PEMBUATAN SENSOR GAS RESISTOR DAN TRANSISTOR … · transistor dari polimer konduktif dengan...

Prosiding KIMIA FMIPA - ITS

PEMBUATAN SENSOR GAS RESISTOR DAN TRANSISTOR DARI

POLIMER KONDUKTIF ORGANIK; LAPISAN BAWAH POLIANILIN-POLIPIROL DAN LAPISAN ATAS POLIANILIN, POLI- 3-

METILTIOFEN, DAN POLITIOFEN

Iccha Hamidah Nilawati *, Suprapto1

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

ABSTRAK Sensor gas dapat dibuat dari logam, oksida logam, polimer komposit, dan polimer konduktif. Sensor gas dari

polimer konduktif organik memiliki kelebihan antara lain menunjukkan sensitivitas yang baik terhadap uap senyawa organik, harga material relative yang murah, dan dapat digunakan pada suhu ruang. Anilin digunakan sebagai lapisan dasar pada sensor gas resistor dan transistor, tetapi anilin perlu diberi lapisan berupa pirol untuk menyambungkan antar-elektroda pada elektroda interdigital emas. Lapisan atas yang digunakan yaitu anilin, 3-metiltiofen, dan tiofen. Bahan aktif polimer tersebut dielektropolimerisasi pada elektroda interdigital emas berbentuk resistor dan transistor secara voltametri siklis pada scan rate 100mV/s dengan interval potensial -1V sampai +2,5V. Sensor gas resistor dan transistor diuji dengan bensin, biosolar, dan minyak tanah. Hasilnya, sensor gas resistor dan transistor menunjukkan sensitivitas yang berbeda-beda terhadap senyawa yang diuji. Berdasarkan radar plot yang dibuat, di antara sensor gas lainnya, sensor gas resistor dan sensor gas transistor dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol lebih sensitif terhadap biosolar

Kata kunci: Polimer Konduktif Organik, Elektropolimerisasi, Voltametri Siklis.

ABSTRACT Metals, metal oxides, polymer composites and conducting polymers can be used as gas sensor. Gas sensor

based on organic conducting polymer have several advantages. Their are relatively low cost, show good sensitivity to different organic vapour, and they can work at room temperature. Aniline was used as base layer of gas sensor, but aniline need to covered with pyrrole to stick in to the gap of gold interdigitated electrode. The top layers used were 3-methylthiophene, thiophene and aniline. These active material polymer was electropolymerized at gold interdigitated electrode resistor and transistor type according to cyclic voltammetry at scan rate 100mV/s with potential interval -1V to +2,5V.

The application of organic conducting polymers (aniline, pyrrole, 3-methythiophene, and thiophene) as resistor and transistor gas sensors for gasoline, biodiesel, and kerosene has been investigated. The sensitivity when exposed to vapours of gasoline, biodiesel,and kerosene was different. Based on radar plot, among the other gas sensor, polyaniline upon polyaniline-polypyrrloe resistor and transistor gas sensor more sensitive to biodiesel.

Key words: Organic Conducting Polymer, Electropolimerization, Cyclic Voltammetry. PENDAHULUAN

Sensor gas merupakan alat yang mengukur atau mendeteksi bahan kimia, dalam hal ini gas, dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Untuk analisis gas, gas kromatografi (GC) dan gas kromatografi-spektrometri massa (GC-MS) telah digunakan secara luas dan umum. Tetapi karena peralatan dari GC dan GC-MS tidak mudah dibawa atau tidak portable

sehingga pengukuran in situ sulit dilakukan. Selain itu, biaya pemeliharaan instrumen dan operasinya juga mahal. Oleh karena itu, sensor gas mulai dikembangkan (Suprapto, 2007). Sensor gas ini dapat dibuat dari logam, oksida logam, polimer komposit, dan polimer konduktif.

Sensor gas dari logam dan logam oksida digunakan untuk memonitor gas hasil pembakaran kendaraan dan industri (Jouve, 1995). Sensor gas dari polimer komposit dan polimer konduktif dibutuhkan untuk mendeteksi atau memonitor polutan berupa gas seperti sulfur oksida dan uap senyawa organik beracun yang dihasilkan oleh industri

Prosiding Skripsi Semester Gasal 2009/2010 SK - 08

* Corresponding author Phone : +6285649776501, e-mail: [email protected]

1 Alamat sekarang : Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.


(Adhikari, 2004). Konduktivitas polimer konduktif secara intrinsik sebenarnya telah didahului oleh polimer komposit dimana konduktivitasnya dipicu dengan insersi bahan konduktif listrik ke dalam matriks polimer insulator. Polimer komposit yang tidak didoping tidak stabil dengan adanya oksigen yang bertindak sebagai dopan dengan terbentuknya anion superoksida karena merusak konjugasi dan menyebabkan degradasi rantai polimer, sehingga stabilitasnya menurun. Polimer konduktif yang didasarkan pada polianilin sangat stabil dibandingkan polipirol, politiofena, dan turunannya (Jagur, 2002).

Polimer konduktif dikenal dapat berubah konduktivitasnya secara reversibel ketika dikenai berbagai macam uap senyawa organik dan gas. Walaupun telah sukses digunakan untuk mendeteksi gas dan uap senyawa organik tetapi perlu pengembangan sensor gas yang baru dengan sensitivitas tinggi, stabilitas tinggi, dan selektivitas yang berbeda terhadap uap senyawa organik (Guernion, 2004). Kelebihan polimer konduktif antara lain tersedianya material dengan struktur molekul yang bervariasi; memiliki harga material yang relatif murah; memilki sensitivitas yang tinggi untuk bermacam-macam uap senyawa organik; sensor gas dari polimer konduktif organik dapat digunakan pada suhu ruang (Pearce, 2003). Umumnya, sensor gas dari polimer konduktif organik menunjukkan sensitivitas yang baik, khususnya untuk senyawa polar. Karena suhu operasinya rendah mengakibatkan sensor gas tersebut sangat sensitif terhadap kelembaban. Waktu hidup dari sensor gas hanya sekitar 9-18 bulan. Waktu hidup dapat menyebabkan polimer teroksidasi kembali, atau sensor rusak sehingga mempengaruhi resistansi antara elektroda dengan polimer (Schaller, 1998).

