PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

38
i PROPOSAL PENELITIAN LABORATORIUM DANA ITS TAHUN 2020 Pusat Studi Energi Berkelanjutan JUDUL PENELITIAN: KARBON BERPORI NANO TURUNAN ZIF SEBAGAI MATERIAL PENYIMPAN HIDROGEN Tim Peneliti: Ketua: Prof. Hamzah Fanzuri, Ph.D. (Kimia/F SAD/ITS) Anggota 1: Nurul Widiastuti, Ph.D. (Kimia/F SAD/ITS) Anggota 2: Dr. Triyanda ((Kimia/F SAD/ITS) DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2020

Transcript of PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

Page 1: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

i

PROPOSAL

PENELITIAN LABORATORIUM

DANA ITS TAHUN 2020

Pusat Studi Energi Berkelanjutan

JUDUL PENELITIAN:

KARBON BERPORI NANO TURUNAN ZIF SEBAGAI

MATERIAL PENYIMPAN HIDROGEN

Tim Peneliti:

Ketua: Prof. Hamzah Fanzuri, Ph.D. (Kimia/F SAD/ITS)

Anggota 1: Nurul Widiastuti, Ph.D. (Kimia/F SAD/ITS)

Anggota 2: Dr. Triyanda ((Kimia/F SAD/ITS)

DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2020

Page 2: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

ii

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ......................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ............................................................................................................... iii

BAB I RINGKASAN ............................................................................................................ 1

BAB II PENDAHULUAN .................................................................................................... 2

2.1 Latar Belakang ............................................................................................................. 2

2.2 Perumusan dan Pembatasan Masalah .......................................................................... 5

2.3 Tujuan .......................................................................................................................... 5

2.4 Urgensi Penelitian........................................................................................................ 6

2.5 Target Luaran .............................................................................................................. 6

BAB III TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 8

3.1 Hidrogen ...................................................................................................................... 8

3.2 Metode untuk Penyimpanan Hidrogen ................................................................... 8

3.3 Material Berpori untuk Adsorpsi Hidrogen .......................................................... 10

3.4 Zeolitic Imidazolate Framework-67 (ZIF-67) ........................................................... 11

3.5 Karbon tertemplat MOF ............................................................................................ 12

3.6 Penelitian Sebelumnya .............................................................................................. 13

2.7 Kesesuaian dengan Roadmap Penelitian ................................................................... 16

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................ 18

4.1 Alat dan bahan ........................................................................................................... 18

4.2 Prosedur Penelitian .................................................................................................... 18

4.3. Skema Kerja Penelitian ............................................................................................ 22

4.4 Deskripsi Uraian Tugas Tenaga Peneliti ................................................................... 23

BAB V JADWAL ................................................................................................................ 25

Anggaran Biaya ................................................................................................................... 26

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 28

LAMPIRAN ........................................................................................................................ 33

Page 3: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3. 1 Skematik pengisian pori adsorben oleh molekul ............................................ 10

Gambar 3.2 Topologi Sodalit dari ZIF-67 (Zhang dkk., 2015)[29] .................................... 11

Gambar 3.3 Skema pembentukan Karbon tertemplat MOF [5] .......................................... 12

Gambar 3.4 Difraktogram XRD (a) ZMC, (b) Ni/ZMC-5, (c) Ni/ZMC-15 dan (d) Ni/ZMC-

25 ......................................................................................................................................... 14

Gambar 3.5 Difraktogram XRD Karbon tertemplat MOF-5 ............................................... 15

Gambar 3.6 Fishbone tahapan penelitian terkait material karbon berbasis MOF sebagai

penyimpan H2 .... 17

Gambar 3.1 Rangkaian reaktor penyimpanan hidrogen ketika (a) proses degassing dan

(b) proses adsorpsi ....................................................................................... 21

DAFTAR TABEL

Tabel 3. 1 Kondisi operasional pada beberapa jenis teknologi penyimpan hidrogen [23] .... 9

Tabel 3. 2 Material Berpori untuk Adsorpsi Gas Hidrogen ................................................ 11

Tabel 3.3 Karakteristik pori dan hasil kinerja ..................................................................... 15

Tabel 3. 4 Karakteristik pori dan kinerja adsorpsi H2 pada material karbon tertemplat

MOF-5 .......................................................................................................... 16

Tabel 4.1 Deskripsi Uraian Tugas Ketua dan Anggota Peneliti .................................. 23

Tabel 4.2 Deskripsi Uraian Kerja Mahasiswa.............................................................. 24

Page 4: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

1

BAB I

RINGKASAN

Teknologi efektif untuk penyimpan hidrogen yang memiliki performa baik dalam

segi kapasitas penyimpanannya merupakan salah satu faktor terpenting dalam

perkembangan sains di bidang bahan bakar hidrogen sebagai energi terbarukan.

Penyimpanan dalam material padat sangatlah efektif karena tidak membutuhkan energi

yang tinggi dalam prosesnya. Metal organic frameworks (MOF) telah banyak dilaporkan

sebagai material penyimpan hidrogen namun MOF memiliki beberapa kekurangan

diantaranya tidak tahan terhadap air/uap dan tidak tahan dengan suhu tinggi karena

stabilitas termalnya yang rendah sehingga dapat menjadi faktor penghambat dalam proses

aplikasi sekala industri. Selain itu, beberapa MOF memiliki kapasitas penyerapan hidrogen

yang sangat rendah pada suhu kamar karena interaksi yang lemah antara molekul hidrogen

dan kerangka MOF berpori. Salah satu cara untuk mengatasi masalah di atas adalah

dengan membentuk material karbon berpori yang memiliki distribusi logam tidak jenuh

pada permukaan. Penelitian terbaru melaporkan bahwa Metal Organic Frameworks

(MOF) telah menarik minat yang luar biasa sebagai prekursor unik untuk nanomaterial

berbasis karbon melalui karbonisasi temperatur tinggi dalam kondisi anaerobik. MOF

dapat memberikan peluang khusus untuk memperoleh material karbon heteroatom-doped

yang sangat efektif dengan non logam atau logam yang berbeda bergantung pada jenis

MOF yang digunakan. ZIF-67 merupakan salah satu jenis MOF yang tersusun atas logam

kobalt dan ligan berbasis imidazol yang kaya atom N. Preparasi kobalt-nitrogen-karbon

melalui karbonisasi ZIF-67 memiliki beberapa keuntungan diantaranya: (1) merupakan

metode yang efektif karena melalui satu tahapan reksi, (2) distribusi kobalt dalam matriks

karbon yang homogen dibandingkan dengan metode konvensional melalui impregnasi dua

tahap reaksi atau doping, dan (3) keberadaan atom kobalt dan nitrogen yang secara sinergis

mampu bertindak sebagai sisi aktif ketika diaplikasikan sebagai material penyimpan

hidrogen. Kitosan merupakan biopolisakarida yang mengandung nitrogen yang telah

banyak digunakan sebagai adsorben. Gugus amino (-NH2) dan hidroksil (-OH) pada

struktur kitosan dapat bertindak sebagai sisi aktif yang mampu mengikat adsorbat.

Keberadaan kobalt dan nitrogen pada karbon nanopori diketahui dapat mempengaruhi

kinerjanya sebagai adsorben, sehingga dalam penelitian ini dilakukan penambahan kitosan

sebagai sumber nitrogen tambahan pada sintesis ZIF-67 secara in-situ sebagai prekusor

kobalt-nitrogen-karbon. Material hasil sintesis kemudian akan dikarakterisasi

menggunakan XRD, FTIR, SEM, Adsorpsi-desorpsi N2 dan TGA. Pengaruh keberadaan

kobalt dan nitrogen akan dipelajari lebih lanjut dalam kinerjanya sebagai penyimpan

hidrogen. Penelitian Laboratorium ini melibatkan sedikitnya 3 mahasiswa S1 serta

merupakan penelitian pendukung unggulan yang mendukung roadmap penelitian

Laboratorium Kimia Material dan Energi (sudah LBE), serta sesuai dengan

roadmap penelitian Pusat Studi Energi Berkelanjutan. Luaran dari penelitian berupa

artikel-artikel ilmiah yang dipublikasi dalam Seminar Nasional, Seminar Internasional

terindeks dan Jurnal Internasional terindeks Scopus (Q2) serta meluluskan mahasiswa

S1 dan S2, Draft Buku Ajar serta draft Paten.

Kata kunci: MOF, ZIF-67, kobalt-nitrogen-karbon, hydrogen storage

Page 5: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

2

BAB II

PENDAHULUAN

2.1 Latar Belakang

Penggunaan hidrogen sebagai salah satu sumber energi yang ideal untuk sistem

transportasi dan berbagai pembangkit energi telah mendapat perhatian yang besar karena

hidrogen dapat dihasilkan dari sumber yang dapat diperbaharui dan tidak menghasilkan

polutan selama proses penggunaannya. Sebagai bahan bakar, hidrogen menghasilkan

energi lebih banyak per satuan massa dibandingkan dengan bahan bakar fosil (minyak atau

gas alam). Hidrogen cair mempunyai densitas sekitar 71 g/L dibandingkan dengan sekitar

700 g/L untuk bahan bakar minyak pada temperatur ambient. Sebagai akibatnya, hidrogen

membutuhkan volume penyimpanan lebih besar untuk mencapai jumlah energi yang sama.

Hal ini menjadikan hidrogen memiliki densitas yang rendah dan membutuhkan proses

penyimpanan yang rumit, sehingga membatasi aplikasinya pada industri bahan bakar.

Teknologi efektif untuk penyimpan hidrogen yang memiliki performa baik dalam

segi kapasitas penyimpanannya merupakan salah satu faktor terpenting dalam

perkembangan ilmu science di bidang bahan bakar hidrogen sebagai energi terbarukan.

