Upload
harviani-ike-peterpan
View
71
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Analisis Konduktivitas Bahan Polianilin
Citation preview
LAPORAN AKHIR PENELITIAN
ANALISIS KOND UKTTVTTAS BAIIAN POLIANILINSEBAGAI FTINGSI KONSENTRASI ELEKTROLIT
Oleh:
SRI SURYANINGSMDOY HARI}OYO HARIOTUTI ARYATI DEMEN
DIBIAYAI OLEH DANA DPPIDRK UNTVERSITAS PAI}JADJARANTAHI]N ANC,GARAN IW\ /I99/E
DENGA|I KONTRAK NOMOR: 454/JD5.r4fi-PtPtf,97 TAMGAL 2 JIIlrtI 199?
LEMBAGA PENTELITIANUNTYERSITAS PADJADJARAN
FAKIILTAS MATEMATIKA DAIT ii,'}fil PEI{GETAEETAi{ &Lr.fUNWERSIT.A.S PAD'AD'ARAN
JAI\TUARI 1998
#. qFr
LEHi}AR TI}EFJ?'I'['AS T}AN PET{COSAIIANi,APORAN AKII IR IiASTI, PF],T{i 'T,TTIAN NPP/i}i iK
. Judul Pcnclitian
. Macarn Penelitian
. Katagori
: Analisis Konduktivitas Bahan Polianilin SebaqaiFungsi Konsentrasi Elektrol it
: [x] Dasar: I
-ctua Pcncliti. Nama Lengkap dan Gelar. Jenis Kelamin. Pangkal/Go lon-ean/NlP.. Jabatan Fungsional. Fakultas/JurusanUniversitasBidang Ilmu yane Diteliti
: Sri Suryaningsih, Dra.:L lP: Penata MudallIla/l 3 I 832025: Asisten Ahli Madya: MIPA/Fisika: Padjadjaran: Fisika Material
rmlah Tim Peneliti : 3 orang
okasi Penelitian : Laboratorium Fisika MaterialLaboratorium Instrumentasi dan Elektronika
ila penelitian ini merupakan peningkatan kerjasama kelembagaan tersebut:Nama InstansiAlamat
rngka Waklu Penelitian : 8 Bulan
iaya yang diperlukan : Rp.3.000.000,-( Tiga Juta Rupiah)
igetahui;.ah Fakultas Matematika dan
Bandung 2A lanuari 1997.
}.ItP. 131832025
r Pensebhuan Alam
r / t a. ' t t r . ' Itat Zb t . 'v- , f >r
S"ffiptnal130350r{51
--:-j"Menyetujui,
Ketua Lembaga Penelitian UNPAD
( Dr. R. Otje S. Soemadiningrat, SH. )NIP. 130442437.
ABSTRAK
Penelitian ini bernrjuan mempelajari perubahan kondulcivius bahan polianilin
rerhadap konsentrasielektrolit. Telah dilakukan eksperimen sintesis dan doping polianilin
(PANI) dengan metode elektrokimia galvanostatik dan metode karakterisasi bahan
menggunakan metode tbur poim probe (4 elektroda). Sebagai hasii kajian diperoleh
kesimpulan bahwa dari hasil analisis sejumtah film polianilin kondul*if yang dihasilkan
pada berbagai kondisi pemrosesan galvanostatik dengan eleirrrolit HCI telah diperoleh
estimasi perangkat paramerer sintesis den doping .vang menghasiikan konduktivitas
optimai sekitar 5,0 S/cm, yaitu konseniasi elektrolit 1,2 IvL konsentrasi monomer 0,2 M,
arus tetap 1,4 mA. Hasil ini cukup untuk menunjukkan bahwa polianilin adalah salah satu
jenis polimer konduktii dan diperoleh gambaran tentang kaitan anFra peningkatan
ksrvl'ildivitas PANI dan konsentrasi elekrrolit-
l1l I
ABSTRACT
The reseacrh aims to srudy changes in polyaniiine conductivit-v in relation to the
concentration of electrolytes. Polyaniline (PANI) synthesis and doping experiments have
been carried out using the electrochemical galvanostatic and the characterisation tbur
point probe *einoas. To summarise the results some conductive polyaniline tilm was
anaiysed using the galvanostatic proses with HCl electrolytes whose parameters of
synthesis and doping were estimated Optimum conductiviry was estimated to be
approximareiy 5.0 Sicm, i.e an electrolyte concemration of 1.2 M, a monomer
concentration of 0.2 M, a constant curent of i.4 mA. This result indicates that
polyarriline in a conductive tvpe of polimer, and shows a connection between level of
conductivit-v P ANI and electrolyte concentration
lV iIi
Kata Pengantar
B ismi I laahinohmanirrohim,
Alhamdulillah pr{ii syulcur penulis panjatkan ke Hadirat Allah Subhanahu
Wata'ala atas rahmat dan hidaphNya penulisan laporan akhir penelitian Dana
DPPIDRK Universitas Padjadjaran Tahun Anggaran 1997 1998 dengan kontrak
No.464/J06.141\PIPL/97 ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.