Polimer konduktif merupakan material yang menunjukkan sifat optik dan listrik seperti logam atau semikonduktor dan memiliki sifat mekanik seperti polimer. Konduktivitas listrik dari polimer konduktif berkisar antara 10-16 sampai 105 S/cm (Lee, 2007). Sensor gas yang disiapkan dari bermacam-macam polimer konduktif umumnya terpusat pada memonitor perubahan resistansi dari polimer ketika dikenai sampel berupa gas (Hatfield, 2000). Interaksi antara senyawa volatil mempengaruhi beberapa sifat dari polimer konduktif seperti konduktivitas, fungsi kerja, spektra absorpsi optik, dan lainnya. Dari beberapa sifat tersebut, perbedaan konduktivitas dapat dideteksi dengan mudah, yang merupakan fungsi linear dari konsentrasi analit dan oleh karena itu biasanya digunakan sebagai sinyal yang sebenarnya pada peralatan sensor bau berbasis polimer konduktif (Stussi, 1997).

Peralatan multisensor yang didasarkan pada elektropolimerisasi polimer konduktif dapat mendeteksi uap senyawa organik pada temperatur ruang. Sebagai contohnya, film elektropolimerisasi dari anilin, yang didoping dengan bermacam-macam dopan ion, telah digunakan untuk mendeteksi senyawa uap organik seperti butil asetat, xilena, dan oktana.

Sensitivitas sensor polipirol dan politiofena yang terelektropolimerisasi, terhadap uap non polar telah dilaporkan, meningkat jika ditambahkan cincin alkil panjang pada posisi 3- atau N- dari cincin pirol atau tiofena (Guernion, 2004). Beberapa polimer konduktif, seperti polianilin dapat diendapkan dari pelarut air. Daya larut monomer-monomer lain terlalu rendah untuk proses yang sama. Tiofena merupakan salah satu contoh yang dapat diendapkan dari pelarut non-aquous seperti asetonitril (Schultze, 2005).

Resistor kimia merupakan bentuk alat paling populer dari sensor gas. Film tipis dan material serat dapat dimanfaatkan sebagai unsur sensor dari resistor kimia dan output sinyalnya adalah resistansi. Kerugian resistor kimia adalah bahwa resistansi alatnya dipengaruhi oleh banyak faktor lingkungan, dan tidak hanya ditentukan dengan resistansi dari film sensor dari polimer konduktif, tetapi juga hubungan resistansi dengan elektroda (Bai, 2007).

Berdasarkan penjelasan di atas, maka pada penelitian ini akan dibuat sensor gas resistor dan transistor dari polimer konduktif dengan lapisan dasar anilin dan pirol yang kemudian diberi lapisan atas berupa 3-metiltiofena, tiofena, dan anilin. Kemudian sensor gas resistor dan transistor yang telah dibuat diuji responnya terhadap uap senyawa organik turunan minyak bumi antara lain bensin, biosolar, dan minyak bumi. Metode Penelitian Peralatan dan Bahan Peralatan

Alat yang digunakan dalam tugas akhir ini yaitu PCB (Print Circuit Board) polivinil fiber, beaker gelas, labu ukur, wadah kaca dengan ukuran 500cm3, gelas ukur, pipet tetes, alat suntik ukuran 1ml, potensiostat, sel elektrokimia yang terdiri dari elektroda kerja emas; elektroda pembanding Ag/AgCl; dan elektroda bantu Pt, potensiostat PG 330, power supply, penjepit buaya, kabel, kamera digital dan mikroskop optik. Bahan

Bahan-bahan yang diperlukan dalam tugas akhir ini yaitu larutan potassium gold cyanide (KAu(CN)2) 1000 ppm (toko LTH), larutan CuCl2 (komposisi dari Saturn Electronic), detergen, anilin, pirol, tiofena, 3-metiltiofena, tetrabutilamonium heksafluorofosfat (TBAPF6), asetonitril, aquades, bensin, biosolar, dan minyak tanah. Prosedur Kerja Pembuatan Larutan Kerja

Anilin sebanyak 0,4656 gram, pirol sebanyak 0,3354 gram, tiofena sebanyak 0,4207 gram, dan 3-metiltiofena sebanyak 0,4658 gram, masing-masing diencerkan dalam labu ukur 50ml menggunakan asetonitril sampai tanda batas. Tetrabutilamonium heksaflurofosfat (TBAPF6) kemudian ditambahkan sebanyak 1,93715 gram kedalam masing-masing larutan monomer yang telah dibuat sebelumnya.


Pembuaatan Elektroda Interdigital Emas Elektroda interdigital diperoleh dari Saturn

Electronic. Prosesnya yaitu, pola interdigital (resistor dan transistor) digambar di atas PCB polivinil fiber yang berlapis tembaga. Kemudian PCB dicuci dengan larutan CuCl2 sehingga yang tertinggal di PCB hanya pola interdigital. Elektroda interdigital yang diperoleh dari Saturn Electronic tersebut kemudian dicuci dengan detergen lalu direndam dalam larutan KAu(CN)2 pada suhu konstan 60ºC. Elektroda interdigital emas yang terbentuk dihubungkan dengan kabel. Elektropolimerisasi Lapisan Dasar dengan Elektropolimerisasi Siklis

Lapisan dasar pertama dibuat secara elektropolimerisasi pada elektroda interdigital emas yang telah dihubungkan dengan potensiostat. Elektroda interdigital (resistor dan transistor) dicelupkan ke dalam larutan 0,1M anilin/TBAPF6 sebanyak 30ml. Elektropolimerisasi dilakukan pada potensial -1V sampai +2,5V dengan scan rate 100mV/s sebanyak 50 siklis. Sedangkan lapisan dasar kedua dibuat secara elektropolimerisasi pada elektroda interdigital emas (resistor dan transistor) yang telah ada lapisan anilin, dalam 0,1M pirol/TBAPF6 sebanyak 30ml. Elektropolimerisasi dilakukan pada potensial -1V sampai +2,5V dengan scan rate 100mV/s sebanyak 3 siklis. Film yang terbentuk kemudian difoto permukaannnya menggunakan kamera digital dengan perbesaran 10 kali dan mikroskop optik dengan perbesaran 900 kali. Elektropolimerisasi Lapisan Atas dengan Elektropolimerisasi Siklis

