasi Cu Kα (1,5406 Ao). Hukum Bragg yang digunakan untuk
mengkonversi nilai tersebut dapat dilihat pada persamaan 3.4 (Monshi, Foroughi, and Monshi 2012). 2d sin θ = n. λ (3.4) Persamaan 3.4 dapat dijabarkan untuk memperoleh persamaan nilai θCu, yang dapat dilihat pada persamaan 3.5 – 3.8. 2d sin θCo 2d sin θCu= n.λCo n.λCu (3.5) sin θCo sin θCu= λCo λCu (3.6)
sinθCu= sin θCo. λCu
λCo (3.7) θCu= anti sin θCo. λCu
λCo (3.8) Dimana:
λ = Panjang gelombang sinar X (nm atau Ao)
Universitas Pertamina - 14 n = Orde berupa bilangan bulat (1,2,3…)
θ = sudut difraksi (o)
Co = Anoda cobalt Cu = Anoda cupper
Data hasil konversi kemudian diolah pada software match dan origin. Software match digunakan untuk membandingkan pola difraksi hasil sintesis sampel dengan pola difraksi senyawa murni dari katalog Crystallography Open Database (COD). Sementara, origin digunakan untuk menggabungkan difraktogram XRD dari setiap variasi sampel GO.
3.3.6 Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM)
Morfologi dan ukuran partikel dari sampel natural graphite dan GO ditentukan dengan karakterisasi menggunakan Desktop Phenom ProX SEM. Analisis SEM dilakukan dengan tegangan 15 kV.
3.4 Variasi dan Eksperimen Desain
Pada penelitian ini, terdapat beberapa variabel yang divariasikan, yaitu: - Suhu pembakaran dalam furnace : 300oC, 350oC, dan 400oC
- Bahan baku sintesis natural graphite : Arang hasil pembakaran sesuai variasi suhu. - Massa oksidan sintesis GO : 2 gram, 3 gram, dan 4 gram.
Penelitian ini dilakukan secara eksperimental murni di Laboratorium Kimia Terintegrasi dan Laboratorium Operasi Teknik Kimia Universitas Pertamina.
Universitas Pertamina - 15
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karbonisasi
Tahapan karbonisasi bertujuan untuk mendapatkan karbon yang terkandung didalam tongkol jagung dan menghilangkan kandungan air yang masih tersisa didalamnya melalui proses pembakaran dalam furnace. Pada tahap ini, dilakukan pembakaran pada 3 variasi suhu yaitu 300oC, 350oC, dan
400oC masing-masing selama 2 jam. Hasil arang dari proses pembakaran dapat dilihat pada gambar
4.1.
Gambar 4.1. Arang dari proses pembakaran didalam furnace pada berbagai variasi suhu (a) 300oC
(b) 350 oC (c) 400 oC
Berdasarkan gambar 4.1, terlihat bahwa arang yang dihasilkan mayoritas berwarna hitam dan sebagian kecil diperoleh abu (menunjukkan munculnya mineral yang terkandung dalam tongkol jagung). Warna hitam pada arang mengindikasikan unsur karbon yang diperoleh dari hasil degradasi senyawa selulosa, hemiselulosa, dan lignin pada tongkol jagung. Secara berurutan, masing-masing senyawa tersebut akan terdegradasi pada rentang suhu 280-350oC, 200-250oC, dan 300-400oC
(Hartanto and Ratnawati 2018).
Secara visual, terdapat perbedaan karakteristik arang dari ketiga variasi suhu pembakaran. Pada suhu 300oC (gambar 4.1a), arang yang dihasilkan berwarna hitam pekat, namun pada bagian bawah
crucible masih terdapat serbuk tongkol jagung yang belum terbakar sempurna (berwarna coklat tua). Pembakaran pada suhu 350oC (gambar 4.1b) menghasilkan arang dengan tekstur paling seragam
berupa serbuk halus berwarna hitam dan sedikit abu. Sementara, pada suhu 400oC (gambar 4.1c)
dihasilkan abu yang cukup banyak.
