Pengaruh jenis sulfur pada sintesis S-Doped karbon aktif dari kulit kakao dengan metode karbonisasi hidrotermal dan aktivasi kimia

Abstract

Energi menjadi salah satu pilar penting dalam kehidupan berkelanjutan, oleh karena itu diperlukan pengembangan perangkat penyimpanan yang memiliki densitas energi dan tenaga yang besar. Salah satu perangkat yang memenuhi kriteria tersebut adalah Lithium Ion Capacitor (LIC). LIC memerlukan elektroda dengan luas permukaan yang luas, salah satunya adalah karbon aktif. Prekursor pembuatan karbon aktif dapat menggunakan limbah biomassa. Di Indonesia sendiri salah satu limbah biomassa yang dihasilkan sangat banyak adalah limbah kulit kakao, oleh karena itu pada penelitian ini dipilih limbah kulit kakao sebagai prekursor pembuatan karbon aktif. Selain ketersediaan limbah kulit kakao yang banyak, limbah kulit kakao memiliki kandungan lignoselulosa yang cocok untuk dijadikan prekursor pembuatan karbon aktif. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh doping sulfur terhadap karakteristik karbon aktif. Pembuatan karbon aktif pada penelitian ini diawali dengan tahap pre-treatment kulit kakao, dimana kulit kakap akan dikeringkan pada oven temperatur 105 oC selama 24 jam. Lalu kulit kakao yang sudah kering diimpregnasi dengan sulfur (sulfur murni, Na2SO3, dan Na2S2O3) dan dikarbonisasi pada temperatur 200 oC. Variasi penelitian ini dilakukan dengan rasio massa kulit kakao : sulfur (sulfur murni, Na2SO3, dan Na2S2O3) sebesar 1:0,1, 1:0,4, dan 1:0,2. Hydrochar yang diperoleh akan diaktivasi menggunakan ZnCl2 dengan rasio massa hydrochar : ZnCl2 pada temperatur 600 oC. Analisa yang dilakukan adalah Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) untuk menganalisis gugus fungsi yang ada di permukaan karbon aktif, Brunauer-Emmett-Teller (BET) untuk menganalisis luas permukaan, distribusi pori dan volume pori, serta Scanning Electron Microscope Energy Dispersive X-ray (SEM-EDX) untuk menganalisis morfologi permukaan karbon aktif dan unsur yang terkandung pada karbon aktif. Penambahan sulfur sebagai doping pada limbah kulit kakao menyebabkan penurunan pada yield hydrochar namun pada yield karbon aktif terjadi peningkatan. Penambahan sulfur juga menurunkan luas permukaan karbon aktif, dimana pada analisis BET diketahui luas permukaan terkecil adalah sebesar 720,09 m2/g dengan variasi doping sulfur murni. Dari analisis FTIR, diperoleh bahwa sampel hydrochar menunjukkan terbentuknya gugus C-S, S=O, serta S-S. Berdasarkan analisis SEM-EDX diperoleh permukaan karbon aktif yang berpori serta karbon aktif yang mengandung sulfur dengan kadar sulfur terbesar bernilai 11,94 %.