Dengan selesainya penelitian ini yang berjudul ' Analisis Konduktivitas Bahan
Polianilin Sebagai Fungsi Konsentrasi Elektrolit' . kami ingin mengucapkan terima kasih
kepada:
l. Kerua Lembaga Penelitian Universitas Padjadjaran . beserta staf y'ang telah
membenkan kesempatan dan kemudahan dalam penelitian ini.
2. Dekan Fakultas fu{atematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Padjadjaran.
3. Ketua Jurusan Fisika. Fakuitas Matematika Dan ilmu Pengetahuan Alam, Universiras
Pad_iad_iaran.
4. Semua oihak yang telah membantu hingga terlal.sananya penelitian ini.
Kamr vakin bahrva oenelidan ini masih jauh dari sempurna dan periu dikembang-
kan lebih jauh, karenanya segala knnk dan saftln sangat ciharapkan'untulc perbaikan di
masa yang akan daiang. Semog peneiitian ini bermanfaat bagi perkembangan iimu
pengetahuan- khususnya dalam bidang fisika mareriai.
.Iatlnangor, Januari 1998
Ketua Peneliti
DAFTAR ISI
Lembar Identitas dan Pengesahan
.{bstrak
Absfract
Kata Pengantar
Daftar isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Bab. I Pendahuiuan
Bab.2 Tinjauan Pustaka
2.1. Polianilin
2.1 l. Strukfur Polianiiin
2. 1.2. Mekanisme Polimerisasi
2. 1.3. Eiektrokromisias Polianilin
Bab. 3 Tujuan dan Manfaat Penelitian
Bab. 4 Metode Peneiitian
4.1. Sintesis Bahan Polianiiin dengan Metoda Elektrokimia
4.2. Peniapan Bahan dan Pembuatan Film Tipis PANI
4.3. Karakterisasi
Bab. 5 Hasil dan Pembahasan
Bab. 6 Kesimpulan dan Saran
DaftarPustaka
Lampiran
Hal.
t l
iii
iv
vi
vii
viii
I
J
J
+
9
101/ lt -/.
t . tLL
T4
15
l6
20
22
23
vl
Daftar Tabei
'abel 5.1. Variasi Pammeter pembuatan sampei untuk pengukuranKondultivitas
Hal.
L7
l/n
Daftar Gambar
Gambar 2.1. Struktur Ceometri Anilin
Gambar 2.2- Struktur Geometri Polianiiin
Gambar 2.3. Sfuktur Geometri Poiiarulin dalarn bentuk Basa
Gambar 4.1. Rangkaian Sintesis dan Parameter Sintesis
Cambar 4.2. Pengukuran Konduktivitas dengan Metoda 4-elekrroda
Gambar 5.1. Kurva Konduktivitas bahan Polianiiin hasil sintesis terhadap
Konsentrasi Elektrolit Asam Klonda ( i :0'1 mA )
Gambar 5.2. Kurva Konduktivitas bahan Polianilin hasil sintesis terhadap
Konsentrasi Elektrolit Asam Klorida ( I : 1'4 mA )
Hal.
A+
l?
l ' \
r8
r9
vlu
BAB T
PBNDAHULUAN
Polimer konduktif adalah potimer yang secara intrinsik dapat menghantarkan
istrik. Sifat listrik polimer konduktif <iapat diatur dengan mengontrol parameter sintesis
121, seperti konsentrasi monomer, kcnsenffasi elektrolit, tegangan-. waktu polimensasi
1an temperatur polimerisasi.
Diantara polimer konduktif generasi baru yang teiah <iitemukan sejauh ini'
polianilin (PANI) menempati kedudukan yang istimerva karena kaya akan aspek ilmiah
dan iues potensi aplikasinya seperti baterai sekunder, sensor, bahan eiekirokiomik' soiar'
LED (Light Emitting Dioda), bahan devais eiektronik (Paui. 1985) dan optoelektronik
(yang, 1995). Setain itu dianura poiimer konciuktif yang teiah ditemukan. polianiiin
(pANI) merupakan bahan yang paling stabil, mudah lamt dalam berbagai pelarut organik-
rnurah dan berlimpah.
potensi aplikasi tersebut rnenjadi makin mendekaii reaiitas karena PANI
merupakan satu-satunya polimer konduktii ]'ang dapat ciibuat secara i<imia cian secara
eleirtroicimia [1,3]. Sifat unik ini merupakan dasar bagi penvujudan tei<nik produksi
dalam skaia massal dalam jangka waktu relatif singkat-
Selain itu sifat listrik bahan polimer konduktif dapat diatur dengan proses cioptng
- didoping melalui pengaturan konsentrasi elektrolit, tegangBn dan temperatur- Ffek dari
faktor-faktor tersebut dapat diketahui dengan pengamatan perubahan konduktivitas-
Dalam tahap pertarna penelitian ini bertujuan menguasai metoda dan teknik
si-ntesiiny,a*O"ng* menentukan pacrmeter-pBrameter sintesis dan parameter-parameter
2
,rasional. Selanjutnya bertujuan untuk memperoleh gambaran pengaruh parameter
lrosesan dan menentukan kondisi sintesis optimal. Dari hasil penelitian ini diharapkan
,n diperoleh hubungan antaftr konduktivitas dan konsentrasi elektrolit'
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1. Poliani l in.