Selain pengamatan secara visual, pada tahap karbonisasi juga dihasilkan yield yang beragam dari setiap variasi suhu pembakaran. Data yield arang dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. Yield arang dari variasi suhu pembakaran (% massa) Suhu Pembakaran (oC) Massa Serbuk
Tongkol Jagung (g) Massa Arang (g)
Yield Arang (% massa)
300 41,5428 6,8523 16,4946
350 41,5515 3,5995 8,6627
Universitas Pertamina - 16 Berdasarkan hasil pengamatan secara visual, dapat disimpulkan bahwa arang yang paling optimum berasal dari hasil pembakaran suhu 350oC. Penentuan ini berdasarkan kebutuhan pada tahap
selanjutnya yaitu arang berupa serbuk berwarna hitam (menandakan karbon) paling dominan dengan tekstur seragam, yang digunakan sebagai bahan baku sintesis natural graphite. Semakin tinggi suhu pembakaran, maka karbon dapat lebih mudah bereaksi dengan oksigen lalu teruapkan sebagai gas karbon dioksida. Selain itu, zat-zat yang bersifat volatil juga lebih banyak teruapkan. Hal ini yang menyebabkan arang paling sedikit diperoleh dari hasil pembakaran suhu 400oC. Sementara, arang
pada suhu 300oC masih memiliki bagian serbuk tongkol jagung yang belum terbakar sempurna. Hasil
ini selaras dengan data pada tabel 4.1, yaitu presentase massa yield arang yang diperoleh semakin rendah seiring dengan meningkatnya suhu pembakaran dalam furnace.
4.2 Sintesis Natural Graphite
Arang (material karbon) yang telah diperoleh pada tahap karbonisasi kemudian dikonversi terlebih dahulu menjadi natural graphite untuk selanjutnya digunakan sebagai bahan dasar sintesis GO. Perubahan fisik selama proses sintesis natural graphite dapat diamati pada gambar 4.2.
Gambar 4.2. Proses sintesis natural graphite (a) Karbon dan FeCl3.6H2O dalam air demin (b)
Pengecekan pH larutan dengan pH meter (c) Pengadukan larutan pada suhu 60oC selama 5 jam (d)
Pencucian dengan air demin.
Berdasarkan gambar 4.2, penambahan karbon dan FeCl3.6H2O menjadikan larutan berubah warna
menjadi hitam dengan tekstur yang lebih pekat. Penambahan HCl (gambar 4.2b) akan menciptakan suasana asam yang membantu menghilangkan sisa kandungan Fe didalam larutan hingga meninggalkan endapan grafitik karbon. Saat pengadukan pada suhu 60oC (gambar 4.2c) terjadi reaksi
antara FeCl3 dengan air sehingga menghasilkan unsur Fe lalu terjadi re-kristalisasi permukaan karbon
menjadi natural graphite. Reaksi tersebut dapat dilihat pada persamaan 2.1 – 2.5. Tahap pencucian bertujuan untuk melarutkan sisa-sisa asam dan logam Fe yang masih terperangkap pada matriks natural graphite.
Universitas Pertamina - 17
4.2.1 Yield natural graphite
Data yield rata-rata dari dua kali percobaan pada setiap variasi dapat diamati pada tabel 4.2. Tabel 4.2. Yield natural graphite
Dari data pada tabel 4.2, didapatkan yield natural graphite yang semakin rendah saat bahan baku yang digunakan berasal dari arang dengan suhu pembakaran yang semakin tinggi. Hal ini sejalan dengan uraian sebelumnya yang menyimpulkan bahwa kandungan arang berwarna hitam (material karbon) paling sedikit terdapat pada suhu pembakaran 400oC, sehingga natural graphite yang
terkonversi juga semakin sedikit. Namun, besarnya yield ini tidak dapat semata-mata dijadikan dasar penentuan sampel natural graphite yang paling optimum. Oleh karena itu dibutuhkan analisis hasil karakterisasi lebih lanjut yang akan dibahas pada subbab selanjutnya.
