PEMBUATAN SENSOR GAS RESISTOR DAN TRANSISTOR DARI POLIMER...

PEMBUATAN SENSOR GAS RESISTOR DAN TRANSISTOR DARI POLIMER KONDUKTIF ORGANIK: POLIANILIN,

POLIPIROL, POLI-3-METILTIOFENA, DAN POLITIOFENA

Oleh:Iccha Hamidah Nilawati

(1405 100 008)

Dosen Pembimbing:Suprapto, M.Si., Ph.D

LATAR BELAKANG

Sensor gas dapat digunakan untuk mendeteksi gas disamping GC/GCMS Sensor gas dapat dibuat dari logam, oksida logam,

polimer komposit, dan polimer konduktif Polimer konduktif memiliki kelebihan yaitu:

1. Memiliki harga material yang relatif murah2. Memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap

macam-macam uap senyawa organik3. Dapat digunakan atau diopersikan pada suhu

ruang

TUJUAN

Membuat sensor gas resistor dan transistor berbahan polimerkonduktif organik: polianilin, polipirol, poli-3-metiltiofena,dan politiofena

METODOLOGI Pembuatan Larutan

Monomer*

- Dilarutkan dengan asetonitril dengankonsentrasi akhir 0,1M

- Ditambahkan TBAPF6

Larutan 0,1M Monomer/TBAPF6**

Pembuatan Elektroda Interdigital emasPCB polivinil fiber

- Digambar pola interdigital (resistor dantransistor)

- Dicuci dengan CuCl2- Dicuci dengan detergen- Direndam dalam larutan KAu(CN)4 pada suhu konstan 60ºC

- Dihubungkan dengan kabel

Elektroda interdigital emas

Elektropolimerisasi Lapisan Dasar dengan Voltammetri Siklis- Lapisan Dasar Pertama -

Elektroda interdigital emas

- Dihubungkan dengan potensiostat- Dicelupakan ke dalam larutan 0,1M anilin/TBAPF6

- Dilakukan voltametri siklis pada potensial -1V sampai 2,5V dengan scan rate 100mV/det sebanyak 50 siklis

elektroda dengan lapisan dasar anilin

Hasil

- Difoto dengan kamera digital danmikroskop optik

** :larutan 0,1M anilin/TBAPF6, larutan 0,1M pirol/ TBAPF6, larutan 0,1M tiofen/ TBAPF6, larutan 0,1M 3-metiltiofen/ TBAPF6* :monomer anilin, pirol, tiofen, dan 3-metiltiofen

- Lapisan Dasar Kedua -

Elektroda dengan lapisan dasar anilin

- Dihubungkan dengan potensiostat- Dicelupakan ke dalam larutan 0,1M

pirol/TBAPF6- Dilakukan voltametri siklik pada

potensial -1V sampai 2,5V denganscan rate 100mV/det sebanyak 3siklik

Elektroda dengan lapisan dasar anilin-pirol

Hasil


Elektropolimerisasi Lapisan Atas

Elektroda dengan lapisan dasar anilin-pirol

- Dihubungkan dengan potensiostat- Dicelupkan ke dalam larutan larutan

0,1M monomer/TBAPF6*** - Dilakukan voltametri siklis pada

potensial -1V sampai 2,5V dengan scan rate 100mV/det sebanyak 50 siklik

Hasil


Sensor gas resistor/transistor

*** :larutan 0,1M anilin/TBAPF6, larutan 0,1M tiofen/ TBAPF6, dan larutan 0,1M3-metiltiofen/ TBAPF6

Uji Sensor Gas Terhadap Turunan Minyak Bumi- Resistor -

Sensor gas resistor - Dihubungkan dengan potensiostat- Dilakukan LSV pada potensial -

2,5V sampai +2,5V dengan scan rate 100mV/det terhadap udara****

- Diukur resistansi - Dihitung resistansi relatifnya

Hasil

- Transistor -Sensor gas transistor

- Dihubungkan dengan potensiostat dan power supply

- Dilakukan LSV pada potensial -2,5V sampai +2,5V dengan scan rate 100mV/det terhadap udara****

- Diukur resistansi pada potensial gate 0V dan 16V

- Dihitung resistansi relatifnya

Hasil

**** :perlakuan yang sama untuk bensin, biosolar, dan minyak tanah sebanyak 1ml padawadah kaca persegi berukuran 500ml

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembuatan Elektroda Interdigital