Beberapa cara telah dilakukan untuk menyimpan hidrogen yaitu liquefaction, compressed

hydrogen and storage in solid material. Proses liquefaction membutuhkan energi dalam

jumlah besar dan hidrogen dalam fasa ini mudah untuk menguap sehingga membatasi

penggunaan teknologi dengan cara ini. Compressed hydrogen juga merupakan proses yang

membutuhkan energi dan tekanan yang sangat tinggi sehingga menyebabkan masalah

keaman selama proses pengaplikasian. Oleh karena itu penyimpanan dalam material padat

sangatlah efektif karena tidak membutuhkan energi yang tinggi dalam prosesnya [1].

Penyimpanan hidrogen dalam bahan padat dapat dicapai dengan salah satu dari tiga proses:

i) reaksi kimia, di mana hidrogen bereaksi dengan material padat untuk membentuk

senyawa baru, ii) adsorpsi, di mana hidrogen diserap ke material padat, dan iii) Trapping

hidrogen, di mana hidrogen diperangkap dalam suatu kerangka material. Disamping itu,

persyaratan lain dari material penyimpan hidrogen adalah memiliki kinetika yang cepat,

termodinamika penyerapan yang memadai, kekuatan mekanik dan durabilitas yang tinggi,

transfer panas yang efektif serta aman. Adapun jenis adsorbent yang dapat digunakan

sebagai penyimpan hidrogen meliputi carbon nanotubes (CNT), zeolit, metal-organic

framework (MOF), karbon aktif, graphite nanofiber (GNF), ordered mesoporous carbon

(OMC) serta logam transisi nanopartikel.

Page 6: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

3

Luas area spesifik yang besar dan ukuran pori yang teratur memegang peranan

penting dalam penyimpanan gas menggunakan material padatan. Salah satu material yang

mempunyai karakteristik tersebut adalah Metal organic framework (MOF), suatu kelas

material berpori yang tersusun atas ligan organik yang terkoordinasi dengan ion logam

atau klaster logam untuk membentuk kerangka satu, dua atau tiga dimensi [2]. Beberapa

tahun terakhir MOF telah menarik perhatian sebagai material berpori yang lebih baik jika

dibandingkan dengan material berpori lainnya seperti karbon aktif, silika dan zeolit [3][4].

Hal tersebut sangat dimungkinkan karena struktur kerangka MOF dapat didesain sendiri

berdasarkan ligan penghubung dan klaster logam transisi yang dapat disesuaikan dengan

aplikasinya sebagai penyimpan gas, pemisah gas, katalis heterogen dan lain-lain [5][6].

Beberapa penelitian sebelumnya telah banyak melaporkan MOF sebagai penyimpan gas

hidrogen karena luas permukaan spesifiknya yang besar dan ukuran pori yang teratur

[7][8]. Salah satu jenis MOF yang telah banyak dilaporkan sebagai penyimpan gas

hidrogen adalah MOF-5 [7][9].

Li dkk. [10] melaporkan bahwa MOF-5 dapat mengadsorpsi H2 sebesar 3,6 wt%

pada suhu 77 K dan tekanan 1,74 MPa. Penelitian lain juga telah melaporkan bahwa MOF-

5 mampu mennyerap hidrogen lebih dari 5% berat pada suhu 77 K dan tekanan 4 MPa [7].

Di sisi lain, MOF memiliki beberapa kekurangan diantaranya tidak tahan terhadap air/uap,

tidak tahan terhadap suhu tinggi karena stabilitas termalnya yang rendah sehingga dapat

menghalangi aplikasinya dalam sekala industri [4]. Selain itu, beberapa MOF memiliki

kapasitas penyerapan hidrogen yang sangat rendah pada suhu kamar karena interaksi yang

lemah antara molekul hidrogen dan kerangka MOF berpori. Luas permukaan spesifik yang

tinggi saja tidak cukup untuk mencapai kapasitas penyimpanan hidrogen yang tinggi untuk

penyimpanan hidrogen dalam suhu kamar. Kalor adsorpsi hidrogen untuk sebagian besar

MOF biasanya berkisar antara 4-7 kJ mol-1. Berdasarkan literatur dilaporkan bahwa kalor

adsorpsi hidrogen pada adsorben ideal harus sekitar 20 kJ.mol-1 di seluruh rentang

penyimpanan hidrogen jika dilakukan pada suhu kamar. Oleh karena itu, peningkatan

energi adsorpsi hidrogen adalah kunci menuju peningkatan kapasitas penyerapan hidrogen

MOFs dalam kondisi non-cryogenic. Studi eksperimental maupun komputasi telah

menunjukkan bahwa energi adsorpsi hidrogen dapat ditingkatkan secara signifikan dengan

i) memperkenalkan situs logam tak jenuh, ii) mengurangi ukuran pori, atau iii) dengan

memilih penghubung organik yang sesuai [11].

Salah satu cara untuk mengatasi masalah di atas adalah dengan membentuk

material karbon berpori yang memiliki distribusi logam pada permukaan. Penelitian

Page 7: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

4

terbaru melaporkan bahwa Metal Organic Frameworks (MOF) telah menarik minat yang

luar biasa sebagai prekursor unik untuk nanomaterial berbasis karbon melalui karbonisasi

temperatur tinggi dalam kondisi anaerobik. MOF dapat memberikan peluang khusus untuk

memperoleh material karbon heteroatom-doped yang sangat efektif dengan non logam

atau logam yang berbeda bergantung pada jenis MOF yang digunakan [12]. Penggunaan

MOF sebagai prekursor karbon memberi keuntungkan karena dispersi logam nanopartikel

yang homogen dalam matriks karbon dan kemudahan sintesis MOF tanpa prekursor

karbon tambahan [13]. Berdasarkan pertimbangan ini, logam-nitrogen-karbon yang

homogen dengan karakteristik luas permukaan spesifik tinggi dapat secara mudah dan

efektif diperoleh dari karbonisasi MOF secara langsung.

Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIFs) adalah subkelas MOF yang menjanjikan

karena stabilitas termal dan kimianya sangat baik. Kerangka ZIFs telah diproyeksikan

menjadi salah satu prekursor karbon yang menarik untuk menyiapkan material karbon

berpori yang terdoping-N karena strukturnya yang sangat mikroporous, morfologi yang

teratur dan ligan berbasis imidazol yang kaya atom N [14]. ZIF-67 merupakan salah satu

jenis ZIF yang tersusun atas ligan 2-metilimidazol dan logam kobalt membentuk topologi

sodalit [15]. Penelitian telah melaporkan karbonisasi secara langsung ZIF-67 pada suhu

800 °C dalam atmosfer N2/H2 telah menghasilkan material nitrogen-karbon berpori yang

terdoping kobalt. Preparasi kobalt-nitrogen-karbon melalui cara ini memiliki beberapa

keuntungan diantaranya: (1) merupakan metode yang efektif karena melalui satu tahapan

reksi, (2) distribusi kobalt dalam matriks karbon yang homogen dibandingkan dengan

metode konvensional melalui impregnasi dua tahap reaksi atau dopping, dan (3)

keberadaan atom kobalt dan nitrogen yang secara sinergis mampu bertindak sebagai sisi

aktif ketika diaplikasikan sebagai material penyimpan hidrogen. Selain itu penambahan

senyawa pendukung yang mengandung nitrogen mampu meningkatkan interaksi antara

molekul [16]. Kitosan merupakan biopolisakarida yang telah banyak dipelajari sebagai

adsroben karena rantai molekulnya memiliki afinitas yang baik dengan polutan anionik

atau kationik dalam air [17]. Keberadaan gugus amino (-NH2) dan gugus hidroksil (-OH)

pada strukturnya dapat bertindak sebagai sisi aktif yang mampu mengikat adsorbat

sehingga meningkatkan nilai kapasitas penyimpan hidrogen [18].

Berdasarkan pemaparan di atas, penelitian ini bertujuan untuk membuat material

kobalt-nitrogen-karbon berpori melalui karbonisasi secara langsung Metal organic

frameworks (MOFs) jenis ZIF-67 dengan penambahan kitosan sebagai sumber

nitrogen tambahan. ZIF-67 dipilih sebagai prekursor preparasi kobalt-nitrogen-karbon

Page 8: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

5

karena memiliki ukuran pori 10 Å. Dengan ukuran pori tersebut maka akan

memungkinkan molekul hidrogen untuk berinteraksi dengan kerangka MOF. Penelitian

telah menunjukkan bahwa ukuran pori mikro pada material akan menghasilkan interaksi

optimal antara molekul hidrogen dengan kerangka materail melalui gaya Van der Waals

yang bekerja pada molekul hidrogen. Selain itu, keberadaan atom nitrogen dan kobalt

dalam penghubung organik dapat mempolarisasi adsorbat, sehingga adsorbat dapat terikat

secara kuat dengan adsorben dan meningkatkan kapasitas adsorpsi dari adsorben.

Pada penelitian pendahuluan yang telah dilakukan, material MOF jenis ZIF-8 dan

ZIF-67 telah berhasil disintesis dengan metode hidrotermal pada suhu kamar. Padatan

yang diperoleh dikarakterisasi dengan instrumen XRD dan FTIR. Hasil XRD

menunjukkan bahwa material hasil sintesis memiliki puncak karakteristik yang sama

dengan ZIF-8 dan ZIF-67. Hasil penelitian kami sebelumnya menunjukkan karbon

tertemplat MOF memiliki kinerja yang lebih baik sebagai adsorben zat warna.

2.2 Perumusan dan Pembatasan Masalah

Pada penelitian kami sebelumnya, ZIF-8 dan ZIF-67 telah berhasil disintesis

dengan metode hidrotermal pada suhu kamar. Hasil penelitian menunjukkan karbon

tertemplat MOF memiliki kinerja yang lebih baik sebagai adsorben zat warna. Adanya

atom nitrogen dan kobalt dalam matriks MOF memiliki peranan penting dalam

peningkatan nilai kapasitas adsorpsi. Berdasarkan penelitian pendahuluan yang telah

dilakukan, pada penelitian ini akan disintesis ZIF-67 dengan penambahan kitosan

sebagai prekursor pembentukan kobalt-nitrogen-karbon sebagai penyimpan hidrogen.