1.1. Struktur Polianilin
Polianilin (PANI) merupakan salah satu jenis polimer konduktif yang dihasilkan
rri proses pelomerisasi monomer anilin (C6I{5NH2) daiam suasana asam. Anilin
^emiiiki struktur eeometri sebaEai berikut:
c I ,Garnbar 2.1 Struldur seometri anilin
.dapun struktur geometri polianiiin secacl umum adalah .
t-(O f O-il-u.t Q-N:G*-,-r"gugus tereduksi gugus teroksidasi
Gambar 2.2 Srukhr geometri poliaruiin.
Gugus tereduksi terdiri dari dua moiekui yang berbentuk cincin benzoid (- O -)
an dua gugus amin" sedang pada grrgus teroksidasi salah satu cincin benzoid berubah
nenjadi cincin quinoid (:e:) dan gusus amin menjadi imin.
Nilai x (0 < x S i) menentukan tingkat oksidasi polianilin. Nilai x : 0,
nenunjukkan tingkat teroksidasi pcnuh yang menghasilkan polianiiin berbentuk basa
rcrnigranilin (PNB) dimana rantai polimer hanya terdiri dari gugus teroksidasi
l
4
Nilai x : 0,5 menunjukkan tingkat setengah teroksi<Iasi yang menghasilkan
nlianilirn berbentuk basa emeraldin (EB). Sementara nilai x : I menunjuhkan tingkat
ereduksi penuh yang menghasilkan polianilin berbentuk basa leukoemeraldin (LEB).
') (-O-N :O: N, (-O- *=O: N-)ln
,). tGO # C Iru@*:G*-)l ,,) r(-O i O # -,,-O ; O |-rr.
iambar 2.3 (a) basa pemigraniiin O) basa emeraldin (c) basa leukoemeraldin
l-1.2 Mekanisme Polimerisasi Polianilin
Polimerisasi poianilin dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu secara elektrokimia
nenggunakan medan listrik dan secara kimia densan mengadukan.
t. Polimerisasi secara EleWrokimia
Polianilin diperoleh dari hasil polimerisasi monomer anilin yang hasilnya berupa
ilm tipis. Polimerisasi terjadi pada salah sat',r kutub eleiitroda di bawah pengaruh medan
istrih pembahasan terinci mengenai masalah iru dapat dilihat datam sintesis bahan.
\dapun tahapannya adalah sebagai berikut:
5
(1) oksidasi monomer anilin membentuk kation radikal
B_N-H _) B-N-H + e-HH
kation radikal
(2) reaksi kimia bia^sa dua kation radikal
B-N-H + B-N-H _) B-N-B-N-H + 2FfH H HH
p-amino-difbnilaminatau
. H-N-B.B.N.H- ,HH
benzidin
yang berperan selanjutnya hanya p-amino{ifenilamirq sedangkan benzidin melarut ke
dalam lan:tanr sintesis.
(3 ) oksidasi p-amino-difenilamin
B_N_B_N_H B_N:q:1{_H + 2Ff + 2e-HH
(4) 2tB-N:Q:N-FilHH
(5) B-N-B-N-B-N:q:N-11 B-N:Q-N-B-N:q:5-H + 2H= * 2e'HHHH
Demikian seterusnya, setiap proses oksidasi diikuti reaksi kimia. Pada proses oksidasi
tcrjadi perubahan gugus (-B-N-B-N-H) menjadi (-B-N:q:p-H) + 2l{ + 2e-, denganHH
.,{Sngan B adalah gugus benzoid dan Q adalah gugus quinoid.
6
Pada saat polimcrisasi polianilin sccara simultan berlangsung proscs doping.
'.dapun mekanisme dopingdedoping dilukiskan sebagai berikut :
. Pasangan redoks pertama
(-B-N-B-N-B-N-B-N-) t-eukoemeraldin Base (LEB)HH HH
fJ-e-, +A- pembentukan polaron I
-f(-B-N-B-N-B-N-B-N-)
HHHH
f i€, *A- pembentuitan bipolaron i
A- A?+f\ +fl
i - ts -i\{-B-N-B-N:Q:N-)HHHH
l.i.-iil, -a- doping-dedoping
(-B-N-B-N-B-N:q:Y-iHH
). Pasangan redoks kedua
(-B-N-B-N-B-N=FN-)HH
tJ-e', +A- pembentukan polaron II
(-B-N-B-N-B-N:Q:N'HH
pembentukan bipolaron IIt$-e',+4-
+A- *A-(-B-N:Q:N-B-N:Q:N-)
HH
tJ-tt*.-a-
(-B-W--q:N-B-N:q:g-;
Dari sini terlihat bahwa pasangan redoks pertama membentuk polianilin
teroksidasi 50% dan pasangan redoks kedua membentuk polianilin teroksidasi 10096.