4.2.2 Fourier Tansform Infrared Spectrometry (FTIR) natural graphite
Gambar 4.3. Spektra FTIR natural graphite
Suhu Pembakaran (oC) Yield Natural Graphite (% massa)
300 81,7020
350 78,9457
Universitas Pertamina - 18 Spektra FTIR natural graphite (seluruh variasi) pada gambar 4.3, menunjukkan adanya peak yang lebar pada daerah frekuensi tinggi, yaitu pada rentang 3000 – 3600 cm-1, sebagai gugus
hidroksil (O-H). Ikatan ini berasal dari vibrasi molekul air (H2O) yang terserap pada matriks natural
graphite. Selain itu, ditemukan peak dengan intensitas kuat pada rentang frekuensi 1500-2000 cm-1
sebagai gugus alkena (C=C). Gugus ini merupakan gugus utama yang terdapat dalam natural graphite dan berasal dari cincin heksagonal karbon. Peak pada frekuensi ~1250 cm-1 dan ~800 cm-1
masing-masing menunjukkan adanya ikatan C-O dan C-H yang berasal dari senyawa aromatik karbon. Spektra FTIR natural graphite yang berasal dari limbah alam lainnya (tempurung kelapa, ampas tebu, dan sekam padi) memiliki peak yang relatif sama dengan spektra FTIR pada gambar 4.3, khususnya senyawa organik ketene (C=C=O) yang umumnya ditunjukkan oleh peak pada frekuensi ~2300 cm-1 (Supriyanto et al. 2018). Ikatan ini juga dimiliki oleh sampel pada variasi suhu 300oC
dan 400oC. Jenis ikatan ini umumnya tidak ditemukan pada spektra grafit murni. Spektra pada sampel
variasi suhu 350oC juga tidak memiliki peak yang menunjukkan adanya ikatan tersebut
Berdasarkan gugus fungsi pada spektra FTIR natural graphite, dapat disimpulkan bahwa sampel natural graphite yang paling murni disintesis menggunakan bahan baku arang dari suhu pembakaran 350oC. Hal ini ditentukan karena pada sampel tidak terdeteksi adanya pengotor (ikatan
C=C=O) seperti yang terkandung pada variasi sampel lainnya. Selain itu, hasil natural graphite diharapkan memiliki ikatan C=C yang lebih dominan dan dari ketiga variasi sampel didapatkan sampel natural graphite dari arang hasil pembakaran pada suhu 350oC yang memiliki intensitas
ikatan C=C paling kuat. Penentuan ini berdasarkan presentase transmitannya yang paling rendah dibandingkan sampel lainnya. Sehingga, sampel natural graphite (350oC) ini akan dikarakterisasi
lebih lanjut dan digunakan sebagai bahan baku sintesis GO.
4.2.3 X-Ray Diffraction (XRD) natural graphite
Gambar 4.4. Difraktogram XRD natural graphite yang disintesis dengan bahan baku arang dari suhu pembakaran 350oC
Universitas Pertamina - 19 Hasil difraktogram XRD pada gambar 4.4 menunjukkan bahwa natural graphite telah berhasil terbentuk. Penentuan ini berdasarkan karakteristik peak yang diperoleh sangat intens dan tajam pada 2θ = 26,695º, yang menandakan sampel memiliki kristalinitas tinggi dengan struktur terorganisir. Selain itu, pola difraksi yang didapat mengindikasikan material grafit berdasarkan data pada katalog Crystallography Open Database (COD) No. 9011577.
Umumnya, grafit murni hanya menghasilkan satu peak yang sangat kuat dan tajam pada rentang 2θ = 26,37º - 26,82º (Bradder et al. 2011). Namun, dari hasil pola difraksi sampel natural graphite ditemukan beberapa peak dengan intensitas yang sangat rendah yaitu pada 2θ = 20,885º, 35,105º, 42,391º, dan 44,525º. Berdasarkan penelitian sebelumnya, dengan bahan baku berupa limbah alam (tempurung kelapa, ampas tebu, dan sekam padi) juga dihasilkan berbagai peak dengan intensitas rendah pada difraktogram XRD sampel (Supriyanto et al. 2018). Hal ini disebabkan oleh tingkat kemurnian natural graphite dari limbah alam yang tidak bisa mencapai kemurnian grafit murni (PA).