Lapisan atas dibuat secara elektropolimerisasi pada elektroda interdigital emas yang telah dihubungkan dengan potensiostat. Elektroda interdigital yang telah ada lapisan dasar anilin-pirol (resistor dan transistor) dicelupkan ke dalam larutan 0,1M anilin/TBAPF6 sebanyak 30ml. Elektropolimerisasi dilakukan pada potensial -1V sampai +2,5V dengan scan rate 100mV/s sebanyak 50 siklis. Film yang terbentuk kemudian difoto permukaannnya menggunakan kamera digital dengan perbesaran 10 kali dan mikroskop optik dengan perbesaran 900 kali. Perlakuan yang sama dilakukan untuk pembuatan lapisan atas dengan monomer 3-metiltiofena dan tiofena. Uji Sensor terhadap Turunan Minyak Bumi

Sensor gas yang terbentuk (resistor dan transistor) diukur resistansinya terhadap udara dan turunan minyak bumi yaitu bensin, biosolar, dan minyak tanah menggunakan potensiostat PG 330. Masing-masing senyawa uji diambil sebanyak 1ml kemudian disuntikkan ke dalam wadah dengan ukuran 500cm3.

Resistor Elektroda bantu dan elektroda pembanding

pada potensiostat PG 330, disambung menjadi satu lalu dihubungkan dengan salah satu kutub resistor menggunakan penjepit buaya dan kabel. Sedangkan elektroda kerja pada potensiostat PG 330 dihubungkan dengan kutub yang lain dari resistor menggunakan penjepit buaya dan kabel, seperti pada gambar 1 Resistansi

Gambar 1. Rangkaian untuk mengukur resistansi pada

sensor gas resistor. terhadap sampel (udara yang diukur sebagai resistansi awal dan turunan minyak bumi) diukur setelah 30 detik disuntikkan ke dalam wadah dengan ukuran 500cm3, pada potensial -2,5V sampai +2,5V dengan scan rate 100mV/s. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Nilai resistansi diperoleh dari 1/slope grafik yang dihasilkan. Resistansi relatif diperoleh dari nilai mutlak perubahan resistansi terhadap udara dengan resistansi terhadap turunan minyak bumi dibagi resistansi terhadap udara. Transistor

Elektroda bantu dan elektroda pembanding pada potensiostat PG 330, disambung menjadi satu lalu dihubungkan pada source transistor menggunakan penjepit buaya dan kabel. Sedangkan elektroda kerja pada potensiostat PG 330 dihubungkan pada drain transistor menggunakan penjepit buaya dan kabel, seperti gambar pada 3.2. Salah satu kutub pada power supply dihubungkan dengan drain transistor, sedangkan kutub yang lain dihubungkan dengan gate transistor. Resistansi diukur pada potensial -2,5V sampai +2,5V dengan scan rate 100mV/s terhadap sampel (turunan minyak bumi dan terhadap udara yang diukur sebagai resistansi awal) setelah 30 detik disuntikkan ke dalam wadah dengan ukuran 500cm3, pada potensial gate 0V dan 16V. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Nilai resistansi diperoleh dari 1/slope grafik yang dihasilkan. Resistansi relatif diperoleh dari nilai mutlak perubahan resistansi terhadap udara dengan resistansi terhadap turunan minyak bumi dibagi resistansi terhadap udara.


Gambar 2. Rangkaian untuk mengukur resistansi pada

sensor gas transistor. Hasil dan pembahasan Pembuatan Elektroda Interdigital

Elektroda kerja pada penelitian ini berupa elektroda emas dengan model interdigital dengan lebar elektroda 50µm dan jarak antar-elektroda 150µm. Model interdigital ini digunakan untuk mengurangi kontak antar elektroda sehingga menaikkan respon elektroda (resistor dan transistor). Jarak antar-elektroda ini dibuat sekecil mungkin agar mobilitas pembawa muatan semakin tinggi sehingga film yang dihasilkan secara elektropolimerisasi, cepat terbentuk. Selain itu, film yang dihasilkan tidak terlalu tebal sehingga lebih sensitif.

Gambar 3. Elektoda interdigital emas untuk

pembuatan sensor gas resistor.

Elektroda interdigital dalam percobaan ini diperoleh dari Saturn Electronic. Elektroda interdigital dibuat dari PCB (printed circuit board) polivinil fiber yang berlapis tembaga, selanjutnya dilakukan penggambaran pola interdigital (resistor dan transistor) diatasnya. Kemudian elektroda dicuci menggunakan larutan CuCl2 untuk menghilangkan lapisan tembaga sehingga hanya pola interdigital yang tersisa. PCB yang telah berupa pola interdigital dari Saturn Electronic, dicuci dengan detergen untuk menghilangkan pengotor sebelum dilakukan pelapisan emas. Pelapisan emas pada elektroda tembaga dilakukan secara electroless dalam larutan KAu(CN)2 pada suhu 600C (dijaga konstan).

(a)

(b)

Gambar 4. Elektroda interdigital (a) resistor, (b) transistor.

Film polimer konduktif organik akan

menempel pada elektroda emas melalui proses elektropolimerisasi. Selanjutnya film polimer konduktif organik tersebut digunakan sebagai material aktif pada sensor gas resistor dan sensor gas transistor.

Elektropolimerisasi Lapisan Dasar dan Lapisan Atas dengan Voltametri Siklis

Elektropolimerisasi dilakukan dalam suatu sel elektrokimia yang terdiri dari elektroda kerja berupa elektroda interdigital emas, elektroda pembanding berupa elektroda Ag/AgCl, dan elektroda bantu berupa kawat platina. Elektropolimerisasi berlangsung dalam elektrolit yang berisi campuran antara monomer, ion dopan, dan pelarut. Monomer yang digunakan antara lain pirol, tiofena, 3-metiltiofena, dan anilin. Sedangkan ion dopannya berupa garam tetrabutilamonium heksafluorofosfat (TBAPF6) dan pelarut yang digunakan adalah asetonitril. Asetonitril dipilih sebagai pelarut karena dapat melarutkan semua monomer yang dipakai dalam penelitian ini, selain itu asetonitril tidak mudah mengalami reaksi oksidasi dan reaksi reduksi sehingga rentang analisisnya lebih luas dibandingkan pelarut lainnya. Garam berfungsi sebagai ion dopan dalam proses elektropolimerisasi. Garam TBAPF6 digunakan dalam penelitian ini karena garam tersebut dapat larut dalam pelarut asetonitril. Elektropolimerisasi ini dilakukan secara voltametri siklis dengan menggunakan alat potensiostat PG 330.

