PREPARASI DAN KARAKTERISASI POLIPIROL (PPy) PADA ELEKTRODA KERJA KASA BAJA 400 MESH SECARA VOLTAMMETRI SIKLIK (CV)

Transkripsi

1 PREPARASI DAN KARAKTERISASI POLIPIROL (PPy) PADA ELEKTRODA KERJA KASA BAJA MESH SECARA VOLTAMMETRI SIKLIK (CV) Anceu Murniati, Buchari, Suryo Gandasasmita, Zeily Nurachman. Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas jenderal Achmad yani (UNJANI) Jl.Terusan Jend. Sudirman PO. BOX 8 Cimahi Program Studi Kimia FMIPA Instutut Teknologi Bandung (ITB) Jl.Ganesha No. Bandung an_murniati@yahoo.co.id Abstrak Telah dilakukan penelitian preparasi dan karakterisasi film polipirol (PPy) pada elektroda kerja kasa baja mesh dengan metode elektropolimerisasi secara voltametri siklik (CV). Optimasi kondisi elektropolimerisasi pirol (Py) meliputi jendela potensial, laju selusur dan jumlah siklus. Berdasarkan voltamogram, elektropolimerisasi Py dicapai pada laju selusur mv/s sebanyak sepuluh siklus dengan jendela potensial s/d mv terhadap Ag/AgCl sebagai elektroda pembanding; pada konsentrasi monomer, M dan KCl, M sebagai elektrolit pendukung. Abstract Has been studied preparation and characterization of polypyrrole (PPy) film on mesh of steel gauze as working electrode with electropolymerization by cyclic voltammetry (CV) method. Optimization conditions of electropolymerization of pyrrole (Py) include the potential window, the scan rate and number of cycles. Based on voltamogram, Py electropolymerization achieved on scan rate mv/s with ten cycles and potential window of to mv versus Ag/AgCl as reference electrode; on monomer concentration. M and KCl. M as supporting electrolyte. Key words: mesh of steel gauze, electropolymerization, voltammogram. Pendahuluan Polipirol (PPy) merupakan salah satu polimer konduktif yang memiliki sifat elektronik, mekanik yang stabil serta mudah untuk disintesis. PPy cukup menjanjikan untuk berbagai aplikasi, termasuk bidang elektroanalitik dan elektrokimia. Dalam keadaan oksidasi, PPy sebagai senyawa elektroaktif bermuatan positif yang akan bergabung dengan counter ion sebagai dopan. (Wang, ; Walaiporn et al., 9). Pada polimerisasi secara elektrokimia, monomer dilarutkan dalam pelarut yang sesuai yang berisi larutan garam sebagai elektrolit pendukung. Monomer tersebut dioksidasi pada permukaan elektroda pada potensial anodik (oksidasi). Pada oksidasi awal, monomer membentuk radikal kation lalu bereaksi dengan monomer lain dalam larutan membentuk oligomer dan pertumbuhan rantai selanjutnya terbentuk polimer.

2 Perpanjangan polimer terkonyugasi yang dihasilkan mengakibatkan terjadinya penurunan potensial anodik dibandingkan dengan oksidasi monomer. Voltammetri siklik (CV) merupakan salah satu metode yang sering digunakan untuk karakterisasi sifat konduksi film polimer. Digunakan metode tersebut karena dapat mempelajari reversibilitas transfer elektron pada proses oksidasi dan reduksi melalui diagram arus terhadap potensial. Spesi intermediet yang memiliki waktu hidup yang singkat dapat diamati dengan mikroelektrode pada kecepatan pemindaian yang tinggi. Keadaan intermediet tersebut (radikal kation) sangat penting dalam mekanisme elektropolimerisasi. Dalam proses elektropolimerisasi melibatkan beberapa variabel seperti pelarut, konsentrasi monomer, jenis elektrolit, temperatur, bahan elektroda dan kondisi elektrolisis. Kondisi elektrolisis, suatu polimer didepositkan secara potensiostatik atau galvanostatik, dari kondisi ini ada keterkaitan dengan struktur dan sifat pada pertumbuhan film PPy dan laju produksi polimer (So nmez et al., ). Keuntungan preparasi film yang dipolimerisasi secara elektrokimia adalah prosesnya dapat dikerjakan dengan mudah dan waktu pengerjaan prosedur yang pendek. Lebih jauh, metode tersebut dapat mengontrol ketebalan lapisan film polimer dengan pasti berdasarkan pengukuran arus listrik selama elektropolimerisasi berlangsung (Cosnier et al., 99) Logam mulia seperti Pt bertindak sebagai elektroda kerja pada reaksi redoks. Fungsi logam Pt untuk mengambil atau melepaskan elektron, sementara logam itu sendiri tidak ikut serta secara nyata dalam reaksi redoks (inert). Selain elektroda kerja Pt, beberapa peneliti telah berhasil memanfaatkan logam Cu; paduan Zn-Cu (kuningan) serta potensi kasa baja sebagai elektroda kerja yang telah dilaporkan pada penelitian sebelumnya (Murniati et al, ). Penelitian sebelumnya dipelajari optimasi kondisi elektropolimerisasi Py dengan dopan asam glutamat (PPy-Asg)(Murniati et al 7; 9) serta studi elektrometri elektroda kerja Pt yang didukung spektrum IR dan karakterisasi elektroda Pt dan kasa baja pada larutan blanko, variasi konsentrasi dan jumlah siklus (Murniati, et al ). Pada penelitian ini dipelajari preparasi dan karakterisasi PPy pada elektroda kerja kasa baja mesh secara dengan metode CV. Optimasi kondisi dipelajari melalui voltamogram yang meliputi laju pindai, potensial kerja dan jumlah siklus. Pengukuran dilakukan pada konsentrasi monomer, M dalam larutan KCl,M sebagai elektrolit pendukung.. Metode Penelitian. Bahan Kimia Bahan-bahan kimia yang digunakan berkualitas pro analisis sebagian besar produk Merck. Sebagai monomer digunakan pirol, Pyrrole 98 %, [9-97-7], CHN, BM=7,9; Merck,8 Beil,,V, ; BJ = 97 g/ml, diperoleh dari Sigma-Aldrich; Sebagai elektrolit pendukung digunakan larutan KCl, M. Semua senyawa tersebut dilarutkan dalam pelarut akuabides... Peralatan Elektroda kerja kasa baja Kasa baja berpori mesh anti karat ukuran mm x 7cm. Elektroda pembanding Ag/AgCl Elektroda pembanding Ag/AgCl dibuat dengan cara elektrolisis pada kawat Ag dengan menggunakan larutan KCl, M pada potensial V. Kawat Ag yang telah dilapisi dimasukkan ke dalam badan elektroda kaca lalu dimasukan sejumlah cairan KCl jenuh M. Elektroda