4.2.3 Scanning Electron Microscopy (SEM) natural graphite
Gambar 4.5. Mikrografi SEM natural graphite (dari bahan baku arang hasil pembakaran 350oC)
dengan perbesaran (a) 570x (b) 720x (c) 2300x
Pada gambar 4.5, morfologi GO tampak menyerupai serpihan dengan bagian tepi permukaan yang tajam. Secara umum, partikel-partikel yang terbentuk menghasilkan ukuran yang tidak seragam berkisar antara 3 sampai 52 μm. Berdasarkan mikrografi SEM dengan perbesaran 2300 kali (gambar 4.5c), terdapat wrinkled areas dan serat-serat yang mengindikasikan bahwa struktur natural graphite masih menjaga unsur instrinsik dari tongkol jagung. Selain itu, terlihat bahwa natural graphite memiliki struktur yang berpori.
Universitas Pertamina - 20
4.3 Sintesis Graphite Oxide (GO)
Gambar 4.6. Perubahan fisik proses sintesis GO (a) Larutan asam (b) Penambahan natural graphite dan KMnO4 (c) penambahan air demin dan H2O2 (d) Hasil sentrifugasi awal
Berdasarkan gambar 4.6b, terlihat pada ketiga variasi terjadi perubahan warna larutan menjadi hijau tua kehitaman. Warna hijau yang muncul menandakan KMnO4 bereaksi dengan H2SO4
membentuk MnO3+, reaksi tersebut dapat diamati pada persamaan 2.7. Pada variasi 3, terdapat sedikit
warna ungu dalam larutan, mengindikasikan adanya excess KMnO4. Sementara pada variasi 1 dan 2,
Universitas Pertamina - 21 H2O2 digunakan untuk menghentikan reaksi dengan mereaksikan KMnO4 membentuk
manganese sulfate salts. Reaksi tersebut dapat dilihat pada persamaan 4.1 (Shahriary and Athawale 2014).
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2 (4.1)
Dari gambar 4.6c, penambahan H2O2 pada variasi 3 menghasilkan gelembung-gelembung yang
cukup banyak pada permukaan larutan. Sementara, pada variasi 1 dan 2, gelembung yang diperoleh sangat sedikit. Semakin banyak gelembung yang muncul, mengindikasikan natural graphite yang teroksidasi juga semakin banyak (Husnah et al. 2017). Sehingga, dapat disimpulkan bahwa secara visual, sintesis GO dengan massa oksidan 4 gram (variasi 3) merupakan parameter paling optimum pada penelitian ini.
4.3.1 Yield GO
Data yield rata-rata dari tiga kali percobaan sintesis GO pada masing-masing variasi dapat diamati pada tabel 4.3.
Tabel 4.3. Yield GO
Data pada tabel 4.3 menunjukkan bahwa semakin banyak massa oksidan yang digunakan, maka yield GO akan semakin rendah. Namun, semakin rendah yield tidak dapat mengindikasikan GO yang dihasilkan tidak optimal. Terdapat kemungkinan yield yang besar juga disebabkan oleh jumlah natural graphite yang belum teroksidasi semakin besar. Sehingga, parameter variasi GO paling optimum tidak dapat ditentukan dari yield GO, melainkan harus dikonfirmasi dari hasil karakterisasi FTIR dan XRD.