Keberadaan logam Co dan nitrogen dalam matriks karbon diharapkan dapat meningkatkan

interaksi antara molekul adsorbat sehingga meningkatkan nilai kapasitas penyimpanan

hidrogen.

2.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1) Mendapatkan material kobalt-nitrogen-karbon nanopori dari bahan dasar ZIF-

67 dengan penambahan kitosan yang disintesis melalui metode hidrotermal

serta menentukan karakteristik padatan hasil sintesis dari hasil analisis dengan

XRD, FTIR, SEM/EDX dan adsorpsi-desorpsi nitrogen.

2) Menentukan kapasitas penyimpanan kobalt-nitrogen-karbon nanopori hasil

sintesis terhadap penyimpanan hidrogen.

3) Menerapkan daur ulang adsorben untuk proses adsorpsi selanjutnya.

Page 9: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

6

Penelitian yang diusulkan ini sesuai dengan Roadmap ITS yang tercantum dalam

tabel Road Map Pusat Penelitian Energi Berkelanjutan di bidang Kajian Penyimpan

hidrogen bertipe adsorber dan hibrida logam.

2.4 Urgensi Penelitian

Penelitian ini memberikan alternatif permasalahan selama proses penyimpan

hidrogen. Metode penyimpanan dalam material padat berpori dijadikan metode yang

efektif untuk menyimpan hidrogen dalam jumlah yang banyak, mudah, tidak memerlukan

energi yang tinggi dan tingkat keamanan yang tinggi. Selain itu, kondisi pengoprasian

metode ini cukup mudah dan dapat digunakan berkali-kali. Keterbaruan yang ditawarkan

dari penelitian ini adalah karbonisasi secara langsung MOF untuk mempersiapkan karbon

dengan porositas yang tinggi dan sangat teratur dalam struktur karbonnya dengan

persebaran situs logam tak jenuh sesuai dengan jenis MOF yang digunakan pada

permukaan karbon. Hasil penelitian ini berkontribusi pada bidang pengembangan fuel cell

dan produksi hidrogen sebagai bakar.

2.5 Target Luaran

2.5.1 Teori

Kegiatan penelitian ini merupakan riset dasar yang mendukung pengembangan

material penyimpan hidrogen bertipe adsorber berbasis logam dan karbon. Dari penelitian

ini akan dihasilkan teori baru tentang metoda preparasi dan karakterisasi material baru

kobalt-nitrogen-karbon yang diturunkan dari ZIF-67, serta kinerjanya sebagai penyimpan

hidrogen.

2.5.2 Publikasi

Luaran utama yang akan dihasilkan adalah publikasi pada jurnal internasional

terindeks, Ceramics Silikaty (Q2). Selain itu, luaran kegiatan sesuai yang dijanjikan,

tercantum pada tabel berikut.

Page 10: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

7

No. Luaran kegiatan penelitian Target Luaran, Jumlah

1. Seminar nasional/internasional 2

2. Jurnal nasional terakreditasi atau non-akreditasi 1

3. Jurnal internasional terindeks scopus Q2 1

4. Meluluskan mahasiswa S-1 dan S2 2

5. Draft Buku Ajar 1

6. Draft Paten 1

Page 11: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

8

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

3.1 Hidrogen

Energi hidrogen merupakan sumber energi yang tidak terbatas sehingga mampu

menggantikan penggunaan bahan bakar fosil saat ini. Selain itu, energi hidrogen juga

merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena hanya mengemisi uap air [19].

Pada persamaan reaksi 3.1, terlihat bahwa gas hidrogen murni yang dibakar menggunakan

gas oksigen (O2) hanya menghasilkan uap air (H2O) yang tidak bersifat sebagai polutan

dan ramah lingkungan.

H2(g) + ½O2(g) → H2O(l) ΔH25°C = -285,8 kJ/mol (3.1)

Berdasarkan alasan inilah, gas hidrogen disebut sebagai bahan bakar bersih (clean fuel),

ramah lingkungan dan merupakan sumber energi ideal bila dibandingkan dengan bahan

bakar fosil konvensional. Selain itu, hidrogen dianggap sebagai energi yang menjanjikan

karena memiliki densitas energi yang tinggi perunit massanya (33 Wh/kg) dan nilai

kalornya tiga kali lebih besar dibandingkan bensin. Hal ini menyebabkan konsumsi

hidrogen yang lebih sedikit untuk mendapatkan besar energi yang sama dengan bahan

bakar minyak [20].

Manfaat penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar baik dari segi penggunaan

maupun lingkungan memiliki kelebihan dibandingkan dengan energi dari bahan bakar

minyak. Disisi lain masih terdapat tantangan ilmiah yang harus diatasi sebelum teknologi

hidrogen ini dapat diimplementasikan sebagai energi alternatif yang ramah lingkungan.

Proses penyimpanan hidrogen menjadi masalah utama yang harus dibenahi agar teknologi

sel bahan bakar hidrogen dapat diimplementasikan.

3.2 Metode untuk Penyimpanan Hidrogen

Berbagai metode penyimpanan hidrogen yang telah ditlieti, meliputi metode

penyimpanan hidrogen dalam tangki gas bertekanan tinggi, hidrogen cair, elektrosorpsi,

penyimpanan secara kemisorpsi dengan penggunaan hidrida logam (interkalasi hidrogen)

atau komplek hidrida [21], maupun penyimpanan hidrogen secara fisisorpsi pada material

berpori dengan luas permukaan dan volume pori. Beberapa metode penyimpanan hidrogen

memiliki karakteristik penyimpanan yang berbeda seperti tertera pada Tabel 3.1.

Menurut Kang dkk. [22] belum ada dari metode diatas yang benar-benar

memenuhi semua kriteria untuk dapat mencapai jumlah hidrogen yang sesuai dengan

Page 12: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

9

standar yang dibutuhkan untuk keperluan transportasi. Namun, penggunaan fisisorpsi

hidrogen pada material berpori adalah salah satu metode yang dipertimbangkan untuk

beberapa aplikasi seperti bahan bakar kendaraan. Kelebihan dari metode ini adalah

penyimpanan dalam jumlah besar hidrogen pada suhu dekat-ambien dan aman tekanan.

Tabel 3. 1 Kondisi operasional pada beberapa jenis teknologi penyimpan hidrogen [23]

Metode Contoh Kapasitas

H2 (%b)

T

(oC)

P

(bar) Keterangan

Gas Terkompresi

CGH2 < 6 25 350 –

700

Kapasitas volumetrik

rendah

Cairan

LH2 Bergantung

ukuran

-250 1 Energi yang digunakan

besar

Hidrida Logam-

Temperatur Rendah

Tin < Tout

LaNi5H4 < 2 < 150 1 – 10 Kapasitas gravimetrik

rendah

Hidrida Logam-

Temperatur Tinggi

Tin > Tout

MgH2 3 – 7,6 > 300 0,1 –

10

Kinetika lambat

Hidrida Kompleks

NaAlH4

LiBH4

NH3BH3

5 – 18,4 > 200 1 – 10 Reversibilitas rendah

Cairan Organik

Amonia

Metanol

6 – 17,6 > 300 1 Membutuhkan pengolah

bahan bakar

Adsorpsi Gas-Padat

Karbon

CNT

MOF

< 1% pada 25 oC

< 25 0,1 –

70

Suhu& temperatur ruang,

kapasitas masih rendah

Page 13: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

10

3.3 Material Berpori untuk Adsorpsi Hidrogen

Penyimpanan gas hidrogen pada material berpori berdasarkan atas prinsip

fisisorpsi. Fisisorpsi merupakan mekanisme penyerapan molekul-molekul hidrogen pada

permukaan material pengadsorp yang terjadi secara reversibel. Material pengadsorp

berperan sebagai adsorben, sedangkan hidrogen berperan sebagai adsorbat. Skematik

pengisian pori adsorben oleh molekul adsorbat terbagi menjadi tiga tahap seperti tertera

pada Gambar 3.1

Pada skematik dibawah, proses penyimpanan molekul adsorbat pada adsorben

diawali dengan pembukaan pori adsorben akibat pemanasan pada suhu tinggi. Kemudian

setelah adsorben dengan adsorbat saling kontak, terjadi difusi pada permukaan adsorben.

Tahap berikutnya terjadi migrasi kedalam pori adsorben yang dilanjutkan dengan adanya

pembentukan monolayer adsorbat.

Beberapa penelitian sebelumnya telah mengembangkan material berpori untuk

penyimpanan hidrogen, seperti dijelaskan pada Tabel 3.2. Material MOF memiliki jenis

adsorpsi kimia, sedangkan karbon dan zeolit termasuk ke dalam jenis adsorpsi fisika. Saat

terjadi adsorpsi fisika dalam material karbon dan zeolit, suhu serta tekanan yang digunakan

relatif rendah dan hidrogen yang teradsorp juga lebih banyak. Adsorpsi secara kimia relatif

membutuhkan tekanan sangat tinggi agar H2 dapat teradsorpsi lebih banyak seperti dalam

material MOF, tetapi ketika adsorpsi kimia menggunakan tekanan relatif rendah

kemampuan adsorpsi akan menurun adsorbat. Selain itu, adsorpsi kimia membutuhkan

energi tinggi saat desorpsi karena terjadi ikatan kimia antara hidrogen dan material,

sehingga hidrogen akan sulit dilepaskan kembali dari material penangkap H2 .

Gambar 3. 1 Skematik pengisian pori adsorben oleh molekul

Berdasarkan Tabel 3.2, zeolit memiliki kapasitas adsorpsi paling besar

dibandingkan dengan yang lain. Sementara itu, karbon memiliki kapasitas yang lebih kecil.