2- Poltmerisasi secara Kimia
Polimerisasi anilin secara kimia memiliki beberapa kelebihan dibanding secara
elektrokimia. antara lain :
a. alat yang digunakan relatif sederhana
b. biaya reiatif murah
c. ciapat rnenghasiikan poilianiiin dalam jurnlah besar.
Akan tetapi polimerisasi secara iiimia membutuhkan tahapan yang panjang dan rvaktu
1.'ang cukup iama.
Poiimerisasi terjadi dalan tiga tahap, yaitu :
(1) tahap inisiasi
dalam tahap ini terbagi menjadi dua bagian. yaitu :
a. pembennrkan species reaktil yaitu perubahan inisiator men$adi radikal,
I --> R'
b. reaksi antara species reaktif dengan monomer pertama sehingga terbentuk
monomer aktif,
M+R'-+ M-R'
(2) tahap propagasi, yaitu peninglcatan jumlah monomer yang terikat-
M-R.+M --+ R.M_M'
R-M ---- fu{ '+f f i R-M ---- [ { '.... danseterusnva-
(3) tahap terminasi, yaitu reaksi akhir pembentuican rantai poiimer,
R - M ----|1{'i- fy{l---ruj![ - R -+ ft rurururufrruf - fu{ rurururu f
Mekanisme dopingdedoping pada polimerisasi secara kimia'terjadi melalui
oses proiorrasideprotonasi seilagai berikut :
{-B-N-B-N-B-N:QFN-) basa emeraldin (EB)HT{
?$-if. -n-
-A *A-(-3-N-3-N-B-N=Q:N-) garam emeraldin (ES)
hiHHH
Pada proses protonasi terjadi interaksi atom H+ dengan aton N yang memiliki
sangan elek-tron sunyi sehingg dihasilkan bipoiaron Akan tetapi beberapa eksperimen
enunjukkan adan.va sinyal ESR pda basa emeraldin (EM) yang diprotonasi. Diduga
oses berlanjut dengan re<ioks internal daiam rantai sehingga terbentuk bipoiaron-
*A- *A-- - {-B-N:B-N-p_lNaQ_ N-)
HH H Hredoks internal
-A- +A-(-B-N-B-N-B-N-B-N-)
HT{H H
Pemisahan kation radikal*A' *A-
(-B-N-B-N-B-N-B-N-)HHH H
2-l 3 Elektrokromisitas Polianilin
Polianiiin merupakan saiah satu polimer konduktif y'ang memiliki sifat
eieictrokromik. Variasi warna .vang dimiliki oieh poiianiiin adalah kuning kehijauan,
hija,r, biru kehijaurn, hijau kebiruan dan biru. Perubahan warna iru berkaitan erat dengan
variasi tegangan pada fiLn. Pada saat film polianilin mengalami proses oksidasi 'arladi
reaksi :
{PANIXXH-{) -+ (PANI')(A-)* n xH* - xe'iransDaran biru
Sedangkan pada saat fiim polianilin mengalami proses reduksi terjadi reaksi :
{P.tu\I')(A-)* + xH* + .\e' -+ (PANIX,XIfA)brru transparan
Dengan mengatur keadaan redoks dari polianilin, maka iiim poiianiiin pada saat
teroksiciasi berubah warna d;ari transparan terjadi binl dan pada saat tereduksi tilm
berubah warna <iari biru meniadi transpararr
BAB ITt
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini bernrjuan untuic pembr.ratan bahan fungsional baru yang dapat
renunjuklian efek parameter bahan Polianiiin (PANI) seperti konsentrasi elektrolit,
:hingga dapat menghasilkan PANI yang mempunyai konduktivitas yang stabil.
erkaitan dengan masalah yang dihadapi dalam pembuatan bahan fungsional tersebut,
raka dilakukan penelitian unttrk mempelajan pnlaku parameter - parameter sintesis dan
arameter - parameter operasional sebagai berikut :
1. Pembuatan alat ukur kondukrivitas untuk menunjang pengamatan efbk
parameter bahan
2. Pembuatan bahan PANI sebagai bahan poiimer kondukrif dengan metoda
elektrokimia
3. Penentuan Danrmeter sintesis- vairu konsentrasi eiektrolit dan konsenrasi
monomer dalam pembuatan tilm trpis PANI.
.1. Penerapan berbagai macam pengul:uran pada bahan fiim tipis PANI untuk
mengetahui efek y.'ang ditimbuikan oleh adanya perubahan konduktivitas
bahan.
Pembuatan film tipis dari bahan PANI merupakan tahapan ],ang sangat penting
:alam menumbuhkan kemampuan untuk mengkaji aspek ilmiah bahan dan membuat
'ahan fungsional ,vang memiliki potensi aplikasi. Berkaitan densan hal tersebut, salah
atu yang dapat dirasakan a.lalah .