Gambar 1. Elektroda interdigital (a) resistor, (b) transistor, (c) elektrodainterdigital dibandingkan dengan uang

(c)(a) (b)

Analisis Voltametri Siklis

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5-0,002

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

Aru

s (A

)

Potensial (V)

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

-0,005

0,000

0,005

0,010

0,015

Aru

s (A

)Potensial (V)

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0-0,02

-0,01

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

Aru

s (A

)

Potensial (V)

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0-0,015

-0,010

-0,005

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

Aru

s (A

)

Potensial (V)-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

-0,020

-0,015

-0,010

-0,005

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

Aru

s (A

)

Potensial (V)

(a)

(e)(d)(c)

(b)

Gambar 2. Voltamogram (a) anilin/TBAPF6; (b) pirol/TBAPF6 di atas anilin; (c)anilin/TBAPF6 di atas anilin-pirol; (d) 3-metiltiofena/TBAPF6 di atasanilin-pirol; (e) tiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol dalam asetonitrildengan scan rate 100mV/det.

Monomer Potensial Oksidasi (V)Anilin 0,65; 0,82; dan 1,02

Anilin di atas anilin-pirol 0,55Pirol 0,39

Pirol di atas anilin 0,843-Metiltiofena 0,66

3-Metiltiofena di atas anilin-pirol

0,75

Tiofena 0,86Tiofena di atas anilin-pirol 1,6

Tabel 1. Potensial Oksidasi beberapa monomer dalamasetonitril

-1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6-0,004

-0,003

-0,002

-0,001

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

Aru

s (A

)

Potensial (V)

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

-0,005

0,000

0,005

0,010

0,015

Aru

s (A

)

Potensial (V)

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5-0,0005

0,0000

0,0005

0,0010

0,0015

0,0020

Aru

s (A

)

Potensial (V)

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0-0,015

-0,010

-0,005

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

Aru

s (A

)

Potensial (V)

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,50,0000

0,0005

0,0010

0,0015

Aru

s (A

)

Potensial (V)

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0-0,020

-0,015

-0,010

-0,005

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

Aru

s (A

)

Potensial (V)

(a) (e)

(d)

(c)

(b) (f)

Gambar 3. Voltamogram (a) pirol/TBAPF6; (b) pirol/TBAPF6 di atas anilin ; (c) 3-metiltiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol; (d) 3-metiltiofena/TBAPF6 diatas anilin-pirol; (e) tiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol, dalamasetonitril dengan scan rate 100mV/det.

-3 -2 -1 0 1 2 30,000435

0,000440

0,000445

0,000450

0,000455

0,000460

Aru

s (A

)

Potensial (V)-3 -2 -1 0 1 2 3

-0,005

-0,004

-0,003

-0,002

-0,001

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

Aru

s(A

)

Potensial (V)

-3 -2 -1 0 1 2 3-0,02

-0,01

0,00

0,01

Aru

s (A

)

Potensial (V)-3 -2 -1 0 1 2 3

0,00044

0,00046A

rus (

A)

Potensial (V)

Resistansi Awal- Resistor -

Sensor Gas Resistansi R0(Ω)

Polianilin-polipirol 635134,00Polianilin di atas polianilin-polipirol

970,87

Poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol

396,83Politiofena di atas polianilin-polipirol

381604,00

Tabel 2. Resistansi Awal dari SensorGas Resistor

(a)

(d)

(b)

(c)

Gambar 5. Resistansi awal dari sensor gas resistor (a) lapisan dasar polianilin-polipirol (b) polianilin di atas polianilin-polipirol; (c) poli-3-metiltiofenadi atas polianilin-polipirol; (d) politiofena di atas polianilin-polipirol.

- Transistor -

(c)

(a) (b)

Gambar 6. Resistansi awal dari sensor gas transistor (a) polianilin di ataspolianilin-polipirol; (b) poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol; (c) politiofena di atas polianilin-polipirol, dengan A padapotensial gate 0V dan B pada potensial gate 16V.

