Karakteristik carbon nanospheres (CNSs) dari minyak goreng dengan katalis ferrocene di permukaan karbon aktif

Abstract

Carbon nanospheres (CNSs) merupakan salah satu golongan nano karbon yang terbentuk sebagai produk samping dalam pembuatan carbon nanotubes (CNTs). CNSs memiliki ukuran antara 50 nm sampai 1 μm, dapat berupa bola kosong atau berisi. CNSs memiliki ikatan yang menggantung (dangling bonds) yang menyebabkan sifatnya reaktif. Dewasa ini CNSs banyak diteliti untuk dimanfaatkan sebagai support katalis, adsorbent, atau pun elektroda baterai dan superkapasitor. Pada penelitian ini, dilakukan sintesis CNSs dengan menggunakan support karbon aktif. Katalis yang digunakan adalah katalis besi yang berasal dari ferrocene, Fe(C5H5)2. Sementara itu minyak goreng digunakan sebagai sumber karbon pembentuk CNSs. Campuran minyak goreng, katalis, dan karbon aktif kemudian dikarbonisasi dengan menggunakan electrical furnace pada 700oC selama 1 jam dengan atmosfer nitrogen. Dalam percobaan ini divariasikan konsentrasi awal katalis 2,5, 5, 7,5 dan 10g katalis/100 ml minyak goreng, dengan rasio karbon aktif terhadap minyak goreng 1:3 (b/b). Karakterisasi produk menggunakan x-ray diffraction (XRD), analisa luas permukaan BET, Raman spektroskopi, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), dan xray photoelectron spectroscopy (XPS). Morfologi permukaan karbon aktif diamati dengan scanning electron microscope (SEM) dan transmission electron microscopy (TEM). Hasil analisa SEM dan TEM menunjukkan bahwa dari sintesis yang dilakukan, terbentuk CNSs, yang tersusun atas C(002) dan C(100). Dapat diamati pula semakin besar katalis yang digunakan, semakin banyak CNSs yang terbentuk. Seiring peningkatan jumlah katalis, peningkatan kandungan besi dan oksigen di dalam sampel juga teramati dengan pengukuran EDS, akan tetapi berdasarkan analisa XPS, tidak ada perubahan komposisi gugus fungsi di permukaan karbon aktif. Penurunan luas permukaan karbon aktif teramati pada setiap sampel dengan penurunan maksimum 50%. Hal ini yang mengakibatkan penurunan kapasitas adsorpsi saat digunakan sebagai adsorbent. Saat sampel 2,5g/100mL diuji dengan cyclic voltammetry sebagai anoda baterai litium, performansinya stabil.