Variasi Massa Oksidan Yield GO (% massa)
2 gram 45,4380
3 gram 42,4756
Universitas Pertamina - 22
4.3.2 Fourier Tansform Infrared Spectrometry (FTIR) GO
Gambar 4.7. Spektra FTIR Graphite Oxide (GO)
Berdasarkan spektra FTIR pada gambar 4.7, terlihat adanya perbedaan peak yang muncul antara natural graphite (350oC) dengan GO. Peak baru pada spektra GO berada pada daerah
frekuensi rendah, pada rentang 1500-2000 cm-1 sebagai gugus fungsional karbonil (C=O). Ikatan ini
berasal dari gugus asam karboksilat (C(=O)OH) pada permukaan GO. Sementara, peak lainnya berada pada frekuensi yang relatif sama dengan peak natural graphite.
Peak yang lebar pada daerah frekuensi tinggi yaitu 3000 - 3600 cm-1, mengindikasikan adanya
ikatan O-H (gugus hidroksil) pada GO. Hal ini disebabkan oleh sifat GO yang hidrofilik sehingga molekul air dapat terserap pada permukaannya (Li et al. 2018). Selain itu, ditemukan peak pada bilangan gelombang ~1600 cm-1, sebagai ikatan C=C yang berasal dari bagian permukaan natural
graphite yang tidak berhasil teroksidasi. Pada permukaan bidang dasarnya, GO memiliki gugus fungsional epoksi (C-O-C). Hal ini dibuktikan dari peak yang muncul pada bilangan gelombang ~1200 cm-1. Selain itu, GO menghasilkan peak pada rentang 700 – 900 cm-1, mengindikasikan adanya
ikatan kovalen antara karbon dan hidrogen (C-H) pada matriks GO. Secara garis besar, hasil spektra FTIR pada gambar 4.7 memiliki peak pada rentang frekuensi yang relatif sama dengan hasil spektra FTIR GO dari limbah alam lainnya (tempurung kelapa, ampas tebu, dan sekam padi).
Universitas Pertamina - 23 Dari uraian diatas, diketahui bahwa gugus fungsional yang terdapat pada ketiga variasi GO sama. Sehingga, penentuan parameter variasi GO masih belum bisa ditentukan dari spektra FTIR. Namun, hasil ini membuktikan bahwa natural graphite telah berhasil terfungsionalisasi menjadi GO, yang ditandai dengan munculnya peak baru sebagai gugus fungsional karbonil (C=O). Selain itu, peak lain yang muncul pada GO sudah mengindikasikan gugus fungsional yang sesuai (dimiliki oleh GO murni).
4.3.3 X-Ray Diffraction (XRD) GO
Gambar 4.8. Difraktogram XRD natural graphite dan GO (seluruh variasi)
Berdasarkan hasil difraktogram XRD pada gambar 4.8, terlihat perubahan signifikan pada pola difraksi peak dari natural graphite menjadi GO. Ketika natural graphite dioksidasi dengan massa oksidan 2 gram, peak berubah menjadi tidak intens dan melebar pada rentang 2θ = 20º - 30º. Hal ini disebabkan perubahan struktur akibat adanya penyisipan larutan asam pekat (H2SO4/H3PO4) pada
matriks natural graphite. Hasil pola difraksi XRD GO dengan massa oksidan 3 gram relatif sama yaitu peak yang dihasilkan semakin lebar dan intensitas peak semakin rendah. Hal ini menandakan struktur natural graphite yang perlahan menghilang dan berubah menjadi amorf. Pada variasi ini gugus fungsional yang terbentuk pada GO masih sangat sedikit sehingga struktur natural graphite tetap lebih mendominasi.