1. Menguasai cara pembuatan film tipis PANI yang mempunyar sifat mekantk
yang baik dengan menggunakan metoda elektrokimia
2. --il,G=n gua-sai pEmbuatan alat ukur ko ndukti vi tas
3. Memberi kesempatan untuk memahami taktor-taktor yang dapat
mempen garuhi PAN I agar konduktivitasnya stabil
4. Mendula:ng penelitian yang sedang dirintis di jurusan fisika FMIPA UNPAD
10
1l
5. Memberikan kesempatan untuk meningkatkan pengetahuan dan kemampuan
analisis, sehirrgga sebagai staf pengajar dapat memberikan informasi yang
baru
6. Memahami cara pernbuatan suatu rJevais dan memahami mekanisme kerjanya
7. Meniadikan landasan ungk melakukan tahap penelitian selanjutn-Ya
BAB TV
METODE PENELITIAN
Penelitian yang dilakulcan meliputi beberapa tahapan, yaitu sintesis bahan dan
yakteristik bahan Sintesis bahan dilaliukan dengan beberapa tahapan yang terdiri dari
:mbuatan larutan elektrolit dan pembuatan film tipis PANI dengan metode elektrokimia.
arakterisasi bahan fiim tipis terdiri dari pengukuran parameter sintesis dan
rnduktivitas bahan PAllI.
1. Sintesis Bahan Polianilin denqan Metoda Elekuokimia
Proses eiekrokimia diawali dengan transt-er eiektron darlke eiektroda ireduksii
oksidasi) yang terjadi pada perrrukaan eiekroda. Didaiam eiektroda eiekuon
mengaiir dari (ke) larutan ke (dari) rangkaian. Untuic melakuiran polimerisasi
elekfrokimia, semua elektroda -!-ang
digunakan harus bersifat inen. Proses
polimeisasi diawali dengan proses oksidesi monomer oleh bahan oksidator.
Poiimeisasi poiimer tak konduktif tidak dapat dilakukan secera eleitrokimia- karena
proses tidak dapat berlaniut akibat terbenruiin-v-a produk tak-konduicif pada
permuhaan elektroda Sedangkan polimerisasi poiimer kondulrif prociuk )'ang
terbennrli di elelctroda bersifat konduktil maka polimerisasi dapat berjalan terus-
Dengan metoda ini, bahan inisiator tidak diperlultan dan digantikan dengan pttensial
listrik sehingga laju polimerisasi dapat diatur dengan mudah meialui pengatucm
potensiai atau anrs iistrik yang diberikan.
Berdasarkan parameter pengendalian yang ciigunakan, polimerisa-si eiektrokimia
rerlangsung di dalam larutan yang berisi monomer anilin dan elektrolit dan dapat
iilahffideTgan dua -metodaiasar-:.
12
l3
metoda galvanostatik yang bekerja dengan arus listrik konstan. Metoda ini
menggunakan sistem sel dua elektroda, seperti dalam gambar4,.l.a.
metoda potensiostatik yang bekerja dengan tegangan eiektroda keqa (WE) tetap
terhadap elektroda acuan (RE). Metoda ini meggunakan sistem sel tiga elektroda,
seperti terlihat pada gambar 4. l.b.
arena sintesis polianilin berlangsung melalui proses oksidesi, maka proses rnelekat di
rtoda sehingga katoda dinamakan elekrroda kerja (W-E).
Larutan
katoda (
larutan
(CE) katoda (CE)
eiektroda acuan (RE )
Gambar 4.1 Rangkaian sintesis dan parameter sintesis yang ciibuat tetaD
pada masing-masing metoda (a) metoda saivanostatik dan
(b) metoda potensiostatiii
Dalam metoda galvanostatik parameter proses yang <iibuat tetap terhadap waktu
lalah iaju oksidasinya. Hal ini sesuai dengan hukum Faraday, ciimana arus yang
'engaiir sebanding dengan laju oksidasi/reduksi yang terjadi pada katocia. .iika metocia
,i digunakan untuk sintesis polianilin, maka parameter ,vang dikendalikan adalah laiu
<sidasi polimerisasi dan doping. Arus dibuat tetap dengan mengatur beda potensial
Itara katoda dan anoda, karena selama proses sintesis terjadi perubahan konsentrasi
;aldan dan pelapisan permukaan elektroda dengan hasil oksidasi yang tidak diinginkan
rng disebabkan elektroaktifitas suatu atom atau molekul dibangkitkan oleh potensial.
- - -
14
Dalam metoda potensiostatik" parameter proses yang dibuat tetap terhadap waktu
.alah beda tegangan antara katoda dan elektroda acuan (RE). Dengan demikian reaksi
.ng diinginkan dapat dikendalikan dengan memberikan potensial di WE.