Meskipun kapasitas adsorpsi karbon lebih kecil dibandingkan dengan MOF, proses

Page 14: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

11

desorpsi pada karbon lebih mudah dilakukan. Disamping itu, karbon memiliki luas

permukaan yang besar untuk digunakan sebagai adsorben. Oleh karena itu, pada penelitian

ini digunakan gabungan zeolit dan karbon untuk adsorpsi gas hidrogen.

Tabel 3. 2 Material Berpori untuk Adsorpsi Gas Hidrogen

Material

Jenis

Adsorpsi

Diameter

Pori (nm)

Volume

Pori

(cm3/g)

Kapasitas

Adsorpsi

(% berat)

Suhu

Adsorpsi

(oC)

Tekanan

Adsorpsi

(Bar)

Pustaka

Zeolit

Zeolit

(Na,

Mg)Y

Fisika 0,74 0,31 4,5 -196 1 [24]

Zeolit

NaX Fisika 0,41 0,27 2,5 25 1 [25]

Karbon

Karbon

Aktif Fisika <0,7 0,285 0,1 26 10

[26] Karbon

Nanofiber Fisika <0,7 0,590 0,02 26 10

MOF MOF-5 Kimia 0,59 0,31 0,92 25 1,1 [27]

3.4 Zeolitic Imidazolate Framework-67 (ZIF-67)

Zeolitic Imidazolate Framework-67 (ZIF-67) merupakan salah satu bagian dari MOF

dan sub kelompok dari ZIF. Material dengan rumus molekul (Co(C4H5N2)2) ini merupakan

isostruktural dari ZIF-8 dan dibentuk dari kation Co2+ dan ligan anion 2-metilimidazol

(MIM) sebagai penghubung yang menghasilkan topologi sodalit (SOD) yang dapat dilihat

pada Gambar 3.2. Topologi SOD ZIF-67 dibentuk oleh cincin segi empat atau enam dari

klaster CoN4 (Gambar 3.3) yang memiliki ukuran pori dengan diameter rongga internal

11,6 Å yang dihubungkan dengan jendela pori kecil 3,4 Å, space group kubus (I-43m)

dengan dimensi unit sel 16,9689 Å [28]. Selain itu, ZIF-67 memiliki stabilitas termal

hingga 450 °C, luas permukaan secara BET 1296 m2/g dan volume mikropori 0,55 cm3/g

[15].

Gambar 3.2 Topologi Sodalit dari ZIF-67 (Zhang dkk., 2015)[29]

Page 15: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

12

ZIF-67 disintesis dari prekursor Cu dan ligan organik metil imidazol. Berbagai

parameter dapat mempengaruhi karakteristik material diantaranya rasio prekursor, pelarut,

sumber logam yang digunakan, penambahan aditif TEA, lama pengadukan dan perlakuan

sintesis [15]. Parameter kondisi sintesis ZIF-67 berdasarkan penelitian sebelunya dapat

dilihat pada Tabel 3.2. Beberapa penelitian telah melaporkan sintesis ZIF-67 dalam pelarut

metanol pada suhu ruang (Zhang dkk., 2016)[30]. Metanol merupakan pelarut organik

yang dapat mencemari lingkungan. Upaya sintesis green chemistry telah dikembangkan

untuk melakukan sintesis ZIF-67 pada pelarut air. Peneliti telah melaporkan keberhasilan

sintesis ZIF-67 dalam pelarut air pada suhu ruang menggunakan Cobalt nitrat sebagai

sumber logam. Selain itu, Gross dkk. [31] telah melaporkan bahwa penambahan aditif

trimetil amina (TEA) dapat mengurangi rasio penggunakan prekursor sehingga sintesis

ZIF-67 lebih efisien untuk menekan biaya sintesis skala besar. Namun jumlah penambahan

TEA yang terlalu banyak akan menghasilkan material yang beraglomerasi, sebagai

dampaknya kristanilitas pada difraktogram XRD akan mengalami penurunan [32].

Gambar 3.3 Skema pembentukan Karbon tertemplat MOF [5]

3.5 Karbon tertemplat MOF

Beberapa tahun terakhir, MOF telah banyak dilaporkan sebagai templat atau

sumber karbon untuk preparasi karbon nanopori. Material berbasis karbon, yang berasal

dari karbonisasi MOF menawarkan banyak keuntungan: (i) sifat struktural dan fisikokimia

yang dapat diatur dan (ii) proses modifikasi pra atau pasca sintesis yang mudah dari MOF

murni dan MOF hasil karbonisasi sehingga mudah mendapatkan material yang sesuai

dengan sifat yang ditargetkan [12]. Penggunaan prekursor MOF yang memiliki variasi

struktur, kristalinitas, keseragaman dan ukuran pori sebagai templat dapat melalui beberpa

MOF MOF Komposit Karbon Nanopori

Page 16: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

13

teknik, yaitu karbonisasi dalam atmosfer udara dan karbonisasi dalam atmosfer nitrogen.

Karbonisasi MOF dalam atmosfer udara mampu menghasilkan material multi logam

oksida, logam/karbon, dan logam/logam oksida sesuai dengan sumber logam pada MOF

prekursor yang digunakan sedangkan pirolisis MOF dalam atmosfer nitrogen mampu

menghasilkan beberapa kemungkinanan diantaranya: terbentuknya oksida logam/ karbon,

logam-logam oksida-karbon, dan karbon nanopori [5]. Dalam kedua metode tersebut, suhu

merupakan salah satu faktor yang sangat berpengaruh terhadap struktur, karakteristik luas

permukaan dan sifat kimia material yang dihasilkan. Selain penggunaan prekursor MOF

murni, MOF komposit dengan penambahan fungsional tertentu serta material yang kaya

nitrogen juga telah banyak dipelajari menggunakan metode pirolisis suhu tinggi [33].

Skema MOF sebagai templat karbon nanopori dapat dilihat pada Gambar 3.3

Karbonisasi ZIF berbasis atom Zn untuk membentuk karbon nanopori telah

banyak dilaporkan. Keberadaan oksida logam dan logam pada MOF berbasis Zn mudah

dihilangkan karena titik leburnya yang tidak terlalu tinggi [12]. ZIF berbasis atom Co juga

telah banyak dilaporkan dalam pirolisis karbon, karena atom Co hasil pirolisis pada suhu

tinggi mampu bertindak sebagai katalis dan membentuk ikatan secara kimia dengan

material lain sehingga mampu meningkatkan kinerja dalam aplikasi tertentu [34].

Selanjutnya Hao dkk. [35] telah malaporkan bahwa nanopartikel Co yang terbentuk selama

proses karbonisasi memiliki sifat magnetisasi yang cukup baik untuk meningkatkan

kinerjanya sebagai adsorben. Semakin tinggi suhu karbonasi yang dilakukan, sifat

magnetisasi Co yang terbentuk akan semakin kuat. Namun pada suhu lebih dari 800 ˚C

dapat merusak struktur kerangka ZIF-67 yang berpengaruh terhadap kinerjanya sebagai

adsorben. Selain iitu, pengembangan MOF biner (ZIF-67/ZIF-8) sebagai templat karbon

juga telah dilaporkan oleh Zhang dkk. [36].

3.6 Penelitian Sebelumnya

Pada penelitian kami sebelumnya, karbon telah berhasil disiapkan dari templat

ZSM-5 dengan penambahan logam Ni sebagai kandidat material penyimpan hidrogen.

Hasil penelitian telah dipublikasikan pada Indonesian Journals of Chemistry (Q3) dengan

judul ”Impregnation of Nickel on Mesoporous ZSM-5 Templated Carbons as Candidate

Material for Hydrogen Storage” Indones. J. Chem. tahun 2017, Vol. 17 No. 1. Gambar 3.4

menunjukkan difraktogram dari karbon amorf yang disintesis (ZMC) dan karbon Ni-ZMC

setelah ZMC diiimpregnasi dengan Ni. Difraktogram dari karbon ZMC menunjukkan

Page 17: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

14

bahwa ada tumpukan yang berpusat di 2θ sekitar 25 ° dan 43 °. Tumpukan ini menandai

wilayah difraksi [002] dengan puncak yang melebar di 2θ sekitar 25 ° dan wilayah difraksi

[001] di sekitar 2θ = 43°. Puncak melebar di wilayah [002] adalah karbon grafitik khas

denga nilai jarak interlayer sebesar 0,342 nm, yang lebih besar jika dibandingkan dengan

nilai jarak interlayer dari grafit ketika sedang dipotong, yaitu 0,335 nm. Karbon grafit

terbentuk karena sejumlah turunan sukrosa yang mengalami kondensasi sendiri terletak di

sisi luar misel tempel ZSM-5, yang kemudian disimpan pada templat lapisan eksternal

selama seluruh proses karbonisasi. Kondisi ini menyebabkan pembentukan struktur karbon

yang tidak dapat mereplikasi templat ZSM-5 dan memiliki bentuk acak [37].

Gambar 3.4 Difraktogram XRD (a) ZMC, (b) Ni/ZMC-5, (c) Ni/ZMC-15 dan (d) Ni/ZMC-

25

Tabel 3.3 menunjukkan data kapasitas adsorpsi gas H2 pada kondisi normal untuk semua

sampel karbon. Kemampuan karbon ZMC untuk menyimpan H2 secara eksperimental

memberikan nilai 2,18% massa, sedangkan menurut perhitungan, nilai yang ditemukan

adalah 2,07% massa pada kondisi suhu rendah (22 Kelvin atau 1 bar). Uji penyimpanan

untuk gas H2 material Ni/ZMC-5, Ni/ZMC-15 dan Ni/ZMC-25 masing-masing masing-

masing memberikan hasil 0,36, 0,63 dan 0,65% dari massa. Semakin banyak Ni dimuat

pada karbon ZMC, semakin banyak efek yang dimilikinya menuju kapasitas adsorpsi gas

H2.