Elektropolimerisasi bertujuan untuk membentuk film pada lapisan dasar pertama, lapisan dasar kedua, dan lapisan atas pada elektroda interdigital resistor dan transistor yang kemudian akan dipelajari masing-masing potensial oksidasi dan resistansinya. Pada penelitian ini, anilin digunakan sebagai lapisan dasar pertama, sedangkan pirol digunakan sebagai lapisan dasar kedua, serta lapisan atas yang terdiri dari anilin; 3-metiltiofena; dan tiofena.

Elektropolimerisasi ini dilakukan secara voltametri siklis menggunakan alat potensiostat PG 330 dengan scan rate 100mV/s dan potensial dengan interval -1V sampai dengan +2,5V. Voltamogram yang dihasilkan dari voltametri siklis dapat digunakan untuk menentukan potensial oksidasi dan reduksi dari senyawa yang diukur. Potensial oksidasi merupakan potensial yang menyebabkan terbentuknya radikal sehingga radikal tersebut akan menyerang monomer membentuk dimer, trimer, dan oligomer-oligomer, yang akhirnya akan membentuk polimer. Potensial oksidasi yang terukur adalah potensial dimana terbentuknya film dari senyawa yang dielektropolimerisasi. Oksidasi monomer menyebabkan terbentuknya radikal yang kemudian akan terjadi reaksi elektropolimerisasi lalu reaksi kopling atau reaksi kimia. Potensial oksidasi ini berfungsi untuk memperkirakan potensial pada tahap elektropolimerisasi lapisan atas selanjutnya.


Analisis Voltametri Siklis Gambar 5 menunjukkan voltamogram dari

elektropolimerisasi lapisan dasar sampai terbentuknya lapisan atas. Gambar 5(a) merupakan voltamogram anilin/TBAPF6 sebagai lapisan dasar pertama. Berdasarkan voltamogram tersebut didapatkan potensial oksidasi untuk anilin/TBAPF6 sebesar 0,65V; 0,82V; dan 1,02V. Ketiga puncak oksidasi dari anilin tersebut menunjukkan tiga keadaan teroksidasi anilin, kemungkinannya Leuco-emeraldin, emeraldin, garam emeraldin, atau pernigranilin.

-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

I/A

E/V (a)

-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)

(b)

-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)

(c)

-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)

(d)

-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) (e)

Gambar 5. Voltamogram (a) anilin/TBAPF6; (b) pirol/TBAPF6 di atas anilin; (c) anilin/TBAPF6 di atas anilin-pirol; (d) 3-metiltiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol; (e) tiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol dalam asetonitril dengan scan rate 100mV/s.

Voltamogram pirol/TBAPF6 sebagai lapisan dasar kedua dapat dilihat pada gambar 5(b). Dari voltamogram tersebut diperoleh potensial oksidasi pirol/TBAPF6 sebesar 0,39V. Sedangkan voltamogram anilin/TBAPF6 di atas anilin-pirol ditunjukkan oleh gambar 5(c), 3-metiltiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol ditunjukkan oleh gambar 5(d), dan tiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol ditunjukkan oleh gambar 5(e). Dari voltamogram tersebut didapatkan potensial oksidasi anilin/TBAPF5 sebesar 0,55V, 3-metiltiofena/TBAPF6 sebesar 0,66V, sedangkan tiofena/TBAPF6 sebesar 0,86V.

Gambar 6 menunjukkan perbandingan voltamogram anilin, 3-metiltiofena, dan tiofena sebelum dan sesudah digunakan sebagai lapisan atas. Gambar 6(a) merupakan voltamogram pirol/TBAPF6 dengan potensial oksidasi sebesar 0,39V, gambar 6(b)

merupakan voltamogram pirol/TBAPF6 di atas anilin dengan potensial oksidasi sebesar 0,84V. Gambar 6(c) merupakan voltamogram 3-metiltiofena/TBAPF6 dengan potensial oksidasi sebesar 0,66V, sedangkan voltamogram 3-metiltiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol ditunjukkan oleh gambar 6(d) dengan potensial oksidasi sebesar sebesar 0,75V. Gambar 6(e) merupakan voltamogram tiofena/TBAPF6 dengan potensial sebesar 0,86V, sedangkan voltamogram tiofena/TBAPF6 di atas anilin dan pirol dapat dilihat pada gambar 6(f) dengan potensial oksidasi sebesar 1,6V. Potensial oksidasi masing-masing monomer dapat dilihat pada tabel 1. Berdasarkan tabel 1 ada kenaikan potensial oksidasi setelah monomer (pirol, 3metiltiofena, dan tiofena) dielektropolimerisasi diatas lapisan dasar. Hal tersebut terjadi karena monomer tidak dapat dioksidasi lebih lama pada permukaan elektroda kerja (yang dilapisi dengan polimer) di atas batas potensial yang diberikan.

-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

A/I

E/V

(a)

-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) (b)

-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)

(c)

-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)

(d)

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

0,0005

0,0010

0,0015

Aru

s (A

)

Potensial (V)

(e)

-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)

(f)

Gambar 6. Voltamogram (a) pirol/TBAPF6; (b) pirol/TBAPF6 di atas anilin ; (c) 3-metiltiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol; (d) 3-metiltiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol; (e) tiofena/TBAPF6 di atas anilin-pirol, dalam asetonitril dengan scan rate 100mV/s.