Pemakaian bahan elektrolit dan elektroda perlu diperhatikan. Elektrolit selain
:rperan sebagai pembawa muatan di dalam larutan juga berperan sebagai dopan. Oleh
'bab itu, pemakaian bahan elektrolit yang berbeda dapat menghasilkan sifat polianilin
rng berbeda pula. Elektroda yang digunakan harus bersitat inert pada daerah potensial
:da yang dikehendaki.
2. Persiapan Bahan dan Pembuatan Fiim Tipis PANI
Dalam penelitian ini metoda polimerisasi yang digunakan adalah polirnerisasi
tektrokimia galvanostatik. Bahan-bahan yang digunakan dalam premb'-ratan fiim tipis
Ai\I adalah anilin CeHsNHz (99,9l/o ) yang telah didestilasi, asam klorida HCI (37 0;6)
:bagai larutan eleLtrolit- akuades sebagai pelarut, pelat platina (Pt) berukuran 2i1,5 cm:
ebagai eleltroda mitra (CE), kaca konduktif ITO ( lndium Tin Oxide ) berukuran 2x1.5
mi sebagai eleLtroda keqa (WE).
Tahapan yang dilakukan dalam pembuatan film tipis PANI terdiri dari pembuatan
ln.tan elekrrolit dengan mencampurkan monomer anilin dengan konsentrasi dibuat tetap
sbesar'0,2 M, larutan akueous asem klorida (HCl) dan peiarut akuades. Konsentrasi
arutaneiektroi i td ibuatbervar iasiyai tu0,2,0,3,0,4,0,5,0,6,0-8.1.0,1.2dan1-4M
Langkah selanjutnya adalah pembuatan tiim tipis PANI dengan proses
nlimerisasi elektrokimia ,vang diiakukan di dalam sel elektrokimia yang terdiri dari
nonomer dan laruan elektrolit.
)olianilin yang terbentuk meiekat pada ITO (WE) dalam bentuli fiim tipis (lapisan tipis)
lan memiliki ketebalan beberapa sampai puluhan miiiro. Pelepasan film dari elek*oda
idak dilakukan karena film telah melekat pa<i;a bahan non-konduktif (kaca atau plastik),
lan dikeringkan sebelum diukur kondui.tivitasnya.
t5
.3. Karakterisasi
Karakterisasi yang dilakukan pada bahan PANI adalah pengukuran konduktivitas
.engan metoda four-point probe yang telah Jimodifikasi dengan sumber arus tetap yang
.irakit sendiri dan Hewleu-Packard 34401A Multimeter sebagai pengukur tegangan. Cara
,engukuran konduktivitas dengan metoda fbur-point probe dijelaskan pada gambar 4.2.
*onduktivitas diperoleh dengan menggunakan rumus sederhana" yaitu :
o : (W),i (L.0-'
lengan I : besar arus vang diberikan, V: beda tegangan antar pasangan elektroda bagian
lalam,L: lebarsampel ,d: jarakantarelelcrodadant: tebalsampel-Pengu.kuran
:onduktivitas lilm tipis PANI dilakukan di Laboratorium Material Jurusan Fisika FMIPA
JNPAD.
Gambar 4.2. Pengukuran Konduktivitas dengan Metoda 4-elektroda
BAB V
HASIL DAN PEiIIBAEASA,\
Untuk penguicuran konduktivitas bahan polianilin telah dibuat bagran dari aiat
ukur berup probe dengan metoda fbur point probe (4-elekroda) yang terbuat dari bahan
piatina berbentukj":" dengan diameter 0,2 mm dan jarak antax probe 0,3 mm. flat
inr
digerakkan secaf,a otomatis naik tirrun dengan menggunalian motor. Ksdudrrkan antara
probe dan sampel tegak lunrs- Dua probe bagran luar diaiirkan arus tetap dan probe
bagian <iiaiam digunakan sebagai sensor tegangan.
Sumirer anrs tebp digunakan untuk memberikan arus pada sampel dengan an:s
keiuaran dad 0 mA sampai 50 mA Pada sintesis bahan polianilin secara eleictrokimia
<iiperlukan tegangan tetap sekitar 600 mV sampai 850 mV
Untuk melihat bagimana peryaruh pammeter sintesis terhadap sifat
konduktirins polianiiin 1'alg dihasilkan telah dilakukan pengukuran konduktivitas
terhadap se_iumlah sampei yang dibuat <iengan parameter sintesisn,va ben'ariasi. V-ariasi
vang <iilakukan aciaiah konsentrasi elektrolit dan tegangan, besrjrta parameter proses
lainn-va 1.'ang dibuattetap, seperti dituniukkan dalam Tabel -5. i.
16 Ii
. i
t7
fabel 5.1. Variasi parameter pembuatan sampel untuk pengukuran konduktivitas.
Variasi Parameter Sintesis
Ce
(M)
parameter yang
dibuat tetap
Cm:0,2 M
Suhu:25"C
Waktu: 15
menit
v,L
0,3
0,5
0.8
0,1
1.4
0,1IAIra
0,1
t ,+
0.1
1,4
0,1
1,4
0. it itc
0,1
1,4
0, i
14' t '
0,1
1,4
14,28
4,00
3,57
2,19
2,00
2,50
1,43
0,66
0.25
0g?