Universitas Pertamina - 24 Pada pola difraksi XRD GO dengan massa oksidan 4 gram, peak yang diperoleh cukup intens dan tajam pada 2θ = 11,06º, mengindikasikan sampel berbentuk kristalin. Shalaby (2015) dalam penelitiannya menghasilkan peak pada 2θ = 12,43º yang mengindikasikan struktur kristal pada material GO berdasarkan data International Centre for Diffraction Data (ICDD) No. 75-2078. Data ini menunjukkan GO hasil sintesis mengalami pergeseran peak. Terjadinya pergeseran peak ini disebabkan oleh munculnya gugus fungsional pada permukaan GO, yaitu gugus karbonil (C=O) dan epoksi (C-O-C). Hal ini juga terjadi pada hasil difraktogram GO dari limbah alam lainnya (tempurung kelapa, ampas tebu, dan sekam padi), yaitu dengan bahan baku yang berbeda maka pergeseran peak yang dihasilkan tidak akan sama akibat jumlah gugus fungsional baru yang terikat beragam, sehingga perubahan jarak antar lapisan juga berbeda (mengalami ekspansi). Oleh karena itu, GO akan mengalami pergeseran peak dan penurunan intensitas terhadap natural graphite. Besarnya pergeseran peak berbeda-beda tergantung jumlah gugus fungsional yang terikat pada permukaannya. Umumnya, peak GO berada pada rentang 2θ = 10,4º - 12,5º (Bradder et al. 2011).
Dari hasil karakterisasi XRD dapat disimpulkan bahwa natural graphite berhasil terfungsionalisasi menjadi GO seiring dengan penambahan massa oksidan. Parameter paling optimum yaitu ketika massa oksidan yang digunakan 4 gram (variasi 3).
4.3.4 Scanning Electron Microscopy (SEM) GO
Gambar 4.9. Mikrografi SEM GO (massa oksidan 4 gram) dengan perbesaran (a) 550x (b) 730x (c) 1400x
Pada gambar 4.9, terlihat bahwa morfologi GO menyerupai compact layers. Secara umum, partikel-partikel yang terbentuk menghasilkan ukuran yang tidak seragam berkisar antara 12 sampai 393 μm. Hasil ini menunjukkan bahwa GO relatif memiliki ukuran partikel yang lebih besar dibandingkan natural graphite. Hal ini disebabkan oleh adanya gugus-gugus fungsional diantara lembaran permukaan GO yang mengakibatkan peningkatan ukuran partikel seiring dengan meningkatnya jarak antar lembaran GO. Hingga perbesaran 1400 kali (gambar 4.9c), mikrografi SEM GO ini tidak memperlihatkan adanya pori seperti pada natural graphite. Hal ini mengindikasikan ukuran pori pada GO sangat kecil.
Universitas Pertamina - 25
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian ini, penulis dapat menyimpulkan:
1. Natural graphite dan Graphite Oxide (GO) berhasil disintesis dari limbah tongkol jagung pada masing-masing proses menggunakan metode catalytic graphitization dan metode Tour. 2. Suhu pembakaran pada tahap karbonisasi harus disesuaikan dengan kebutuhan bahan baku pada tahap sintesis natural graphite. Semakin banyak arang dengan serbuk berwarna hitam (mengindikasikan karbon) dengan tekstur seragam yang dihasilkan dari proses pembakaran, maka kemurnian natural graphite semakin tinggi. Pada penelitian ini, arang dari hasil pembakaran pada suhu 350oC dapat terkonversi menjadi natural graphite dengan kemurnian
paling tinggi diantara variasi lainnya.
3. Semakin banyak massa oksidan yang digunakan dalam proses sintesis GO maka gugus fungsional yang terikat pada permukaan GO juga semakin banyak dan kristalinitas dari struktur GO juga semakin tinggi. Penentuan ini berdasarkan perubahan peak dari natural graphite menjadi GO
4. Perbandingan massa natural graphite (g) : volume larutan H2SO4/ H3PO4 (ml) : massa
KMnO4 (g) yang paling optimum dalam proses sintesis GO dari limbah tongkol jagung yaitu
1 gram : 23 mL : 4 gram.
5. Natural graphite dan GO hasil sintesis memiliki struktur kristalin. Ukuran partikel natural graphite berkisar dari 3 μm sampai 52 μm. Sementara, ukuran partikel untuk GO berkisar dari 12 μm sampai 393 μm. Hasil spektra FTIR menunjukkan bahwa GO memiliki gugus fungsional yang tidak dimiliki oleh natural graphite yaitu C=O dan C-O-C.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian, adapun saran yang dapat diberikan sebagai tindak lanjut dari penelitian ini, antara lain:
1. Perlu dilakukan penambahan variasi waktu pengadukan pada tahap sintesis GO untuk mengetahui pengaruh lamanya reaksi terhadap karakteristik GO yang dihasilkan.