Selain itu, karbon nanopori berhasil dipreparasi menggunakan templat MOF-5

dengan suhu karbonasi sebesar 550 C dan 900 C. Pola difraktogram karbon bertemplat

MOF-5 sebelum dan sesudah aktivasi ditunjukkan pada Gambar 3.5 yang menunjukkan

adanya pola difrakcsi amorf pada 2θ antara 5 dan 30º, yang merupakan puncak

Page 18: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

15

karakteristik untuk material karbon dan puncak karakteristik ZnO pada 2θ = 31,81º;

34,49º; 36,21º dengan intensitas tinggi serta 2θ = 47,48º dengan intensitas sedang. Hal ini

menunjukkan bahwa MOF-5 telah terdekomposisi menjadi ZnO dan material karbon

seperti penelitian yang dilaporkan oleh Jiang dkk. [38]. Menurut Liu dkk. [39] logam Zn

akan mendidih pada suhu 908 ᴼC, sehingga saat suhu karbonasi yang digunakan kurang

dari 908 ᴼC maka terdapat fase ZnO pada karbon berpori bertemplat MOF-5. Semakin

tinggi suhu karbonasi, maka intensitas peak karakteristik ZnO semakin menurun. MOF-5

sesudah diaktivasi sama dengan pola difraktogram karbon sebelum diaktivasi. Kesamaan

pola difraksi ini dapat mengindikasikan bahwa karbon bertemplat MOF-5 sebelum dan

sesudah diaktivasi memiliki struktur yang sama yaitu karbon dan ZnO sesuai dengan

penelitian sebelumnya [40].

Tabel 3.3 Karakteristik pori dan hasil kinerja

Material SBET (m2/g) Volume Pori (cm3/g) Penyimpanan H2 (% berat)

ZMC 910,458 0,713 2,124

Ni/ZMC-5 833,853 0,602 0,331

Ni/ZMC-15 737,075 0,544 0,633

Ni/ZMC-25 563,973 0,497 0,649

Gambar 3.5 Difraktogram XRD Karbon tertemplat MOF-5

Hasil adsorpsi hidrogen ditunjukkan pada Tabel 3.4 yang menunjukkan bahwa

proses karbonasi dan aktivasi dapat meningkatkan adsorpsi hidrogen. Mula-mula padatan

MOF-5 (140-12) memiliki adsorpsi hidrogen 0,48% namun setelah dijadikan karbon

Page 19: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

16

bertemplat, C-MOF-5-550°C memiliki adsorpsi hidrogen 0,76% sedangkan C-MOF-5-

900°C 0,96%. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu karbonasi karbon, maka

adsorpsi hidrogen juga meningkat. Hasil ini mungkin disebabkan oleh peningkatan luas

permukaan dan volume pori pada karbon. Menurut Juan dkk. [7] kapasitas penyimpanan

hidrogen berbanding lurus dengan luas permukaan dan volume pori, karena adsorpsi

hidrogen pada material berpori terjadi secara fisisorpsi dimana mekanisme yang terjadi

adalah pengisian hidrogen pada pori diikuti oleh pembentukan lapisan-lapisan adsorpsi

lainnya. Peningkatan adsorpsi hidrogen pada karbon bertemplat MOF-5 mungkin juga

disebabkan adanya Zn dan ZnO pada karbon. Menurut Chen dkk. [41] ikatan antara

senyawa hidrogen dengan logam transisi (seperti Zn) dapat mengakibatkan ikatan antara

hidrogen (H-H) tidak stabil, sehingga ikatan antara H-H mudah putus dan menghasilkan

atom H yang dapat masuk dalam pori-pori karbon. Hal ini menyebabkan kapasitas

penyimpanan hidrogen pada karbon meningkat.

Tabel 3. 4 Karakteristik pori dan kinerja adsorpsi H2 pada material karbon tertemplat

MOF-5

Sampel Luas Permukaan

(m2/g)

Diameter

Pori (nm)

Volume Pori

(cm3/g)

Adsorpsi H2

(%)

MOF-5 (140-12) 7,258 1,309 0,047 0,48

C-MOF-5-550°C 89,560 3,08 0,138 0,76

C-MOF-5-900°C 93,949 2,87 0,135 0,96

AC-MOF-5-550°C 74,536 2,87 0,107 1,18

AC-MOF-5-900°C 73,136 3,51 0,129 1,24

2.7 Kesesuaian dengan Roadmap Penelitian

Bagan alur (fish bone) roadmap penelitian jangka panjang terkait pengembangan

material karbon berbasis Metal Organic Framework sebagai adsorben yang disintesis

secara in-situ melalui satu tahapan reaksi ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Penelitian terkait material penyimpan energi merupakan roadmap dari penelitian

jangka panjang Laboratorium Kimia Material dan Energi (KME). Terdapat 4 topik utama

yang dikembangkan oleh Lab. KME diantaranya: (1) Peningkatan efisiensi bahan bakar

fosil, (2) Material pengganti bahan bakar fosil, (3) Pengembangan material maju dan (4)

Material untuk infrastruktur dan kelestarian lingkungan. Dalam lab KME ini, pengusul

terlibat dalam bidang pengembangan material pengganti bahan bakar fosil dan

pengembanagn material maju (Poin 2 dan 3), khususnya pengembangan material

sebagai penyimpan hidrogen berbahan oksida logam dan karbon. Penelitian yang

Page 20: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

17

diusulkan ini sesuai dengan Roadmap ITS yang tercantum dalam tabel Road Map Pusat

Penelitian Energi Berkelanjutan di bidang Kajian Penyimpan hidrogen bertipe

adsorber dan hibrida logam.

Gambar 3.6 Fishbone tahapan penelitian terkait material karbon berbasis MOF sebagai

penyimpan H2

• Sintesis Ni-ZSM-5 sebagai

template karbon sebagai H2

storage

• Telah dipublikasikan pada

Indones. J. Chem., 2017, 17

(1) Scopus Q3

• Preparasi karbon

tertemplate MOF-5 sebagai

H2 stoorage

• Under review pada

Journals of Water process

Engineering

• Preparasi Nitrogen-karbon

berpori tertemplate ZIF-

8/Kitosan

• Didanai pada Penelitian

Laboratorium 2018

• Preparasi karbon ZIF-

67/Kitosan sebagai

adsorben zat warna

batik

• Didanai pada

Penelitian Magister

• Preparasi kobalt-nitrogen-

karbon nanopori sebagai

penyimpan hidrogen

• Sintesis ZIF-67 sebagai

adsorben zat warna

• Telah dipublikasikan

pada book chapter

mesoporous materials

2019

Page 21: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

18

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Alat dan bahan

4.1.1 Alat

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah botol pereaksi, pipet ukur,

gelas beker, erlenmeyer, spatula, botol timbang, oven, desikator, pengaduk magnetik, bola

hisap, hot plate, sentrifuge, timbangan analitik dan furnace tubular. Peralatan

instrumentasi untuk karakterisasi hasil sintesis adalah X-Ray Diffraction (XRD, XPert

MPD), Spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR, 8400S Shimadzu), Scanning

Electron Microscopy (SEM, EDAX advanced microanalysis solutions), Quantachrome

NovaWin Gas Sorption Instrument, Thermal Gravimetric Analysis (TGA, Perkin Elmer

Pyris 1 Analizer), dan Spektrofotometer UV-Vis (Thermo Scientific GENESIS 10S).

4.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah padatan kobalt klorida

heksahidrat (CoCl2.6H2O, Sigma Aldrich, 99%), 2-metilimidazol (C4H6N2, Sigma Aldrich,

99%), aqua DM, trietilamina (TEA), metanol (MeOH, Merck 99,8%), Kitosan (Cv. Chi

Multiguna, Pharmaceutical Grade, Ukuran partikel 300 mesh, derajat deasetilasi 94%) dan

tabung H2.

4.2 Prosedur Penelitian

4.2.1 Sintesis ZIF-67

Metode sintesis ZIF-67 didasarkan atas penelitian yang telah dilaporkan oleh

Ediati et al., 2019 dengan sedikit modifikasi [42]. ZIF-67 disintesis dengan rasio

logam:ligan sebesar 1:12. Sintesis ZIF-67 diawali dengan menimbang sebanyak 6,0912 g

2-metilimidazol (MeIM) kemudian dilarutkan dalam 10 aqua DM (Larutan ligan).

Ditambahkan trietilamina (TEA) sebanyak 1 mL dalam larutan ligan dan diaduk selama 30

menit. Larutan logam dibuat dengan melarutkan CoCl2·6H2O sebanyak 1,5228 g dalam 20

mL aqua DM dan diaduk selama 30 menit. Selanjutnya larutan ligan dicampur dengan

larutan ligan secara perlahan dalam botol “Duran” dan diaduk dengan pengaduk magnetik

selama 2 jam hingga larutan homogen. Campuran hasil reaksi didiamkan pada suhu kamar

selama 24 jam. Selanjutnya, campuran dipisahkan menggunakan sentrifugasi dengan

kecepatan 5000 rpm dengan waktu 20 menit. Padatan yang dihasilkan didekantasi dan

dicuci dengan perendaman dalam 25 mL aqua DM sebanyak tiga kali kemudian dicuci

kembali dengan perendaman dalam 25 mL metanol sebanyak tiga kali setiap 24 jam.

Page 22: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

19

Padatan yang sudah dicuci kemudian dikeringkan dengan oven pada temperatur 120 °C

selama 12 jam. Padatan yang terbentuk didinginkan dan dibiarkan pada temperatur ruang.

Hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, SEM-EDX, adsorpsi-desorpsi

nitrogen, dan TGA. Padatan yang dihasilkan dinotasikan sebagai ZIF-67.