Tabel 1. Potensial Oksidasi beberapa monomer dalam asetonitril Monomer Potensial Oksidasi (V)

Anilin 0,65; 0,82; dan 1,02 Anilin di atas anilin-pirol 0,55

Pirol 0,39 Pirol di atas anilin 0,84

3-Metiltiofena 0,66 3-Metiltiofena di atas

anilin-pirol 0,75

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

Gambar Foto Elektroda Kerja Emas

Gambar 7 menunjukkan adanya perubahan secara fisik pada elektroda kerja emas, sebelum elektropolimerisasi dan setelah elektropolimerisasi yang menghasilkan film polimer konduktif. Gambar 7(a) menunjukkan elektroda kerja emas sebelum elektropolimerisasi terjadi sehingga belum ada film yang menempel. Gambar 7(b) menunjukkan elektroda kerja emas setelah elektropolimerisasi lapisan dasar anilin, terlihat ada film anilin yang menempel tetapi hanya pada elektroda bukan menutupi antar-elektroda. Gambar 7(c) menunjukkan elektroda kerja emas setelah elektropolimerisasi lapisan dasar kedua, terlihat film pirol telah menutupi dan menyambung antar-elektroda. Gambar 7(a), 7(b), dan 7(c) diambil dengan menggunakan kamera digital dengan perbesaran 10 kali. Pirol pada penelitian ini digunakan untuk menghasilkan film yang dapat menutup dan menyambung antar-elektroda karena jika hanya anilin saja, film yang terbentuk tidak mampu menyambung antar-elektroda, hanya menutup elektroda saja.

(a)

(b)

(c)

(d) (e) (f) Gambar 7. Gambar elektroda kerja emas dengan

perbesaran 10 kali (a) sebelum elektropolimerisasi; (b) setelah elektropolimerisasi lapisan anilin; (c) setelah elektropolimerisasi lapisan kedua pirol, dengan perbesaran 10 kali. Gambar elektroda kerja emas dengan perbesaran 900 kali setelah elektropolimerisasi dari lapisan atas (d) 3-metiltiofena di atas anilin-pirol; (e) anilin di atas anilin-pirol; (f) tiofena di atas anilin-pirol.

Elektropolimerisasi selanjutnya dilakukan untuk membentuk lapisan atas yaitu, anilin, 3-metiltiofena, dan tiofena. Film yang dihasilkan sama, tidak terlalu banyak perbedaannya sehingga yang ditampilkan pada gambar selanjutnya merupakan gambar elektroda kerja emas yang diambil menggunakan mikroskop optik dengan perbesaran 900 kali. Elektroda kerja emas setelah elektropolimerisasi lapisan atas 3-metiltiofena di atas anilin-pirol ditunjukkan oleh gambar 7(d), untuk anilin di atas anilin-pirol ditunjukkan oleh gambar 7(e), dan untuk 3-metiltiofena ditunjukkan oleh gambar 7(f). Berdasarkan gambar 7, film dari sensor gas dengan lapisan atas 3-metiltiofena di atas anilin-pirol hampir menutupi seluruh permukaan elektroda, yang ditunjukkan dengan lapisan emas (warna kuning mengkilat) dari elektroda kerja emas hampir tertutupi oleh film. Sedangkan film dari sensor gas dengan lapisan atas anilin dan 3-metiltiofena di atas anilin-pirol tidak menutupi permukaan elektroda emas dengan sempurna. Hal tersebut dapat terjadi karena adanya proses overoksidasi yang disebabkan karena potensial yang diberikan jauh melampaui potensial oksidasinya, sehingga polimer yang terbentuk teroksidasi kembali. Resistansi Awal

Sensor gas yang telah terbentuk setelah elektropolimerisasi, diuji resistansinya terhadap udara. Resistansi yang diperoleh merupakan resistansi awal dari sensor gas. Resistansi diukur dengan metode Linear Sweep Voltammetry pada rentang potensial antara -2,5V sampai +2,5V, dengan scan rate 100mV/s. Gambar 3.6 merupakan kurva resistansi untuk sensor gas resistor. Berdasarkan tabel 8, yang memiliki resistansi tertinggi adalah polianilin-polipirol yang merupakan lapisan dasar, dengan nilai

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

0,000440

0,000445

0,000450

0,000455

0,000460

Aru

s (A

)

Potensial (V) (a)

-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)

(b)

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

-0,01

0,00

0,01

Aru

s (A

)

Potensial (V)

(c)

-3 -2 -1 0 1 2 3

0,00044

0,00046

Aru

s (A

)

Potensial (V) (d)

Gambar 8. Resistansi awal dari sensor gas resistor (a) lapisan dasar polianilin-polipirol (b) polianilin di atas polianilin-polipirol; (c) poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol; (d) politiofena di atas polianilin-polipirol.


sebesar 635134 Ω. Diikuti selanjutnya politiofena di atas polianilin-polipirol, polianilin di atas polianilin-polipirol, dan poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol, yang ketiganya merupakan lapisan atas dari sensor gas. Tabel 2. Resistansi Awal dari Sensor Gas Resistor

Sensor Gas Resistansi R0 (Ω)

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

970,87

Poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol 396,83 Politiofena di atas polianilin-polipirol

381604,00

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

0,00044

0,00046

0,00048

0,00050

Aru

s (A

)

Potensial (V)

AB

(a)

-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

(b)

-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

(c)

Gambar 9. Resistansi awal dari sensor gas transistor (a) polianilin di atas polianilin-polipirol; (b) poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol; (c) politiofena di atas polianilin-polipirol, dengan A pada potensial gate 0V dan B pada potensial gate 16V.

Pengukuran resistansi pada sensor gas

transistor dilakukan dengan cara, gate diberi potensial 0V dan 16V. Potensial 0V ini berarti tidak ada potensial yang yang mengalir pada gate dan pengukurannya sama seperti pada sensor gas resistor. Gambar 9 merupakan kurva resistansi sensor gas transistor. Tabel 3.3. Resistansi Awal dari Sensor Gas Transistor

Sensor Gas Resistansi R0 (Ω)

Potensial gate 0V

Potensial gate 16V

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

Berdasarkan tabel 3 dapat diketahui bahwa politiofena di atas polianilin-polipirol memiliki

resistansi yang paling tinggi dibandingkan poli-3-metiltiofena dan polianilin di atas polianilin-polipirol, pada kedua potensial yang berbeda.

