2019 : Optimasi Metode Kopresipitasi pada Sintesis Perovskit La0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3-δ (LSCF 6428) dan Perbandingan Karakter Membrannya

Dr. Djoko Hartanto M.Si
Wahyu Prasetyo Utomo S.Si, M.Si

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Membran asimetris penghantar ion oksigen dan elektron, atau yang lebih dikenal dengan Mixed Ionic and Electronic Conducting Membrane (MIEC) berbasis material perovskit merupakan membran yang potensial digunakan sebagai membran pemisah oksigen yang kemudian dapat dimanfaatkan pada proses produksi oksigen, Oksidasi Parsial Metana (OPM) maupun reaksi Kopling Oksidatif Metana. Untuk aplikasi tersebut, membran MIEC haruslah dibuat dalam bentuk membran yang rapat, sehingga selektivitas terhadap oksigen dan kontrol terhadap oksigen tersebut dapat dilakukan dengan baik. Salah satu faktor penting yang mempengaruhi kerapatan membran tersebut adalah ukuran partikel. Dalam mendesain ukuran partikel tersebut, metode sintesis bottom-up yakni kopresipitasi merupakan metode yang dinilai efektif dalam menghasilkan ukuran partikel yang kecil namun relatif mudah dalam melakukan kontrol reaksi. Berkaitan dengan hal dia tas, penelitian ini memiliki tiga tujuan utama yakni 1) Mendapatkan waktu pemeraman yang optimum dalam sintesis LSCF 6428 dengan metode kopresipitasi, yakni waktu pemeraman yang memastikan bahwa reaksi kopresipitasi telah sempurna terjadi namun dengan ukuran partikel yang paling kecil (skala nano), 2) Mendapatkan informasi karakteristik serbuk perovskit khususnya terkait kemurnian, kristalinitas, bentuk dan ukuran partikelnya, serta 3) Mendapatkan informasi tentang pengaruh ukuran partikel (nanopartikel) oksida perovskit terhadap morfologi dan kekuatan mekanik membran asimetris LSCF 6428 yang dipreparasi dengan metode inversi fasa. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai dasar dalam menentukan proses sintesis perovskit yang paling efektif untuk menghasilkan partikel LSCF 6428 dengan karakteristik yang sesuai untuk proses preparasi membran asimetris dengan metode inversi fasa, yang memiliki morfologi dengan pori yang kompak pada lapisan rapatnya, teratur dan terjaga struktur pori pada lapisan pendukung berporinya hingga setelah proses sintering. Penelitian ini dilaksanakan melalui dua tahapan, yakni 1) sintesis LSCF 6428 dengan metode korpesipitasi dan optimasinya, serta 2) preparasi membran asimetris dengan etode inversi fasa. Pada tahap pertama, perovskit LSCF 6428 disintesis dengan metode kopresipitasi dengan variasi waktu pemeraman. Struktur kristal dan kemurnian perovskit dianalisis dengan XRD, ukuran partikel serbuk LSCF 6428 ditentukan berdasarkan difraktogram XRD menggunakan Persamaan Scherer dan dikonfirmasi dengan Karakterisasi Particle Size Analyzer (PSA), morfologi dan bentuk partikel dilihat menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) serta komposisi unsur ditentukan dengan Energy Dispersive X-ray (EDX). Pada tahap kedua, serbuk yang dihasilkan kemudian digunakan untuk membuat membran asimetris dengan metode inversi fasa. Pada preparasi membran ini, dilakukan variasi ukuran partikel berdasarkan hasil sintesis. Membran asimetris yang dihasilkan dikarakterisasi morfologi permukaan dan penampang lintangnya dengan SEM, kekerasannya dengan Micro Vicker’s Hardness, dan muai termalnya dengan Thermo Mechanical Analyzer (TMA). Sementara itu, konduktivitas elektron membran diuji dengan LCR meter/Analizer Impedance dan konduktivitas ion oksigen diukur berdasarkan uji permeabilitas oksigen (fluks oksigen) menggunakan reaktor khusus. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan katalis membran asimetris berbasis perovskit untuk aplikasi oksidasi parsial metana, pemurnian gas oksigen, maupun solid oxide fuel cell (SOFC). Material diharapkan memiliki ukuran nano sehingga meningkatkan kerapatan membran yang dihasilkan. Topik ini sesuai dengan topik penelitian terkait Pendukung Unggulan pada pusat studi Sains, Material dan Nanoteknologi khususnya pada bidang material Katalis Target luaran yang hendak dicapai dari penelitian ini adalah: 1) dihasilkannya luaran wajib berupa artikel yang akan dipublikasikan pada Jurnal Internasional bidang kimia dan Teknik Kimia yakni Material Letters (terindeks scopus, Q2, SJR: 0,782) dengan topik “The Effect of Particel Size Modification on the Morphologycal and Mechanical Properties of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF 6428)� 2) satu luaran tambahan berupa artikel yang akan dipresentasikan pada Seminar Internasional dengan topik “Optimization of Coprecipitation Method on Synthesis of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF 6428) Nanoparticle� Selain luaran tersebut, penelitian ini dirancang untuk meluluskan 2 orang mahasiswa melalui dua judul Tugas Akhir. Kata kunci: kopresipitasi, LSCF, La0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3-δ, ukuran partikel, morfologi