Sintesis material komposit karbon-sulfur dari Mikroalgae-Chlorella Vulgaris dengan karbonisasi hidrotermal dan aktivasi kimia – NANH2

Abstract

Karbon aktif banyak digunakan sebagai absorben untuk menyerap logam berat, pemurnian gas, katalisator serta menjadi bahan baku komposit karbon sulfur untuk katoda baterai litium sulfur. Batubara merupakan bahan baku dari karbon aktif yang tidak terbarukan dan menghasilkan gas rumah kaca, sehingga mikroalga chlorella vulgaris akan digunakan sebagai bahan baku alternatif. Aplikasi karbon aktif pada penelitian ini adalah untuk mensintesis komposit karbon sulfur sebagai pengganti kobalt dan nikel yang bersifat beracun pada katoda baterai litium. Pada penelitian ini dapat diketahui pengaruh rasio massa hydrochar terhadap NaNH2 pada proses aktivasi kimia terhadap perolehan massa karbon dan karakteristik fisika karbon aktif, serta karakteristik fisika komposit karbon sulfur yang dihasilkan dengan menggunakan mikroalga chlorella vulgaris sebagai bahan baku. Tahap pembuatan komposit karbon sulfur terdiri dari karbonisasi hidrotermal, aktivasi kimia, dan metode difusi lebur. Metode karbonisasi hidrotermal membentuk hydrochar menggunakan teflon autoklaf pada temperatur 200 °C selama 24 jam. Lalu dilakukan aktivasi kimia dengan variasi rasio massa hydrochar terhadap NaNH2 (1:1, 1:2) dengan temperatur aktivasi 700 oC selama 1 jam di dalam furnace. Karbon aktif dengan perolehan massa karbon tertinggi, % kritalinitas terkecil, dan % amorf tertinggi akan digunakan untuk membuat komposit karbon sulfur melalui proses difusi. Analisis karakteristik dilakukan dengan metode SEM dan XRD untuk mengetahui kristalinitas, morfologi serta luas permukaan karbon aktif dan karakteristik komposit karbon sulfur yang dihasilkan. Karbon aktif yang dihasilkan dengan melewati proses karbonisasi hidrotermal terlebih dahulu akan menghasilkan perolehan karbon aktif yang lebih tinggi, % amorf yang lebih tinggi dan memiliki struktur permukaan yang lebih berongga. Sementara rasio massa hydrochar terhadap aktivator NaNH2 yang lebih tinggi akan menghasilkan yield karbon aktif yang lebih kecil dan tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan terhadap % amorf dan % kristalinitas karbon aktif yang dihasilkan. Proses difusi lebur pada sintesis komposit karbon sulfur dapat mempengaruhi struktur dan kadar sulfur yang dimiliki karbon aktif seperti perubahan struktur amorf menjadi lebih kristalin dan kadar sulfur yang meningkat.