0,14
a,70
0,04
0,28 -
. 0,09
0,54
0,4
+,
6.
0,6
Ams
(mA)
Tegangan
( mv)
l8
Pembuatan sampel potianilin dilalcukan selama 15 menit dalam suhu ruang
rgan konsentrasi monomer 0,2 M. Variasitonsentrasinya adalah 0: , 0,3 , 0,4 dan 0,5
r , 0,8 , 1,0 , i,2 dan 1,4 M.
Sampel _yang diperoleh dengan konsentrasi elekrrolit antara 0p M dan 0,5 M
:miliki permulcaan yang tipis dan berwarna hijau muda, sedangkan diatas 0,5 M
rwarna hijau tua dan permukaan lebih halus
rndukrivitas optimal sebesar 5,0 Sicm di; pada konsentrasi elektroiit 1,2 M dengan
tebalan frlm 20 pm.
rmbar 5.1. dan 5,2. memperlihatkan kurvs kondultivitas dari sampel polianilin 1"ang
sin'Lesis dengan konsentrasi elekrrolit bervariasi dan parameter lainnya dibuat tetap.
0,4 0,6 0,8 1'0 1'2 1'4
Konsentrasi Eleitroltt ( t'I )
Gambar 5. i. Kun'a Konciuktivitas bahan Polianilin hasil sintesis terhaciap
Konsentrasi Elektrolit Asam Klorida ( I:0-i rrLA )
J
= .E
:.J
1q\ -a
a! i .5
&'ta
= 0.5-v
0
19
5
4.5
I
S 3.5q3
EL5.=1
* 1.5\Sl- 0.5
00.4 0.6 0,8 1,0 1.2 1,4
Konsentrasi Elcktrol it ( M )
Gambar 5.2. . Kuwa Konduktivrtas bahan Poiianiirn hasil sintesis terhadap'
Konsentrasi Elektrolit Asam Kiorida ( I: 1,4 mA i
Dari hasil pengukuran konduicivitas, teriihat a<ianva variasi yang cukup peka
rhadap konsentrasi elektroiit dan arus yang diberikan dalam larutan Hasii pengukuran
:sebut mengisvaratkan adanva suatu kondisi sintesa yang optimum untuli menghasilkan
'lianilin dengan konduktivitas tertinggi Hal ini berkait'an den*uan adan-va kadar cacat
nrai (dopan) yang sangat menentukan sifat konduktivitas polianilin yang dihasilkan,
mana kenaikan kadar tersebut hingga harga tertentu menghasilkan kenaikan
rnciuktivitas- namun kenaikan seianiutn-va justru akan menurunkan konduktivita,s (T.
shau'a ).
BAB VI
KESIMPTILAN DAN SARAN
Dari eksperimen sintesis yang di.lakukan telah berhasil diperoleh kondisi optimum
pembuatan polimer konduktif polianilin dengan metoda elektropolimerisasi galvanostatik
dengan asam kiorida sebagai elekrolitnya Film polianilin berkondukrivitas optimal yaitu
sekitar 5,0 S/cm teiah diperoieh dari hasii sintesis pada kondisi optimr:rnny4 yaitu pada
arus 1,4 mA, konsentrasi elektrolit l,2M dan konsentrasi monomer 0,2 M pada suhu
karnar selama 15 menit.
Hasii yang diperoleh telah menr:njukkan bahwa polianiiin (PANi) adalah saiah
satu jenis polimer konduktit. Sifat konduktif dari polianilin merupakan suatu proses
polimerisasi yang sekaligus juga proses doping dengan melihat reaksi oksidasi anilin
yang terbentuk, inilah yang menjadikan polimer bisa menghantarkan listrik karena
adanya gerakan eiektron dan akan *"nla1bulkan arus- Semakin banyak elektron teriepas,
semakin tinggi konduktivitas polimer. Akan tetapi ada batas jenuh bagi jumlah dopan,
dimana jika batas tersebut dicapi, konduktivitas akan konstan. Bila dopng terus
dilakukan mungkin akan merusak stnrktur polimer.
Hasil karakterisasi sampel diperoleh gambaran, bahwa konduktivitas polianilin
tergantung korpentrasi elekEolit Crn tegangannya- Selain itu suhu dan lama polimerisasi
20
.ga berpengaruh terhadap sifat konduksif bahan polimer. Hasil penelitian ini dapat
jadikan landasan bagi penelitian lebih lanjut, misalnya untuk untuk menentukan
rameter sintesis lainnya dan pengembangan ke arah yang lebih dekat dengan
riikasinya.