2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengkonversi natural graphite menjadi graphene oxide atau reduced-graphene oxide.
Universitas Pertamina - 26
DAFTAR PUSTAKA
Akhavan, Omid, Keyvan Bijanzad, and Ali Mirsepah. 2014. “Synthesis of Graphene from Natural and Industrial Carbonaceous Wastes.” RSC Advances 4(39):20441–48.
Alam, Syed Nasimul, Nidhi Sharma, and Lailesh Kumar. 2017. “Synthesis of Graphene Oxide (GO) by Modified Hummers Method and Its Thermal Reduction to Obtain Reduced Graphene Oxide (RGO).” Graphene 6(01):1–18.
Benner, Ronald, Marilyn L. Fogel, E. Kent Sprague, and Robert E. Hodson. 1987. “Depletion of 13 C in Lignin and Its Implications for Stable Carbon Isotope Studies.” Nature
329(6141):708–10.
Bradder, Philip, Sie King Ling, Shaobin Wang, and Shaomin Liu. 2011. “Dye Adsorption on Layered Graphite Oxide.” Journal of Chemical & Engineering Data 56(1):138–41. Brisebois, P. P., and M. Siaj. 2020. “Harvesting Graphene Oxide – Years 1859 to 2019: A Review
of Its Structure, Synthesis, Properties and Exfoliation.” Journal of Materials Chemistry C 8(5):1517–47.
Chaldun, Elsy Rahimi, Myrtha Karina, and Bambang Sunendar Purwasasmita. 2013. “Synthesis and Characterization of Bacterial Cellulose-Based Carbon Nanotube by Catalytic Graphitization.” Advanced Materials Research 789:232–36. Retrieved April 8, 2020 (/AMR.789.232).
Christica, I. S., and R. Julia. 2018. “ACTIVATED CARBON UTILIZATION FROM CORN COB (Zea Mays) AS A HEAVY METAL ADSORBENT IN INDUSTRIAL WASTE.” Asian Journal of Pharmaceutical Research and Development 6(5):1–4.
Chung, D. D. L. 2002. “Review Graphite.” Journal of Materials Science 37(8):1475–89.
Dimiev, Ayrat, Dmitry V. Kosynkin, Lawrence B. Alemany, Pavel Chaguine, and James M. Tour. 2012. “Pristine Graphite Oxide.” Journal of the American Chemical Society 134(5):2815– 22.
Dimiev, Ayrat M., and James M. Tour. 2014. “Mechanism of Graphene Oxide Formation.” ACS Nano 8(3):3060–68.
Dreyer, Daniel R., Alexander D. Todd, and Christopher W. Bielawski. 2014. “Harnessing the Chemistry of Graphene Oxide.” Chemical Society Reviews 43(15):5288–5301. Gao, Wei. 2012. “Graphite Oxide: Structure, Reduction and Applications.” Thesis.
Gao, Wei, Lawrence B. Alemany, Lijie Ci, and Pulickel M. Ajayan. 2009. “New Insights into the Structure and Reduction of Graphite Oxide.” Nature Chemistry 1(5):403–8.
Hao, Fanghua, Xuchen Zhao, Wei Ouyang, Chunye Lin, Siyang Chen, Yushu Shan, and Xuehui Lai. 2013. “Molecular Structure of Corncob-Derived Biochars and the Mechanism of Atrazine Sorption.” Agronomy Journal 105(3):773–82.
Hartanto, Singgih, and Ratnawati Ratnawati. 2018. “PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA SAWIT DENGAN METODE AKTIVASI KIMIA.” Jurnal Sains Materi Indonesia 12(1):12–16.