4.2.2 Sintesis ZIF-67 dalam Pelarut Asam Asetat

Prosedur sintesis ZIF-67 dalam pelarut asam asetat sama dengan sintesis ZIF-67

dalam pelarut air. ZIF-67 dalam pelarut asam asetat disintesis dengan rasio logam:ligan

sebesar 1:10. Sebanyak 6 g 2-metilimidazol (MeIM) dilarutkan dalam 10 mL aqua DM

dan 5 mL trietilamina (TEA). Campuran diaduk hingga homogen selama 30 menit. Dalam

wadah berbeda, sebanyak 1,736 g CoCl2·6H2O dilarutkan dalam 20 mL asam aset 2%.

Selanjutnya larutan ligan dicampur dengan larutan ligan secara perlahan dalam botol

“Duran” dan diaduk dengan pengaduk magnetik selama 2 jam hingga larutan homogen.

Campuran hasil reaksi didiamkan pada suhu kamar selama 24 jam. Proses selanjutnya

mengikuti prosedur sintesis ZIF-67. Padatan hasil sintesis dalam pelarut asam asetat 2%

dinotasikan sebagai ZIF-67Ac.

4.2.3 Sintesis Komposit ZIF-67/Kitosan

Sintesis komposit ZIF-67/Kitosan diawali dengan melarutkan 6,0912 g 2-

metilimidazol (MeIM) dalam 10 mL aqua DM. Larutan ligan tersebut kemudian

ditambahkan 1 mL trietilamina (TEA) dan diaduk selama 30 menit. Dalam wadah lain,

larutan kitosan dibuat dengan melarutkan sebanyak 0,5 g atau 1 g kitosan dalam 15 mL

asam asetat 2%. Kemudian sebanyak 1,5228 g CoCl2·6H2O dilarutkan dalam 5 mL asam

asetat 2% dan dicampur dengan larutan kitosan selama 30 menit pengadukkan. Setelah

homogen, larutan ligan ditambahkan dalam campuran logam dan kitosan secara perlahan

dan diaduk selama 2 jam. Proses selanjutnya mengikuti prosedur sintesis ZIF-67. Padatan

hasil sintesis dinotasikan sebagai ZIF-67/Kit0.5 dan ZIF-67/Kit1.0.

4.2.4 Preparasi Kobalt-Nitrogen-Karbon

Kobalt-Nitrogen-Karbon dipreparasi menggunakan templat ZIF-67 hasil sintesis.

Semua material hasil sintesis (ZIF-67, ZIF-67Ac, ZIF-67/Kit0.5 dan ZIF-67/Kit1.0)

dikarbonisasi pada suhu 800 °C selama 4 jam dengan laju pemanasan 5 °/menit dibawah

atmosfer nitrogen. Padatan hasil karbonisasi selanjutnya dinotasikan sebagai Co-N-C, Co-

N-C Ac, Co-N-C kit0.5, Co-N-C Kit1.0. Sebagai pembanding, kitosan juga dikarbonisasi

pada kondisi yang sama tanpa perlakuan awal.

Page 23: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

20

4.2.5 Penggujian Kapasitas Penyimpan Hidrogen

Pengujian kapasitas penyimpanan hidrogen dilakukan pada cuplikan matterial

hasil sintesis. Sampel diambil ±1 gram lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C

selama 2 jam. Cuplikan kemudian didinginkan hingga suhu ruang dan disimpan dalam

desikator untuk proses sterilisasi.

Untuk menguji kapasitas penyimpanan hidrogen, cuplikan yang telah dikeringkan

diambil 0,5 gram untuk masing-masing pengukuran dan diletakkan di dalam reaktor baja

(stainless chamber) yang telah steril. Sebelum dilakukan proses adsorpsi dan desorpsi,

sampel terlebih dahulu didegass pada suhu 350°C selama 3 jam (laju kenaikan panas 3°C)

dengan bantuan pompa vakum. Furnace tubular kemudian dimatikan dan dibiarkan hingga

suhu sistem mencapai suhu ruang. Aliran gas pada saat proses adsorpsi diatur konstan 20

mL/menit dengan mass flow control. Knop tabung gas hidrogen telah dihubungkan dengan

reaktor gelas dibuka hingga gas hidrogen dapat mengalir secara perlahan. Berat sampel

diamati dan dicatat sebagai berat awal (m0) dan perubahan massanya dicatat sampai

tercapai berat konstan. Pengamatan dilakukan terhadap perubahan yang terjadi setiap 1

menit hingga diperoleh berat konstan. Berat yang konstan ini dicatat sebagai berat akhir

setelah adsorpsi (mt). Kapasitas penyimpanan hidrogen dihitung melalui persamaan 4.1.

%H2 = (mt − m0)

m0× 100% (4.1)

Rangkaian alat dari proses degas dan proses adsorpsi H2 dapat dilihat pada Gambar 4.1.

(a)

Page 24: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

21

(b)

Gambar 4.1 Rangkaian reaktor penyimpanan hidrogen ketika (a) proses degassing dan (b)

proses adsorpsi

Page 25: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

22

4.3. Skema Kerja Penelitian

Page 26: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

23

4.4 Deskripsi Uraian Tugas Tenaga Peneliti

Tabel 4. 1 Deskripsi Uraian Tugas Ketua dan Anggota Peneliti

Nama/NIP Keahlian Alokasi Waktu

(Jam/minggu) Uraian Tugas

Prof. Hamzah

Fansuri, Ph.D.

FSAD

Kimia

Anorganik,

Material

Penyimpan

Energi

10 Bertugas sebagai Ketua penelitian,

memimpin penelitian, merancang

dan mengkoordinasikan kerja

dalam sintesis dan karakterisasi

ZIF-67 sebagai prekursor preparasi

kobalt-nitrogen-karbon nanopori

serta ikut pada beberapa kegiatan

proses penelitan

Membahas dan mendiskuskan

permasalahan yang terjadi beserta

penyelesaiannya

Bersama anggota penelitan dan

mahasiswa menyusun artikel

ilmiah, manuskrip publikasi dan

naskah tugas akhir

Nurul Widiastuti,

Ph,D.

FSAD

Kimia Fisik

3 Membantu Ketua dalam

pelaksanaan penelitian dan ikut

berkoordinasi dengan ketua dalam

penyusuan konsep penelitian

tentang separator baterai dan

karakerisasi elektrokimia

Memantau pekerjaan mahasiswa

dalam pelaksnaan penelitian dan

membantu ketu adalam

penyelesaian permsalahan

Membimbing mahasiswa dalam

penulisan naskah tugas akhir dan

publikasi ilmiah

Dr. Triyanda FSAD

Kimia Fisik

5 Membantu Ketua dalam

pelaksanaan penelitian dan ikut

berkoordinasi dengan ketua dalam

penyusuan konsep penelitian

tentang pembuatan membran

Memantau pekerjaan mahasiswa

dalam pelaksnaan penelitian dan

membantu ketu adalam

penyelesaian permsalahan

Page 27: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

24

Membimbing mahasiswa dalam

penulisan naskah tugas akhir dan

publikasi ilmiah

Zahrotul Istiqomah Analis Kimia,

keuangan

Laboran Asisten Monitoring Research in

laboratory pemasangan peralatan

dan setting alat glass

Tabel 3. 2 Deskripsi Uraian Kerja Mahasiswa

Nama/NRP Departemen/

Fakultas Tugas

Lussy R.J.

01211640000046

S1 Kimia/

FSAD

Melakukan eksperimen di laboratorium untuk

melakukan sintesis ZIF-67 dengan variasi

penambahan kitosan dan karakterisasinya.

Rizal Rizqy

Ramdhani

01211640000083

Kimia/ FSAD Melalukan karbonisasi ZIF-67 dan komposit ZIF-

67/Kitosan serta melakukan karakterisasi membran

separator dan uji sifat kimia, fisika dan parameter

kelistrikan lainnya

Membantu penulisan publikasi ilmiah

Naimatul Khoiroh

01211850010009

S2 Kimia/

FSAD

Melakukan pengujian penyimpanan hidrogen kobalt-

nitrogen-karbon

Membantu penulisan publikasi ilmiah

Page 28: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

25

BAB V

JADWAL

Program

Bulan ke-

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Studi literatur

Persiapan Alat dan Bahan Sintesis ZIF-67 dalam pelarut air

dan asam asetat 2% Karakterisasi ZIF-67 yang disintesis

meliputi Luas permukaan dan pori,

XRD, FTIR

Sintesis komposit ZIF-67/Kitosan Karakterisasi Fisisorpsi N2, XRD,

FTIR, SEM-EDX dan DTA-TGA

Karbonsisasi material hasil sintesis

Karakterisasi materil karbon dengan

Raman, Fisisorpsi N2, XRD, FTIR,

SEM-EDX dan DTA-TGA

Pengujian penyimpanan hidrogen

pada material hasil sintesis I

Pengujian penyimpanan hidrogen

pada material hasil sintesis II Pengolahan data karakterisasi dan

aaplikasi

Pembuatan Laporan

Publikasi ilmiah

Page 29: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

26

Anggaran Biaya

1. Bahan Habis

Item Bahan Volume Satuan Harga Satuan

Total (Rp) (Rp)

Co(NO3)2.3H2O 500 g 1 1,600,000 1,600,000

N,N'-dimetilformamid 500 mL 1 1,500,000 1,500,000

Trietilamin 500 mL 1 1,500,000 1,500,000

2-metilimidazole 250 g 1 1,500,000 1,500,000

Nano Kitosan 250 g 1 1,500,000 1,500,000

Aquabidest 1 lt 50 15,000 750,000

Asam asetat glacial 500 mL 1 1,000,000 1,000,000

Kertas saring 1 box 1 250,000 250,000

Metanol 2.5 L 1 500,000 500,000

Methylene Blue 25 g 1 500,000 500,000

Botol Vial Duran 50 mL 10 40,000 400,000

Botol Vial Duran 100 mL 10 50,000 500,000

Nitrogen UHP Cyl 3 500,000 1,500,000

Gas Hidrogen Cyl 1 1,500,000 1,500,000

Sub Total (Rp) 14,500,000

2. Peralatan Penunjang

Item Barang Volume Satuan Harga Satuan

Total (Rp) (Rp)