Berdasarkan resistansi pada tabel 2 sensor gas resistor dengan lapisan dasar polianilin-polipirol dan politiofena di atas polianilin-polipirol, memiliki resistansi dengan nilai ratusan ribu ohm, sehingga sensor yang dihasilkan bersifat semikonduktif. Sensor gas resistor dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol, poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol memiliki resistansi dengan nilai ratusan ohm, sehingga sensor yang dihasilkan bersifat konduktif. Berdasarkan resistansi pada tabel 3, sensor gas transistor dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol bersifat konduktif sedangkan poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol semikonduktif, tetapi tidak dengan politiofena di atas polianilin-polipirol. Sensor gas dengan lapisan politiofena di atas polianilin-polipirol memiliki resistansi di atas 1MΩ sehingga bersifat insulator. Hal tersebut dapat terjadi karena proses overoksidasi, yaitu potensial yang diberikan untuk elektropolimerisasi jauh melampaui potensial oksidasi polimer. Anilin memiliki 4 keadaan teroksidasi, karena polianilin di atas polianilin-polipirol bersifat konduktif maka keadaan teroksidasi yang mungkin untuk polianilin di atas polianilin-polipirol adalah garam emeraldin karena hanya garam emeraldin yang bersifat konduktif.

Uji Sensor Terhadap Turunan Minyak Bumi Resistansi

Sensor gas mengubah konsentrasi analit menjadi sinyal fisik yang dapat dideteksi, seperti arus, absorbansi, massa atau data-data frekuensi akustik. Setelah mengenai uap analit, bagian material sensor yang aktif berinteraksi dengan analit, menyebabkan perubahan sifat-sifat fisik dari material sensor. Interaksi antara analit dan material sensor mempunyai banyak bentuk, berdasarkan perbedaan analit dan material aktif yang digunakan.

Uap senyawa yang digunakan untuk mengukur resistansi merupakan turunan dari minyak bumi yaitu bensin, biosolar, dan minyak tanah. Bensin lebih mudah menguap dibandingkan biosolar dan minyak tanah, bukan hanya karena penyusun utamanya (parafin, naftan, dan olefin) tetapi juga karena zat aditif yang diberikan pada bensin. Resistansi terhadap turunan minyak bumi dilakukan pada kondisi yang sama yaitu, selang waktu saat sensor diukur resistansinya dan volume masing-masing uap senyawa yang diuji. Sedangkan respon yang diperoleh berubah-ubah berdasarkan interaksi uap senyawa organik terhadap sensor.

Resistor

Gambar 10 menunjukkan resistansi polianilin-polipirol sebagai lapisan dasar terhadap turunan minyak bumi. Berdasarkan tabel 4 dapat dilihat adanya penurunan resistansi ketika sensor gas dengan lapisan dasar polianilin-polipirol diuji


terhadap uap senyawa turunan minyak bumi. Dibandingkan ketika diuji terhadap bensin dan minyak tanah, resistansi relatif paling tinggi diperoleh ketika sensor gas diuji terhadap biosolar yaitu 1,86387. Sehingga dapat dikatakan bahwa sensor gas resistor dengan lapisan dasar polianilin-polipirol memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar.

-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

Gambar 10. Resistansi lapisan dasar polianilin-

polipirol terhadap A udara, B bensin, C biosolar, dan D minyak tanah.

Tabel 4. Tabel Perubahan Resistansi dari Lapisan

Dasar Polianilin-Polipirol terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah

Gas yang diuji Resistansi (Ω)

Resistansi Relatif |R0-Rt|/R0

Udara (R0) 635134 - Bensin (Rt) 453877 0,29 Biosolar (Rt) -548673 1,86 Minyak tanah (Rt)

347455 0,45

Resistansi polianilin di atas Polianilin-

Polipirol dapat dilihat pada gambar 11. Berdasarkan tabel 5 dapat dilihat bahwa sensor gas tersebut mengalami kenaikan resistansi ketika diuji terhadap turunan minyak bumi. Resistansi relatif paling tinggi diperoleh ketika sensor gas resistor diuji terhadap biosolar yaitu 751,616. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa sensor gas resistor dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar.

-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

)

P otensial (V)

ABCD

Gambar 11. Resistansi polianilin di atas polianilin-


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



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

564953 580,90

Resistansi poli-3-metiltiofena di atas

polianilin-polipirol dapat dilihat pada gambar 12. Berdasarkan tabel 6, sensor gas dengan lapisan poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol menunjukkan kenaikan resistansi setelah diuji terhadap turunan minyak bumi. Resistansi paling tinggi diperoleh ketika sensor gas diuji terhadap bensin yaitu 4,21855. Tabel 6 juga menunjukkan bahwa sensor gas resistor dengan lapisan poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol memilki sensitivitas yang tinggi terhadap bensin.

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

-0,01

0,00

0,01

0,02

Aru

s (A

)

Potensial (V)

ABCD

Gambar 12. Resistansi poli-3-metiltiofena di atas

polianilin-polipirol terhadap A udara, B bensin, C biosolar, dan D minyak tanah.

Tabel 6. Tabel Perubahan Resistansi dari Poli-3-

metiltiofena di atas Polianilin-Polipirol terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah



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

2027,97 4,11

Resistansi politiofena di atas polianilin-

polipirol dapat dilihat pada gambar 13. Sensor gas dengan lapisan politiofena di atas polianilin-polipirol menunjukkan kenaikan resistansi setelah diuji terhadap turunan minyak bumi, berdasarkan tabel 7. Resistansi relatif paling tinggi dimiliki oleh biosolar yaitu 14,3303, diikuti bensin dan yang terakhir minyak tanah. Oleh karena itu sensor gas resistor dengan lapisan politiofena di atas polianilin-polipirol memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar dibandingkan bensin dan minyak tanah.


-3 -2 -1 0 1 2 3

0,00044

0,00046

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058A

rus (

A)

Potensial (V )

ABCD

Gambar 13. Resistansi politiofena di atas polianilin-


Tabel 7. Tabel Perubahan Resistansi dari Politiofena

di atas Polianilin-Polipirol terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah



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

600590 0,57

Transistor

-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

)

P otensial (V )

ABCD


polipirol pada potensial gate 0V terhadap A udara, B bensin, C biosolar, dan D minyak tanah.

