Pengaruh Doping Nitrogen pada Matriks Reduced Graphene Oxide terhadap Sifat Kapasitif Superkapasitor

Frizka Vietanti, Naili Saidatin, Shella Arinda, Kamal Riyadi

Abstract

Superkapasitor merupakan sebuah piranti yang memiliki kapasitas penyimpanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan kapasitor. Prinsip kerja superkapasitor berkaitan erat dengan material material yang memiliki luas permukaan aktif yang besar sebagai pengisi elektroda sehingga meningkatkan performa energi. Graphene merupakan sebuah kisi karbon yang memiliki sifat yang baik antara lain mobilitas muatan yang tinggi, sehingga material ini sering digunakan untuk superkapasitor. Pada penelitian ini dilakukan sebuah pengembangan inovasi doping nitrogen ke dalam matriks graphene. Metode hidrotermal digunakan untuk mensintesis N-rGO dengan reduksi urea ke dalam matriks GO. Dengan menggunakan reduksi urea sebagai doping nitrogen diharapkan dapat meningkatkan nilai kapasitansi dari elektroda. Proses hidrotermal dilakukan pada temperatur 180 °C selama 30 menit menggunakan mikrowave hidrotermal dan pendinginan hingga temperatur kamar. Berdasarkan penelitian yang dilakukan didapatkan pola difraksi dari pengujian XRD menunjukkan bergesernya puncak difraksi N-rGO ke 2? yang lebih tinggi terhadap rGO. Pada pengujian CV menunjukkan adanya efek pseudocapacitance yang menghasilkan spesifik kapasitansi sebesar 278,3 F/g. Sehinga dapat disimpulkan doping nitrogen ke dalam matriks rGO berhasil disintesis dengan menggunakan metode hidrotermal

Full Text:

PDF

References

Singh, V., Joung, D., Zhai, L., Das, S., Khondaker, S. I., & Seal, S. (2011). Graphene based materials: past, present and future. Progress in materials science, 56(8), 1178-1271. [2] Pradesar, Y., & Susanti, D. (2014). Pengaruh Waktu Ultrasonikasi dan Waktu Tahan Proses Hydrothermal Terhadap Struktur dan Sifat Listrik Material Graphene. Tugas Akhir S, 1. [3] P Nurdiansah, H. (2014). Pengaruh Temperatur Hidrotermal Dan Waktu Ultrasonikasi Terhadap Nilai Kapasitansi Elektroda Electric Double Layer Capacitor (EDLC) Dari Material Grafena(Doctoral dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember). [4] Safitri, D. A., Susanti, D., & Nurdiansah, H. (2017). Analisis Pengaruh Doping Nitrogen Terhadap Sifat Kapasitif Superkapasitor Berbahan Graphene. Jurnal Teknik ITS, 6(1), B90- B95. [5] An, K. H., Kim, W. S., Park, Y. S., Choi, Y. C., Lee, S. M., Chung, D. C., Bae, D. J., Lim, S. C., and Lee, Y. H., (2001), Supercapacitors Using Single-Walled Carbon Nanotube Electrodes, Adv. Mater. vol. 13, no. 7, pp. 497-500. [6] Shukla, A.K., Sampath, S., and Vijayamohanan, K., (2000), Electrochemical Supercapacitors: Energy Storage Beyond Batteries, Current Science, vol. 79, no. 12. [7] Stoller, M.D., Park, S., Zhu, Y., An, J., and Ruoff, R.S., (2008), Graphene-Based Ultracapacitors, Nano Letters, vol. 8, no. 10, pp. 3498-3502.[8] Izadi, N.A., Yamada, T., Futaba, D.H., Yudasaka, M., Takagi, H., Hatori, H., Iijima S., and Hata, K., (2011), High-Power Supercapacitor Electrodes from Single- Walled Carbon Nanohorn/ Nanotube Composite, ACS Nano, Vol. 5, No. 2, pp. 811-819. [9] Terrones, M., Botello-Méndez, A. R., Campos-Delgado, J., López-Urías, F., Vega-Cantú, Y. I., Rodríguez-Macías, F. J., ... & Terrones, H. (2010). Graphene and graphite nanoribbons: Morphology, properties, synthesis, defects and applications. Nano today, 5(4), 351-372. [10] Tang, L., Wang, Y., Li, Y., Feng, H., Lu, J., & Li, J. (2009). Preparation, structure, and electrochemical properties of reduced graphene sheet films. Advanced Functional Materials, 19(17), 2782-2789. [11] Jarulertwathana, N., Laokawee, V., Susingrat, W., Hwang, S. J., & Sarakonsri, T. (2017). Nano-structure tin/nitrogen-doped reduced graphene oxide composites as high capacity lithium-ion batteries anodes. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 28(24), 18994-19002. [12] Loh, K. P., Bao, Q., Eda, G., & Chhowalla, M. (2010). Graphene oxide as a chemically tunable platform for optical applications. Nature chemistry, 2(12), 1015. [13] Li, N., Zheng, M., Chang, X., Ji, G., Lu, H., Xue, L., ... & Cao, J. (2011). Preparation of magnetic CoFe2O4-functionalized graphene sheets via a facile hydrothermal method and their adsorption properties. Journal of Solid State Chemistry, 184(4), 953-958. [14] Thiruppathi, A. R., Sidhureddy, B., Salverda, M., Wood, P. C., & Chen, A. (2020). Novel three-dimensional N-doped interconnected reduced graphene oxide with superb capacitance for energy storage. Journal of Electroanalytical Chemistry, 875, 113911. [15] Liu, H. D., Zhang, J. L., Xu, D. D., Huang, L. H., Tan, S. Z., & Mai, W. J. (2015). Easy onestep hydrothermal synthesis of nitrogen-doped reduced graphene oxide/iron oxide hybrid as efficient supercapacitor material. Journal of Solid State Electrochemistry, 19(1), 135-144.

Huang, H. C., Huang, C. W., Hsieh, C. T., Kuo, P. L., Ting, J. M., & Teng, H. (2011). Photocatalytically reduced graphite oxide electrode for electrochemical capacitors. The Journal of Physical Chemistry C, 115(42), 20689-20695. [17] Li, S., Zhang, N., Zhou, H., Li, J., Gao, N., Huang, Z., ... & Kuang, Y. (2018). An all-in-one material with excellent electrical double-layer capacitance and pseudocapacitance performances for supercapacitor. Applied Surface Science, 453, 63-72.

Refbacks

  • There are currently no refbacks.