i

ABSTRAK

SINTESIS NANOKOMPOSIT SnO2-GRAPHENE-Pd UNTUK

APLIKASI SENSOR GAS KARBON MONOKSIDA

SENSITIVITAS TINGGI

Oleh

Aminuddin Debataraja

NIM: 33314005

(Program Studi Doktor Teknik Fisika)

Kinerja sensor gas sangat bergantung pada jenis dan struktur material (sensing

material) yang digunakan. SnO2 merupakan salah satu bahan yang banyak

digunakan sebagai sensor gas CO karena memiliki masa pakai yang lama dan relatif

stabil, namun memiliki kelemahan seperti temperatur kerja yang tinggi (>350oC),

resistansi juga relatif tinggi (MΩ) dan kurang sensitif. Untuk meningkatkan kinerja

sensor gas CO dapat dilakukan dengan memanfaatkan material berstruktur nano

untuk memperluas permukaan kontak, penambahan graphene dan pemberian

dopan katalitik paladium untuk meningkatkan sensitifitas dan selektifitas. Pada

penelitian ini, telah dilakukan sintesis nanokomposit SnO2-graphene dengan

metoda polyol yang didoping dengan Paladium (Pd) pada berbagai konsentrasi

serta diuji sensitifitasnya terhadap gas CO pada berbagai konsentrasi dan pada

temperatur kerja 50-350 oC. Nanokomposit SnO2-graphene-Pd dikarakterisasi

dengan XRD, SEM, TEM, TG-DTA, BET, dan FTIR untuk mengetahui struktur

kristal, morfologi dan ukuran partikel. Hasil karakterisasi SnO2 dengan TEM

menunjukkan ukuran partikel berada pada orde 5-8 nm. Hasil pengujian pada

penambahan graphene terhadap prekursor SnCL2.2H2O dengan komposisi (1:1),

menunjukkan peningkatan sensitivitas respon terhadap gas CO pada konsentrasi

30 ppm dari 52,84% menjadi 88,11% pada temperatur 150 oC, serta resistansinya

berada pada orde 10 kΩ. Lebih lanjut, untuk konsentrasi gas CO 30 ppm dan

temperatur 150 oC , diperoleh doping Pd terhadap SnO2-graphene yang optimal

adalah 0,1%, dimana sensitivitas meningkat dari 88,11% menjadi 92,99%.

Disamping itu, uji respon dengan variasi doping Pd 0,1%, 0,5%, dan 1% pada

temperatur 50-350 oC serta konsentrasi gas CO sebesar 10 ppm menunjukkan

sensitivitas tertinggi pada Sampel A (1:1)-0,1%Pd sebesar 99,89%. Sampel A (1:1)

yang didoping 0,1% Pd menunjukkan sensitivitas tertinggi terhadap gas CO pada

konsentrasi 10 ppm dengan temperatur kerja 250 oC. Hasil pengujian menunjukkan

nanokomposit SnO2-graphene-Pd dapat diaplikasikan untuk sensor gas CO

berkinerja tinggi.

Kata Kunci: nanokomposit, metode polyol, sensor gas, CO, sensitivitas respon,

SnO2-graphene-Pd

iii

ABSTRACT

SYNTHESIS OF NANOCOMPOSITES SnO2-GRAPHENE-Pd

FOR HIGH SENSITIVITY CARBON MONOXIDE GAS SENSOR

By

Aminuddin Debataraja

NIM 33314005

(Doctoral Program in Engineering Physics)

The performance of the gas sensor depends largely on the type and structure of the

material (sensing material) used. SnO2 is one of the most widely used materials as

a CO gas sensor because it’s long lifetime and is relatively stable, but has

weaknesses such as high working temperature (> 350 oC), relatively high resistance

(MΩ) and less sensitive. To improve the performance of CO gas sensors can be

done by utilizing nanostructured material to increase the contact surface, adding

graphene and doping catalytic palladium dopants to improve sensitivity and

selectivity. In this study, the synthesis of SnO2-graphene nanocomposite by polyol

method and doped with Palladium (Pd) at various concentrations and tested its

sensitivity to CO gas at various concentrations at working temperature from 50 to

350 oC, has been done. SnO2-graphene-Pd nanocomposite was characterized by

XRD, SEM, TEM, TG-DTA, BET, and FTIR to determine the crystal structure,

morphology and particle size. The result of characterization of SnO2 with TEM

shows that the particle size is in the range of 5-8 nm. The result of the test on the

addition of graphene to SnCL2.2H2O prekursor with composition (1:1), showed an

increase of sensitivity of response to CO gas at concentration 30 ppm from 52.84%

to 88.11% at 150 oC, and resistance in range of 10 kΩ. Furthermore, with 30 ppm

CO gas and working temperature of 150 oC, the optimum doping of Pd to SnO2-

graphene was 0.1%, where the sensitivity increased from 88.11% to 92.99%. In

addition, the response test of Pd doping of 0.1%, 0.5%, and 1% at 50-350 oC

working temperature with 10 ppm CO gas, result in highest sensitivity showed by

Sample A (1:1)-0.1%Pd with sensitivity of 99.89%. Sample A (1:1) doped with 0.1%

Pd, showed the highest sensitivity to CO gas at a concentration of 10 ppm with a

working temperature of 250 oC. The results show that SnO2-graphene-Pd

nanocomposite can be applied to high performance CO gas sensor.

Keywords: nanocomposite, polyol method, gas sensor, CO, response sensitivity,

SnO2-graphene-Pd