Tabel 8. Tabel Perubahan Resistansi dari Polianilin di

atas Polianilin-Polipirol pada potensial gate 0V terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah



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

441964 2036,45

Gambar 14 menunjukkan resistansi polianilin

di atas polianilin-polipirol terhadap turunan minyak bumi ketika gate diberi potensial 0V. Berdasarkan tabel 8 dapat dilihat adanya kenaikan resistansi ketika sensor diuji terhadap uap senyawa turunan minyak bumi. Biosolar dengan nilai 37732,8 menunjukkan resistansi relatif yang paling tinggi dibandingkan

bensin dan minyak tanah. Dengan demikian, sensor gas transistor dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol pada potensial gate 0V, memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar.

-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



Tabel 9. Tabel Perubahan Resistansi dari Polianilin di

atas Polianilin-Polipirol pada potensial gate 16V terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah


Resistansi Relatif

|R0-Rt|/R0 Udara (R0) 180,180 - Bensin (Rt) 503700 2794,53 Biosolar (Rt) 263382 1460,77 Minyak tanah (Rt)

482188 2675,14

Gambar 15merupakan resistansi polianilin di

atas polianilin-polipirol ketika gate diberi potensial 16V. Sensor gas dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol menunjukkan kenaikan resistansi setelah diuji terhadap turunan minyak bumi. Berdasarkan tabel 9, biosolar dengan nilai 1460,77 menunjukkan resistansi relatif yang paling tinggi dibandingkan bensin dan minyak tanah. Sensor gas transistor dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol pada potensial gate 16V berdasarkan tabel 3.9 menunjukkan sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar.

-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

)

P otensial (V)

ABCD


polianilin-polipirol pada potensial gate 0V terhadap A udara, B bensin, C biosolar, dan D minyak tanah.


Tabel 10. Tabel Perubahan Resistansi dari Poli-3-metiltiofena di atas Polianilin-Polipirol pada potensial gate 0V terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah




493026 1,25

Gambar 16 merupakan resistansi poli-3-

metiltiofena di atas polianilin-polipirol ketika gate diberi potensial 0V. Berdasarkan tabel 10, sensor gas dengan lapisan poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol menunjukkan kenaikan resistansi setelah diuji terhadap bensin dan minyak tanah. Tetapi terhadap biosolar, kenaikan resistansinya cukup sedikit. Bensin dengan nilai 2,89577 menunjukkan resistansi relatif yang paling tinggi dibandingkan biosolar dan minyak tanah. Dengan demikian, sensor gas transistor dengan lapisan poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol pada potensial gate 0V memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap bensin.

-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 ,005

0 ,000

Aru

s (A

)

P o tensia l (V )

ABCD


polianilin-polipirol pada potensial gate 16V terhadap A udara, B bensin, C biosolar, dan D minyak tanah.

Tabel 11. Tabel Perubahan Resistansi dari Poli-3-

metiltiofena di atas Polianilin-Polipirol pada potensial gate 16V terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah


Resistansi Relatif

|R0-Rt|/R0 Udara (R0) 323474 - Bensin (Rt) 106304 0,67 Biosolar (Rt) 832785 1,57 Minyak tanah (Rt) 537501 0,66

Gambar 17 merupakan resistansi poli-3-

metiltiofena di atas polianilin-polipirol ketika gate diberi potensial 16V. Sensor gas dengan lapisan poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol menunjukkan kenaikan resistansi setelah diuji terhadap turunan minyak bumi. Berdasarkan tabel 11, dibandingkan bensin dan minyak tanah, biosolar memiliki resistansi relatif yang paling tinggi yaitu

1,57451. Berdasarkan tabel 3.11, sensor gas dengan lapisan poli-3-metiltiofena pada potensial gate 16V memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar.

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

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058

Aru

s (A

)

Potensia l (V)

ABCD



Tabel 12. Tabel Perubahan Resistansi dari Politiofena

di atas Polianilin-Polipirol pada potensial gate 0V terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah


Resistansi Relatif

|R0-Rt|/R0 Udara (R0) 1294340 - Bensin (Rt) 207542 0,60 Biosolar (Rt) 468055 0,64 Minyak tanah (Rt) 812559 0,37

Gambar 18 merupakan resistansi politiofena

di atas polianilin-polipirol ketika gate diberi potensial 0V. Berdasarkan tabel 12, sensor gas dengan lapisan politiofena di atas polianilin-polipirol menunjukkan penurunan resistansi setelah diuji terhadap turunan minyak bumi. Biosolar menunjukkan resistansi relatif yang paling tinggi yaitu 0,638383 dibandingkan bensin dan minyak tanah. Dengan demikian, sensor gas transistor dengan lapisan politiofena di atas polianilin-polipirol pada potensial gate 0V memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar.

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

0,00048

0,00050

0,00052

0,00054

0,00056

0,00058

Aru

s (A

)

P otensial (V )

ABCD




Tabel 13. Tabel Perubahan Resistansi dari Politiofena di atas Polianilin-Polipirol pada potensial gate 16V terhadap Udara, Bensin, Biosolar, dan Minyak Tanah




769722 1,09

Gambar 19 merupakan resistansi politiofena di

atas polianilin-polipirol ketika gate diberi potensial 16V. Berdasarkan tabel 13, sensor gas dengan lapisan politiofena di atas polianilin-polipirol menunjukkan perubahan resistansi setelah diuji terhadap turunan minyak bumi. Bensin dengan nilai 1,87893 menunjukkan resistansi relatif yang paling tinggi dibandingkan biosolar dan minyak tanah. Berdasarkan tabel 13, sensor gas transistor dengan lapisan politiofena di atas polianilin-polipirol pada potensial 16V memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap bensin.

3.3.2 Radar Plot

Hasil resistansi relatif terhadap turunan minyak bumi dapat digunakan untuk menentukan sensor mana yang lebih sensitif terhadap masing-masing turunan minyak bumi, dengan menggunakan radar plot. Pada sensor gas resistor berdasarkan gambar 20, dibandingkan sensor yang lain, sensor gas dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol lebih sensitif terhadap bensin, biosolar, dan minyak tanah karena nilai resistansi relatif dari sensor tersebut jelas terlihat lebih tinggi dibandingkan sensor yang lain.

(a)

(b)

(c)

Gambar 3.18. Radar plot tipe (a) bensin; (b) biosolar; (c) minyak tanah.