Universitas Pertamina - 27 Higginbotham, Amanda L., Dmitry V. Kosynkin, Alexander Sinitskii, Zhengzong Sun, and James
M. Tour. 2010. “Lower-Defect Graphene Oxide Nanoribbons from Multiwalled Carbon Nanotubes.” ACS Nano 4(4):2059–69.
Hoekstra, Jacco, Andrew M. Beale, Fouad Soulimani, Marjan Versluijs-Helder, John W. Geus, and Leonardus W. Jenneskens. 2015. “Base Metal Catalyzed Graphitization of Cellulose: A Combined Raman Spectroscopy, Temperature-Dependent X-Ray Diffraction and High-Resolution Transmission Electron Microscopy Study.” The Journal of Physical Chemistry C 119(19):10653–61.
Husnah, Miftahul, Hafizh A. Fakhri, F. Rohman, Akfiny H. Aimon, and Ferry Iskandar. 2017. “A Modified Marcano Method for Improving Electrical Properties of Reduced Graphene Oxide (RGO).” Materials Research Express 4(6):064001.
Ibarra-Hernandez, Adriana, Alejandro Vega, and Velia Osuna. 2018. “Synthesis of Graphite Oxide with Different Surface Oxygen Contents Assisted Microwave Radiation.” Nanomaterials 8:1–17.
Jeong, Hae-Kyung, Yun Pyo Lee, Mei Hua Jin, Eun Sung Kim, Jung Jun Bae, and Young Hee Lee. 2009. “Thermal Stability of Graphite Oxide.” Chemical Physics Letters 470(4):255–58. Kang, Jong Hun, Taehoon Kim, Jaeyoo Choi, Jisoo Park, Yern Seung Kim, Mi Se Chang, Haesol
Jung, Kyung Tae Park, Seung Jae Yang, and Chong Rae Park. 2016. “Hidden Second Oxidation Step of Hummers Method.” Chemistry of Materials 28(3):756–64.
kementan. n.d. “Kementerian Pertanian Republik Indonesia - Official.” Pertanian.Go.Id. Retrieved August 13, 2020 (https://www.pertanian.go.id/).
Ko, Seunghyun, Yeon Ju Kwon, Jea Uk Lee, and Young-Pyo Jeon. 2020. “Preparation of Synthetic Graphite from Waste PET Plastic.” Journal of Industrial and Engineering Chemistry 83:449–58.
Kumar, A. Santhana Krishna, and N. Rajesh. 2013. “Exploring the Interesting Interaction between Graphene Oxide, Aliquat-336 (a Room Temperature Ionic Liquid) and Chromium(VI) for Wastewater Treatment.” RSC Advances 3(8):2697–2709.
Kusrini, Eny, Atik Suhrowati, Anwar Usman, Munawar Khalil, and Volkan Degirmenci. 2019. “Synthesis and Characterization of Graphite Oxide, Graphene Oxide, and Reduced Graphene Oxide from Graphite Waste Using Modified Hummers’ Method and Zinc as Reducing Agent.” International Journal of Technology 10(6):1093–1104.
Lahaye, R., Hae Jeong, C. Park, and Young Ho Lee. 2009. “Density Functional Theory Study of Graphite Oxide for Different Oxidation Levels.” Physical Review B - PHYS REV B 79. Li, Chang, Yexun Shi, Xi Chen, Dafang He, Liming Shen, and Ningzhong Bao. 2018. “Controlled
Synthesis of Graphite Oxide: Formation Process, Oxidation Kinetics, and Optimized Conditions.” Chemical Engineering Science 176:319–28.
Marcano, Daniela C., Dmitry V. Kosynkin, Jacob M. Berlin, Alexander Sinitskii, Zhengzong Sun, Alexander Slesarev, Lawrence B. Alemany, Wei Lu, and James M. Tour. 2010. “Improved Synthesis of Graphene Oxide.” ACS Nano 4(8):4806–14.
Monshi, Ahmad, Mohammad Reza Foroughi, and Mohammad Reza Monshi. 2012. “Modified Scherrer Equation to Estimate More Accurately Nano-Crystallite Size Using XRD.” World Journal of Nano Science and Engineering 2(3):154–160.