2l
DAFTAR PUSTAKA
. A. Andreatta. and P. Smith, Synth. Met., 55-57 (1993)
. Jelle B.P.. G. Hagen, S. M. Hesjevik, and R. Odegard, Electrochimica Acta, 38
(1 ee4),. M. Angelopouolos eL Al., Mol. Cryst- Lig. Cryat, 160 (1988)
;. M. G. Kanauibis, Chemical Engeneering News, Dec 3' 36 {1990)
i. M. O. Tjia M. Abdullah Fitrilawati, R. E. Siregar, Syntheses and Characteriszation
of Electrochromic Pol.vanilline Composites' Dec 12 (1995)
i. M. O. Tjia" Fitriiarvati, R. E. Siregar, T. H. Nufi'r-s, E. Rosdiana' R' Hidayaq
Mikajuddin, Pengembangan Bahan Polimer Konduktif dan Aplikasin-v-a- Laporan
Hibah Bersaing W2 {1994)
7. Morita M., J. Applied Polymer Science, 52 (1994)
E. P. S. Potember, R. C. Hoffrnan- H. S. Hu- J. E. Cocchiaro- C- A- Viands' R' A'
Murph - and T. O. Pohler, Polymer, 28 (1987)
9. Reka fuo dan Irman Idris, Resistiviry and Concentration lv{easurement- PAU
Mikroelektronika ( 1990)
i0. T. A. Skottheim (ed.), Han<ibook oi Cuntlucting Poly'mes- Vol. I and II. Marcel and
Dekker, NervYork (1986)
11.y. Chmon. Y. Man'da" H. Takahashi, T. Karvai, anci Kotamadya. Yoshino, Jap- -I.
Aprri . Phys., 29 (1 990).
)7
LAMPTRAN
LJ
7. Pendidikan Frofessional
8- Pekerjaan
l. Nama Lengkap dan Gelar
2. TempauTanggal Lahir/Jenis Kelamin
3. PangkatiGolon gadI.{IP
4.. Jabatan
5. AlamatRumah
6. Alamat Instansi
CURICULLUM WTAE
: Dra. Sri Suryaningsih
: Surabaya i 26 Ds;ember 1955 i Perempuan
: Penata Mudarllla,r I 3 1 832C25
: Asisten Ahli Madra
: Jl. Cisitu Baru No.47, Banoung
: Jurusan Fisika FN,iIPA L.'}IP.^JJl. Raya Bandung-Sumedang iLM.2iJatinangor 46363, Teip. (022 )i 9 60 1 4,
: Sarjana Fisika dari tiNPAD, luius th- i987
: StafPengajar Jurusan Fisika, FMIPALINPAD
9. Karya tlmiah :
a. Sri Suryaningsdl 1996, Pembuatan Transistor Bipolar Jerus PNP dengan MetodeDifusi Panas.
unAW- l
. Sri Sun'adI r: r siz-ozi
24
CURICULLUM VITAE
Nama Lengkap dan Gelar : Drs. Doy Hardoyo Hardo, M. Eng. Sc.
Tempat/Tanggal lahir/Jenis kelamin : Garug 12 Februari l949/laki-laki
PangkaVGolonganA.llP . Penata/Ill-c/130 516 297
Jabatan : Lektor Muda
Alamat Rumatr : Komplek Fadjar Raya - Jl. Cihanjuang a2/6 Cimahi
Alamat Instansi : Jurusan Fisika Fahltas MIPA UnpadJl. Raya Bandung-Sumedang KM. 21 Jatinangor46363 Telp. (022) 796014 Fa,r. (022) 796014
. Pendidikan Professional : Sarjana MIPA, lulus th. 1976Pasca Sarjana Teknih lulus th. 1980
. Pekerjaan : Staf Peng4jar Jurusan Fisika Fakultas MIPA Unpad
. Karya Ilmiah : Analisis Bending Loss Pada Fiber Optic
Anggota Peneliti,
,UWDrs. Doy Hardoyo Hardjo, M.Eng.ScNIP. 130 516 297
' I
)sI
CURICULLUM VITAE
Nama Lengkap Can Gelar : Dra.. Tuti Aryati Demerl M. S
TempaVTanggal latrir/Jenis kelamin : Sumedang, 04 Desmber l949lPerempuan
Pangkat/Golongan/It{IP : Penata/Itr-c/BA src 297
Jabatan : Lektor Muda
Alamat Rumah : Jl. Saluyr Indah )trtrNo. 49 Riung Bandung
. Alamat Insansi : Jurusan Fisika Falcdtas MIPA UnpadJl. RayaBandung-Sumedang KM. 21 Jatinangor46363 Telp. (022) '7960r4Fax. (022) 796014
. Pendidikan Professional : Sarjana S-1 Fisika dari Unpad, lulus th. 1982Sarjana S-2 Fisika dari ITB, lulus th. 1990
, Pekerjaan : Staf Pengajar Jurusan Fisika Falarltas MIPA Unpad
. Karya Imiatl : - Sistem Pengontrolan Temperahrr Dengan PLL- Pengontrolan Cattr Daya Dengan MkroprosessorBCrC 8080
fuiggota Penelitian,
,--nf^J'J'Dra. Tuti Aryati Demeq MSNIP. 131413 148
26