XRD 10 100,000 1,000,000

FTIR 10 100,000 1,000,000

SEM/EDX 5 500,000 2,500,000

Adsorpsi nitrogen 5 500,000 2,500,000

TEM 3 1,000,000 3,000,000

FESEM 3 1,000,000 3,000,000

RAMAN 3 1,000,000 3,000,000

Sub Total (Rp) 16,000,000

3. Perjalanan

Item Perjalanan Volume Satuan Biaya Satuan

Total (Rp) (Rp)

Yogyakarta/Bandung 2 2,000,000 4,000,000

Lokal surabaya 3 200,000 600,000

Page 30: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

27

Sub Total (Rp) 4,600,000

4. Honorarium

Item Honor Volume Satuan Honor Satuan

Total (Rp) (Rp)

1. Zahrotul

Istiqomah 1 8 300,000 2,400,000

Pembantu Peneliti

Sub Total (Rp) 2,400,000

5. Lain - lain

Item Lain - lain Volume Satuan Biaya Satuan

Total (Rp) (Rp)

Seminar/Publikasi 1 7,500,000 7,500,000

Paten 1 5,000,000 5,000,000

Sub Total (Rp) 12,500,000

Total Keseluruhan (Rp) 50,000,000

Page 31: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

28

DAFTAR PUSTAKA

[1] Y.H. Hu, L. Zhang, Hydrogen storage in metal-organic frameworks, Adv. Mater. 22

(2010) 117–130. doi:10.1002/adma.200902096.

[2] H.F. Greer, Y. Liu, A. Greenaway, P.A. Wright, W. Zhou, Synthesis and Formation

Mechanism of Textured MOF-5, Cryst. Growth Des. 16 (2016) 2104–2111.

doi:10.1021/acs.cgd.5b01785.

[3] B. Liu, H. Shioyama, T. Akita, Q. Xu, Metal-organic framework as a template for porous

carbon synthesis, J. Am. Chem. Soc. 130 (2008) 5390–5391. doi:10.1021/ja7106146.

[4] X.-W. Liu, T.-J. Sun, J.-L. Hu, S.-D. Wang, Composites of metal–organic frameworks and

carbon-based materials: preparations, functionalities and applications, J. Mater. Chem. A.

4 (2016) 3584–3616. doi:10.1039/C5TA09924B.

[5] W. Chaikittisilp, K. Ariga, Y. Yamauchi, A new family of carbon materials: synthesis of

MOF-derived nanoporous carbons and their promising applications, J. Mater. Chem. A. 1

(2013) 14–19. doi:10.1039/C2TA00278G.

[6] J. Yang, Hydrogen storage in Metal Organic Frameworks, (2012) 782–835.

doi:10.1002/adma.200902096.

[7] J. Juan-Juan, J.P. Marco-Lozar, F. Suárez-García, D. Cazorla-Amorós, A. Linares-Solano,

A comparison of hydrogen storage in activated carbons and a metal-organic framework

(MOF-5), Carbon N. Y. 48 (2010) 2906–2909. doi:10.1016/j.carbon.2010.04.025.

[8] D.J. Tranchemontagne, K.S. Park, H. Furukawa, J. Eckert, C.B. Knobler, O.M. Yaghi,

Hydrogen Storage in New Metal − Organic Frameworks, 2 (2012).

[9] J.P. Marco-Lozar, J. Juan-Juan, F. Suárez-García, D. Cazorla-Amorós, A. Linares-Solano,

MOF-5 and activated carbons as adsorbents for gas storage, Int. J. Hydrogen Energy. 37

(2012) 2370–2381. doi:10.1016/j.ijhydene.2011.11.023.

[10] J. Li, S. Cheng, Q. Zhao, P. Long, J. Dong, Synthesis and hydrogen-storage behavior of

metal-organic framework MOF-5, Int. J. Hydrogen Energy. 34 (2009) 1377–1382.

doi:10.1016/j.ijhydene.2008.11.048.

Page 32: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

29

[11] M.P. Suh, H.J. Park, T.K. Prasad, D. Lim, Hydrogen Storage in Metal À Organic

Frameworks, Chem. Rev. 112 (2011) 782–835. doi:10.1002/adma.200902096.

[12] B.N. Bhadra, A. Vinu, C. Serre, S. Hwa, MOF-derived carbonaceous materials enriched

with nitrogen : Preparation and applications in adsorption and catalysis, Mater. Today. 25

(2019) 88–111. doi:10.1016/j.mattod.2018.10.016.

[13] B. Chen, G. Ma, Y. Zhu, Y. Xia, Metal-organic-frameworks derived cobalt embedded in

various carbon structures as bifunctional electrocatalysts for oxygen reduction and

evolution reactions, Sci. Rep. 7 (2017) 1–9. doi:10.1038/s41598-017-05636-y.

[14] J. Wei, Y. Hu, Y. Liang, B. Kong, J. Zhang, J. Song, Q. Bao, G.P. Simon, S.P. Jiang, H.

Wang, Nitrogen-Doped Nanoporous Carbon/Graphene Nano-Sandwiches: Synthesis and

Application for Efficient Oxygen Reduction, Adv. Funct. Mater. 25 (2015) 5768–5777.

doi:10.1002/adfm.201502311.

[15] X. Guo, T. Xing, Y. Lou, J. Chen, Controlling ZIF-67 crystals formation through various

cobalt sources in aqueous solution, J. Solid State Chem. 235 (2016) 107–112.

[16] S. Xu, Y. Lv, X. Zeng, D. Cao, ZIF-derived nitrogen-doped porous carbons as highly

efficient adsorbents for removal of organic compounds from wastewater, Chem. Eng. J.

323 (2017) 502–511. doi:10.1016/j.cej.2017.04.093.

[17] T. Lou, X. Yan, X. Wang, Chitosan coated polyacrylonitrile nanofibrous mat for dye

adsorption, Int. J. Biol. Macromol. 135 (2019) 919–925.

doi:10.1016/j.ijbiomac.2019.06.008.

[18] Y. Wang, X. Dai, Y. Zhan, X. Ding, M. Wang, X. Wang, In situ growth of ZIF-8

nanoparticles on chitosan to form the hybrid nanocomposites for high-efficiency removal

of Congo Red, Int. J. Biol. Macromol. 137 (2019) 77–86.

doi:10.1016/j.ijbiomac.2019.06.195.

[19] H. Fayaz, R. Saidur, N. Razali, F.S. Anuar, A.R. Saleman, M.R. Islam, An overview of

hydrogen as a vehicle fuel, Renew. Sustain. Energy Rev. 16 (2012) 5511–5528.

[20] T.Y. Wei, K.L. Lim, Y.S. Tseng, S.L.I. Chan, A review on the characterization of

hydrogen in hydrogen storage materials, Renew. Sustain. Energy Rev. 79 (2017) 1122–

Page 33: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

30

1133.

[21] K. Hirose, Handbook of hydrogen storage: new materials for future energy storage, John

Wiley & Sons, 2010.

[22] K.Y. Kang, B.I. Lee, J.S. Lee, Hydrogen adsorption on nitrogen-doped carbon xerogels,

Carbon N. Y. 47 (2009) 1171–1180.

[23] T.E. Rufford, Z.H. Zhu, G.Q. Lu, Technology options for onboard hydrogen storage, Dev.

Chem. Eng. Miner. Process. 14 (2006) 85–99.

[24] C.O. Areán, G.T. Palomino, M.R.L. Carayol, Variable temperature FT-IR studies on

hydrogen adsorption on the zeolite (Mg, Na)-Y, Appl. Surf. Sci. 253 (2007) 5701–5704.

[25] M.G. Nijkamp, J. Raaymakers, A.J. Van Dillen, K.P. De Jong, Hydrogen storage using

physisorption–materials demands, Appl. Phys. A. 72 (2001) 619–623.

[26] V. Jiménez, P. Sánchez, J.A. Díaz, J.L. Valverde, A. Romero, Hydrogen storage capacity

on different carbon materials, Chem. Phys. Lett. 485 (2010) 152–155.

[27] P. A., I. D., Mohson, Y. L.S., H. T.L., Beragam produk olahan berbahan dasar mangrove,

(2010) 65.

[28] R. Banerjee, A. Phan, B. Wang, C. Knobler, H. Furukawa, M. O’Keeffe, O.M. Yaghi,

High-Throughput Synthesis of Zeolitic Imidazolate Frameworks and Application to CO 2

Capture, Science (80-. ). 319 (2008) 939–943. doi:10.1126/science.1152516.

[29] D. Zhang, H. Shi, R. Zhang, Z. Zhang, N. Wang, J. Li, B. Yuan, H. Bai, J. Zhang, Quick

synthesis of zeolitic imidazolate framework microflowers with enhanced supercapacitor

and electrocatalytic performances, RSC Adv. 5 (2015) 58772–58776.

doi:10.1039/C5RA08226A.

[30] Z. Zhang, J. Zhang, J. Liu, Z. Xiong, X. Chen, Selective and Competitive Adsorption of

Azo Dyes on the Metal–Organic Framework ZIF-67, Water. Air. Soil Pollut. 227 (2016).

doi:10.1007/s11270-016-3166-7.

[31] A.F. Gross, E. Sherman, J.J. Vajo, Aqueous room temperature synthesis of cobalt and zinc

sodalite zeolitic imidizolate frameworks, Dalt. Trans. 41 (2012) 5458.

Page 34: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

31

doi:10.1039/c2dt30174a.

[32] Y. Li, K. Zhou, M. He, J. Yao, Synthesis of ZIF-8 and ZIF-67 using mixed-base and their

dye adsorption, Microporous Mesoporous Mater. 234 (2016) 287–292.

doi:10.1016/j.micromeso.2016.07.039.