Sensor Gas

Resistansi R0 (Ω)

Potensialgate 0V

Potensial gate 16V

Polianilin di atas polianilin-polipirol 216,92 180,18Poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol 219133,00 323474,00politiofena di atas polianilin-polipirol 1294340,00 369005,00

Tabel 3. Resistansi Awal dari Sensor Gas Transistor

-3 -2 -1 0 1 2 30,00042

0,00044

0,00046

0,00048

0,00050

Aru

s (A

)

Potensial (V)

AB

-3 -2 -1 0 1 2 3-0,055-0,050-0,045-0,040-0,035-0,030-0,025-0,020-0,015-0,010-0,0050,0000,0050,0100,0150,0200,025

Aru

s (A

)Potensial (V)

AB

-3 -2 -1 0 1 2 3

0,000455

0,000460

0,000465

0,000470

0,000475

0,000480

0,000485

Aru

s (A

)

Potensial (V)

AB

Uji Sensor terhadap Turunan Minyak Bumi- Resistor -

Gas yang diuji Resistansi (Ω)

Resistansi Relatif

|R0-Rt|/R0Udara (R0) 635134 -Bensin (Rt) 453877 0,29Biosolar (Rt) -548673 1,86Minyak tanah (Rt) 347455 0,45Gambar 7. Resistansi lapisan dasar polianilin-polipirol

terhadap A udara, B bensin, C biosolar, danD minyak tanah.

Tabel 4. Tabel Perubahan Resistansi dariLapisan Dasar Polianilin-Polipirolterhadap Udara, Bensin, Biosolar,dan Minyak Tanah

-3 -2 -1 0 1 2 30,00040

0,00042

0,00044

0,00046

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

-3 -2 -1 0 1 2 3-0,005-0,004-0,003-0,002-0,0010,0000,0010,0020,0030,0040,0050,006

Aru

s(A

)

Potensial (V)

ABCD

Gambar 8. Resistansi polianilin di atas polianilin-polipirolterhadap A udara, B bensin, C biosolar, dan Dminyak tanah.


Resistansi Relatif|R0-Rt|/R0

Udara (R0) 970,87 -Bensin (Rt) 578707 595,07Biosolar (Rt) 730695 751,62Minyak tanah (Rt) 564953 580,90

Tabel 5. Tabel Perubahan Resistansi dari Polianilin diatas Polianilin-Polipirol terhadap Udara,Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah

-3 -2 -1 0 1 2 3-0,02

-0,01

0,00

0,01

0,02

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

Gambar 9. Resistansi poli-3-metiltiofena di ataspolianilin-polipirol terhadap A udara, Bbensin, C biosolar, dan D minyak tanah.



Udara (R0) 396,825 -Bensin (Rt) 2070,85 4,22Biosolar (Rt) 2024,91 4,10Minyak tanah (Rt) 2027,97 4,11

Tabel 6. Tabel Perubahan Resistansi dari Poli-3-metiltiofena di atas Polianilin-Polipirolterhadap Udara, Bensin, Biosolar, danMinyak Tanah

-3 -2 -1 0 1 2 3

0,00044

0,00046

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

Gambar 10. Resistansi politiofena di atas polianilin-polipirol terhadap A udara, B bensin, Cbiosolar, dan D minyak tanah.



Udara (R0) 381604 -Bensin (Rt) 945993 1,48Biosolar (Rt) 5850110 14,33Minyak tanah (Rt) 600590 0,57

Tabel 7. Tabel Perubahan Resistansi dari Politiofenadi atas Polianilin-Polipirol terhadap Udara,Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah

- Transistor -

Gambar 11. Resistansi polianilin di atas polianilin-polipirolpada potensial gate 0V terhadap A udara, Bbensin, C biosolar, dan D minyak tanah.



Udara (R0) 216,920 -Bensin (Rt) 518419 2388,91Biosolar (Rt) -8184780 37732,80Minyak tanah (Rt) 441964 2036,45

Tabel 8. Tabel Perubahan Resistansi dari Polianilin di atasPolianilin-Polipirol pada potensial gate 0V terhadapUdara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah

Gambar 12. Resistansi polianilin di atas polianilin-polipirolpada potensial gate 16V terhadap A udara, Bbensin, C biosolar, dan D minyak tanah.



Udara (R0) 180,180 -Bensin (Rt) 503700 2794,53Biosolar (Rt) 263382 1460,77Minyak tanah (Rt) 482188 2675,14

Tabel 9. Tabel Perubahan Resistansi dari Polianilin di atasPolianilin-Polipirol pada potensial gate 16V terhadapUdara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah

-3 -2 -1 0 1 2 3

0,00044

0,00046

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

-3 -2 -1 0 1 2 3

0,00046

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

Gambar 13. Resistansi poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol pada potensial gate 0V terhadap Audara, B bensin, C biosolar, dan D minyaktanah.