Sedangkan sensor gas transistor berdasarkan gasmbar 21, sensor gas dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol terlihat dengan jelas memberikan nilai resistansi relatif yang paling tinggi terhadap masing-masing turunan minyak bumi baik pada potensial gate 0V maupun 16V, walaupun pada sensor gas dengan lapisan poltiofena dan poli-3-metiltiofena di atas polianilin-polipirol juga terlihat memberikan

nilai resistansi relatif (tetapi kecil sekali), sehingga sensor gas dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol lebih sensitif terhadap bensin, biosolar, dan minyak tanah dibandingkan sensor yang lain.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Gambar 21. 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

Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh kesimpulan bahwa sensor gas resistor dan transistor berbahan polimer konduktif, telah berhasil dibuat. Selain itu sensor gas resistor dan transistor yang telah dibuat menunjukkan perubahan resistansi ketika diuji terhadap uap turunan minyak bumi seperti bensin, biosolar, dan minyak tanah. Sensor gas resistor dan transistor dikatakan sensor yang baik jika diuji dengan bahan kimia (dalam penelitian ini turunan minyak bumi) memberikan perubahan resistansi yang cukup besar. Pada resistor, sensor gas dengan lapisan dasar polianilin-polipirol, polianilin di atas polianilin-polipirol, dan politiofen di atas polianilin-polipirol sama-sama memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar. Sedangkan poli-3-metiltiofen di atas polianilin-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 terhadap bensin, sedangkan ketika gate diberi potensial 16V sensitivitasnya tinggi terhadap biosolar. Sensor gas transistor dengan lapisan politiofen di atas polianilin-polipirol memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap bensin baik ketika potensial gate 0V maupun 16V. Sedangkan sensor gas tansistor dengan lapisan polianilin di atas polianilin-polipirol memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap biosolar, ketika gate diberi potential 0V maupun 16V. Berdasarkan radar plot, sensor gas resistor dan sensor


gas transistor dengan lapisan polianilin di atas polanilin-polipirol lebih sensitif terhadap bensin, biosolar, dan minyak tanah, dibandingkan sensor gas dengan lapisan yang lain.

UCAPAN TERIMA KASIH 1. Allah SWT, atas segala rahmat, nikmat, dan

karuniaMu. 2. Bapak Suprapto M.Si, Ph.D, selaku dosen

pembimbing atas bimbingan yang telah diberikan. 3. Apak dan Ibu serta kakak-adik atas segala doa,

dorongan dan dukungannya secara materiil dan spiritualnya.

4. Rekan-rekan tugas akhir S1 Kimia ITS serta para analis khususnya di Laboratorium Kimia analitik.

5. Serta pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Daftar Pustaka Adhikari, Basudam, Sarmishtha Majum, 2004,

Polymers in Sensor Applications, Prog. Polym. Sci., 29: 699–766

Bai, Hua, Gaoquan Shi, 2007, Review: Gas Sensors

Based on Conducting Polymers, Sensors, 7: 267-307

Guernion, N., dkk., 2002, The Synthesis of 3-

Octadecyl- and 3-Docosylpyrrole, Their Polymerization and Incorporation into Novel Composite Gas Sensitive Resistors, Synthetic Metals, 128: 139-147

Hatfield, J.V., J.A. Covington, J.W. Gardner, 2000,

GasFETs Incorporating Conducting Polymers as Gate Materials, Sensors and Actuators B, 65: 253–256

Jagur, Joseph, 2002, Polymers for Advanced

Technologies, Review Electronically Conductive Polymer, 13: 615-125

Jouve, C., dkk., 1995, Conductive Polyethylene as

Sensitive Layer for Gas Detection, Sensors and Actuators B, 28: 75-80

Lee, Jong-Moon, Kyung-Hee Lim, 2007,

Electrochemical Synthesis of Conducting Polythiophene in an Ultrasonic Field, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Vol.6, No. 3, 157-162

Pearce, T.C., dkk., (ed.), 2003, Handbook of Machine

Olfaction-Electronic Nose Technology, John Wiley & Sons

Schaller, Emmanuelle, dkk., 1998, Electronic Noses

and Their Application to Food, Lebensm.-Wiss.u.-Technol., 31: 305-316

Schultze, J.W., H. Karabulut, 2005, Application

Potential of Conducting Polymers, Electrochimica Acta, 50: 1739–1745

Stussi, Elisa, Rita Stella, Danilo De Rossi, 1997,

Chemoresistive Conducting Polymer-Based Odour Sensors: Influence of Thickness Cchanges on Their Sensing Properties, Sensors and Actuators B, 43: 180–185

Suprapto, 2007, Investigation of Organic Conducting

Polymers For Gas Sensor, A thesis submitted to The University of Manchester for the degree of Doctor of Philosophy in the Faculty of Engineering and Physical Sciences

Biografi Penulis

Penulis dilahirkan di Probolinggo pada tanggal 19 September 1987, sebagai anak kedua dari tiga bersaudara. Penulis dilahirkan dari kedua orang tua yang bernama Mustari dan Umi Kiswati. Penulis adalah alumnus dari TK Muhammadiyah 1 Pendil, SD-MI Muhammadiyah 2 Pendil, SLTP Negeri 1

Gending dan SMA Taruna Dra. Zulaeha. Setelah lulus menempuh Pendidikan Menengah atas, penulis melanjutkan Pendidikan Tinggi di Jurusan Kimia Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya melalui Jalur PMDK (Penelusuran Bakat dan Kemampuan) Reguler pada bulan Agustus 2005. Selama menempuh pendidikan tinggi di ITS, penulis pernah aktif dan berpartisipasi dalam organisasi pada HIMKA-ITS. Penulis juga aktif mengikuti beberapa seminar dan study tour diantaranya Seminar K3, Seminar APTECS 2009, Study Tour pada PT. Asahimas Flat Glass . Penulis sempat menempuh Kerja Praktek di PT. Tjiwi Kimia Tbk. Penulis pernah menjadi koordinator asisten praktikum Kimia Dasar I dan asisten praktikum Kimia Dasar I serta praktikum Kimia Dasar II.

PEMBUATAN SENSOR GAS RESISTOR DAN TRANSISTOR … · transistor dari polimer konduktif dengan...

Documents

Transcript of PEMBUATAN SENSOR GAS RESISTOR DAN TRANSISTOR … · transistor dari polimer konduktif dengan...