[33] A.O. Abo, E. Naga, S.A. Shaban, F.Y.A. El Kady, Metal organic framework-derived

nitrogen-doped nanoporous carbon as an efficient adsorbent for methyl orange removal

from aqueous solution, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 0 (2018) 1–11.

doi:10.1016/j.jtice.2018.07.044.

[34] W. Ma, N. Wang, Y. Fan, T. Tong, X. Han, Y. Du, Non-radical-dominated catalytic

degradation of bisphenol A by ZIF-67 derived nitrogen-doped carbon nanotubes

frameworks in the presence of peroxymonosulfate, Chem. Eng. J. 336 (2018) 721–731.

doi:10.1016/j.cej.2017.11.164.

[35] L. Hao, C. Wang, Q. Wu, Z. Li, X. Zang, Z. Wang, Metal-organic framework derived

magnetic nanoporous carbon: Novel adsorbent for magnetic solid-phase extraction, Anal.

Chem. 86 (2014) 12199–12205. doi:10.1021/ac5031896.

[36] W. Zhang, X. Yao, S. Zhou, X. Li, L. Li, Z. Yu, L. Gu, ZIF-8/ZIF-67-Derived Co-N x -

Embedded 1D Porous Carbon Nanofibers with Graphitic Carbon-Encased Co

Nanoparticles as an Efficient Bifunctional Electrocatalyst, Small. 14 (2018) 1800423.

doi:10.1002/smll.201800423.

[37] R. Ediati, A. Mukminin, N. Widiastuti, Impregnation Nickel on Mesoporous ZSM-5

Templated Carbons as a Candidate Material for Hydrogen Storage, Indones. J. Chem. 17

(2017) 30–36.

[38] H.-L. Jiang, B. Liu, Y.-Q. Lan, K. Kuratani, T. Akita, H. Shioyama, F. Zong, Q. Xu, From

Metal–Organic Framework to Nanoporous Carbon: Toward a Very High Surface Area and

Hydrogen Uptake, J. Am. Chem. Soc. 133 (2011) 11854–11857. doi:10.1021/ja203184k.

[39] B. Liu, H. Shioyama, H. Jiang, X. Zhang, Q. Xu, Metal-organic framework (MOF) as a

template for syntheses of nanoporous carbons as electrode materials for supercapacitor,

Carbon N. Y. 48 (2010) 456–463. doi:10.1016/j.carbon.2009.09.061.

Page 35: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

32

[40] I.A. Khan, A. Badshah, I. Khan, D. Zhao, M.A. Nadeem, Soft-template carbonization

approach of MOF-5 to mesoporous carbon nanospheres as excellent electrode materials

for supercapacitor, Microporous Mesoporous Mater. 253 (2017) 169–176.

doi:10.1016/j.micromeso.2017.06.049.

[41] C.H. Chen, C.C. Huang, Hydrogen storage by KOH-modified multi-walled carbon

nanotubes, Int. J. Hydrogen Energy. 32 (2007) 237–246.

doi:10.1016/j.ijhydene.2006.03.010.

[42] R. Ediati, P. Elfianuar, E. Santoso, D. Oktavia Sulistiono, M. Nadjib, Synthesis of MCM-

41/ZIF-67 Composite for Enhanced Adsorptive Removal of Methyl Orange in Aqueous

Solution, in: P. Elfianuar (Ed.), Mesoporous Mater. - Prop. Appl., IntechOpen, Rijeka,

2019: hal. Ch. 3. doi:10.5772/intechopen.84691.

Page 36: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

33

LAMPIRAN Lampiran 1 Biodata Ketua

Ketua

a. Nama Lengkap : Prof. Hamzah Fansuri, S.Si, M.Si, Ph.D.

b. Jenis Kelamin : Laki-Laki

c. NIP : 19691017 199412 1 001

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Profesor/ IV b

e. Jabatan Struktural : Dekan

f. Bidang Keahlian : Kimia Anorganik

g. Fakultas/Jurusan : FSAD/Kimia

h. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Arsitektur, Blok J, Perum ITS, Sukolilo, 0315992090

i. Riwayat penelitian/pengabdian :

No. Tahun Judul penelitian

Pendanaan

Ket. Sumber

Jml

(Juta Rp)

Penelitian

1 2019

Preparasi, Karakterisasi Dan Modifikasi Pori

Membran Katalis Serat Berongga Yang

Disiapkan Dengan Metode Inversi Fasa

Penelitian Hibah

Tesis Magister 59,23 Ketua

2 2018-

2020

Pengajian Karakteristik Kimia Dan Fisika Abu

Layang Yang Menjadi Penentu Kekuatan

Mekanik Perekat Gepolimer Abu Layang

PLTU Berbahan Bakar Batubara

PDUPT 439,42 Ketua

Pengabdian Masyarakat

1 2018

Konversi limbah ikan Desa Weru Kecamatan

Paciran Kabupaten Lamongan menjadi gelatin

halal untuk apliksi industri

ITS N/A Anggota

2 2017

Pembuatan kitosan dari kulit udang bagi

masyarakat petani udang di desa

Sunggonlegowo Gresik

ITS N/A Anggota

Publikasi:

No Judul Nama Jurnal/Pertemuan

ilmiah

Waktu dan

Tempat

1.

Syngas production from municipal solid waste with a

reduced tar yield by three-stages of air inlet to a

downdraft gasifier

Fuels 2020

2. Comprehensive Study of Morphological

Modification of Dual-Layer Hollow Fiber Membrane

Arabian Journal for Science

and Engineering 2019

Paten : -

Tugas Akhir/Tesis/Disertasi yang sudah selesai dibimbing :

No Nama Mahasiswa Judul Jenis Tahun

1 Silvana Dwi

Nurherdiana

Preparasi dan karakterisasi membran katalis hollow fiber

NiO/LSCF dan NiO/LSM sebagai katalis pada reaksi

oksidasi parsial metana (OPM)

Disertasi 2019

Page 37: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

34

Lampiran 2 Biodata Anggota 1

a. Nama Lengkap : Nurul Widiastuti, S.Si, M.Si, Ph.D.

b. Jenis Kelamin : Perempuan

c. NIP : 19710425 199412 02 001

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/ IV a

e. Jabatan Struktural : Wakil Rektor 1 ITK

f. Bidang Keahlian : Kimia Fisik

g. Fakultas/Jurusan : FSAD/Kimia

h. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Arsitektur, Blok J, Perum ITS, Sukolilo,

0315992090

i. Riwayat penelitian/pengabdian :

No. Tahun Judul penelitian

Pendanaan

Ket. Sumber

Jml (Juta

Rp)

Penelitian

1 2019

Pengembangan material karbon dan mixed

matrix membrane dengan pengisi komposit

zeolit-karbon untuk aplikasi pemisahan gas

(sebagai ketua)

Penelitian

Magister-

Kemenristek

dikti

60 Ketua

2 2016-

2018

Preparasi, karakterisasi dan fabrikasi

membran berbasis material karbon

bertemplat zeolit untuk aplikasi pemisahan

gas

PMDSU-

Kemenristek

dikti

180 Ketua

Pengabdian Masyarakat

1 2018

Konversi limbah ikan Desa Weru

Kecamatan Paciran Kabupaten Lamongan

menjadi gelatin halal untuk apliksi industri

ITS N/A Anggota

2 2017

Pembuatan kitosan dari kulit udang bagi

masyarakat petani udang di desa

Sunggonlegowo Gresik

ITS N/A Anggota

Publikasi :

No Judul Nama Jurnal/Pertemuan

ilmiah

Waktu dan

Tempat

1. Hydrogen Adsorption Characteristics for Zeolite-Y

Templated Carbon

Indonesian Journal of

Chemistry 2020

2.

Polysulfone mixed matrix hollow fiber membranes

using zeolite templated carbon as a performance

enhancement filler for gas separation

Chemical Engineering

Research and Design 2019

Paten : -

Tugas Akhir/Tesis/Disertasi yang sudah selesai dibimbing :

No Nama

Mahasiswa

Judul Jenis Tahun

1 Triyanda

Gunawan

Development of composite carbon membrane derived

from P84 co-polymide loaded with Zeolite Carbon

Composite (ZCC) and Zeolite Templated Carbon (ZTC)

for Gas Separation

Disertasi 2019

2 Pusfita Sari Pengaruh suhu pirolisis dan Penuaan fisik terhadap

kinerja Pemisahan Gas pada Membran Karbon Serat

Berongga P84/Komposit Zeolit-Karbon (KZK)

Tesis 2019

Page 38: PENELITIAN LABORATORIUM - SIMPel

35

Lampiran 3 Biodata Anggota 2

a. Nama Lengkap : Dr. Triyanda Gunawan, S.Si.

b. Jenis Kelamin : Laki-laki

c. NIP : 1993202011003

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : / /III c

e. Jabatan Struktural :

f. Bidang Keahlian : Kimia Fisik

g. Fakultas/Jurusan : FSAD/Kimia

h. Alamat Rumah dan No. Telp. : Puncak Kertajaya, Sukolilo, Surabaya

i. Riwayat penelitian/pengabdian :

No. Tahun Judul penelitian

Pendanaan

Ket. Sumber

Jml (Juta

Rp)

Penelitian

1 2016-

2018

Preparasi, karakterisasi dan fabrikasi

membran berbasis material karbon bertemplat

zeolit untuk aplikasi pemisahan gas

DIKTI 180 Anggota

Pengabdian Masyarakat

1

2

Publikasi :

No Judul Nama Jurnal/Pertemuan

ilmiah

Waktu dan

Tempat

1.

Adsorption–desorption of CO2 on zeolite-

Y-templated carbon at various

temperatures

RSC Advances

2018

2.

Zeolite templated carbon: Preparation,

characterization and performance as filler

material in co-polyimide membranes for

CO2/CH4 separation

Malaysian Journal of

Fundamental and

Applied Sciences 2019

Paten : -

Tugas Akhir/Tesis/Disertasi yang sudah selesai dibimbing :