Gas yang diuji Resistansi (Ω) Resistansi Relatif|R0-Rt|/R0


Tabel 10. Tabel Perubahan Resistansi dari Poli-3-metiltiofena diatas Polianilin-Polipirol pada potensial gate 0Vterhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah

Gambar 14. Resistansi poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol pada potensial gate 16V terhadap Audara, B bensin, C biosolar, dan D minyaktanah.

Gas yang diuji Resistansi (Ω) Resistansi Relatif|R0-Rt|/R0


Tabel 11. Tabel Perubahan Resistansi dari Poli-3-metiltiofena di atas Polianilin-Polipirol padapotensial gate 16V terhadap Udara, Bensin,Biosolar, dan Minyak Tanah

-3 -2 -1 0 1 2 3-0,050-0,045

-0,040-0,035-0,030

-0,025-0,020

-0,015-0,010

-0,0050,000

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

-3 -2 -1 0 1 2 3

-0,025-0,020-0,015-0,010-0,0050,0000,0050,0100,0150,0200,025

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

Gambar 15. Resistansi politiofena di atas polianilin-polipirolpada potensial gate 0V terhadap A udara, Bbensin, C biosolar, dan D minyak tanah.




Tabel 12. Tabel Perubahan Resistansi dari Politiofena diatas Polianilin-Polipirol pada potensial gate 0Vterhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan MinyakTanah

Gambar 16. Resistansi politiofena di atas polianilin-polipirolpada potensial gate 16V terhadap A udara, Bbensin, C biosolar, dan D minyak tanah.




Tabel 13. Tabel Perubahan Resistansi dari Politiofena di atasPolianilin-Polipirol pada potensial gate 16Vterhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan MinyakTanah

-3 -2 -1 0 1 2 30,00046

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

-3 -2 -1 0 1 2 30,00046

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

Radar Plot- Resistor -

(a) (b)

(c)

Gambar 17. Radar plot tipe (a) bensin; (b) biosolar; (c) minyak tanah.

- Transistor -

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Gambar 18. Radar plot tipe (a) bensin pada 0V; (b) bensin 16V; (c) biosolar pada 16V; (d) biosolar pada 0V; (e)minyak tanah pada 0V; (f) minyak tanah pada 16V.

KESIMPULAN Telah dibuat sensor gas resistor dan transistor berbahan polimer konduktif organik. Sensor gas resistor dan transistor tersebut menunjukkan perubahan resistansi ketika

diuji terhadap turunan minyak bumi (bensin, biosolar, dan minyak tanah). Pada resistor, sensor gas dengan lapisan dasar polianilin-polipirol, polianilin di atas

polianilin-polipirol, dan politiofen di atas polianilin-polipirol sama-sama memilikisensitivitas yang tinggi terhadap biosolar. Sedangkan poli-3-metiltiofen di ataspolianilin-polipirol memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap bensin. Pada transistor, sensor gas ketika diberi potensial gate 0V untuk lapisan poli-3-

metiltiofen di atas polianilin-polipirol memiliki sensitivitas yang tinggi terhadapbensin, sedangkan ketika gate diberi potensial 16V sensitivitasnya tinggi terhadapbiosolar. Sensor gas dengan lapisan politiofen di atas polianilin-polipirol memilikisensitivitas yang tinggi terhadap bensin baik ketika potensial gate 0V maupun 16V.Sedangkan sensor gas dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol memilikisensitivitas yang tinggi terhadap biosolar, ketika gate diberi potential 0V maupun16V. Tipikal radar plot pada sensor gas resistor untuk bensin, biosolar dan minyak tanah

biosolar berbeda. Sedangkan tipikal radar plot pada sensor gas transistor, umtukminyak tanah memiliki tipikal yang sama baik pada potensial gate 0V maupun 16V,tetapi untuk bensin dan biosolar sama sekali berbeda.

PEMBUATAN SENSOR GAS RESISTOR DAN TRANSISTOR DARI POLIMER...

Documents

Transcript of PEMBUATAN SENSOR GAS RESISTOR DAN TRANSISTOR DARI POLIMER...