3 i (ma) i (ma) pembanding disimpan dalam wadah yang berisi larutan KCl M. Peralatan pengukuran Peralatan untuk elektropolimerisasi Py yaitu satu set alat sel elektrolisis terdiri dari wadah sel elektrolisis ml dengan empat lubang pada leher wadah sel, terdiri dari elektroda kerja kasa baja; elektroda pembanding Ag/AgCl; elektroda bantu dari kawat Pt serta satu lubang untuk aliran gas nitrogen untuk mencegah oksigen terlarut. Satu set sel elektrolisis tersebut dihubungkan dengan Potensiostat yang dilengkapi dengan satu set komputer pengolah data dengan program Basi-Epsilon Version..7. (Murniati et al., 7 ;9; ). (Ep) sekitar - mv (Gambar ) jendela potensial s/d mv dan laju pindai mv/s Vs Ag/AgCl.,8 K K Fe(CN) - Fe(CN) - (aq) + e (aq),,,, -, -, -, K Fe(CN) - (aq) K Fe(CN) - (aq) + e -,8 -,,,, Gambar. Voltammogram K Fe(CN) sebanyak siklus; jendela potensial s/d mv laju pindai mv/s Vs Ag/AgCl. Elekropolimerisasi Py Hasil pelapisan PPy pada permukaan elektroda kerja kasa baja seperti pada Gambar. Gambar Satu set sel elektropolimerisasi Py.Hasil dan Pembahasan. Kalibrasi elektroda pembanding Ag/AgCl pada elektrolit K Fe(CN) Kalibrasi elektroda pembanding Ag/AgCl dilakukan pengukuran pada larutan elektrolit K Fe(CN) mm sebanyak ml pada wadah sel elektrolisis yang dilengkapi dengan lektroda kerja platina; elektroda bantu platina dan elektroda pembanding Ag/AgCl. Pengukuran dilakukan dengan metode CV, dengan kondisi operasi seperti berikut: Jendela potensial s/d skala arus ma laju pindai mv/s Dari hasil penelitian, karakterisasi elektroda kerja Ag/AgCl memberikan respon baik dengan puncak potensial Gambar. Elektroda kasa baja mesh terlapis PPy kb>mesh KCl, M -, -, -,,,,,,8,,, E(V, vs Ag/AgCl),7;,9 Gambar. Voltammogram KCl sebagai blanko; jendela potensial s/d mv; laju pindai mv/s Vs Ag/AgCl pada

4 i (ma) i (ma) elektroda kerja kasa baja mesh inert telah dipelajari pada penelitian sebelumnya (Murniati et al., ). 7.;. elektroda kb PPy siklus kb mesh PPy ,,,,,8, Gambar. Voltammogram PPy siklus; jendela potensial s/d mv laju pindai mv/s vs Ag/AgCl, pada elektroda kerja kasa baja mesh Menurut Wang, () PPy yang bermuatan positif dapat bergabung secara reversibel dengan spesi anionik pada suatu larutan melalui proses oksidasi dan reduksi. Pada Gambar dan Gambar, memperlihatkan oksidasi PPy setelah mv. Hal ini telah dipelajari Cheung et al. (99). Besarnya Ip dan Ep dari voltammogram siklik PPy dicapai masing-masing mv dan, ma terhadap elektroda pembanding Ag/AgCl. Penggunaan kasa baja dengan kerapatan pori mesh, yang bertindak sebagai elektroda dapat mempengaruhi difusi PPy + dan pertumbuhan kristal polimer selama proses elektropolimerisasi Py berlangsung. Banyaknya muatan per detik yang terdifusi pada permukaan elektroda kerja kasa baja sebanding dengan konsentrasi monomer. Adanya beberapa unsur yang terdapat dalam kasa baja seperti Fe, Cr, Mn dan Zn dalam kasa baja mengakibatkan pergeseran nilai arus puncak (Ip) dan potensial (Ep) bila dibandingkan dengan elektroda Pt yang Gambar. Voltammogram PPy siklus; jendela potensial s/d mv laju pindai mv/s pada elektroda kerja kasa baja mesh Elektropolimerisasi pirol pada siklus yang lebih banyak, terjadi oksidasi berlebih yang mengakibatkan pergeseran potensial dan penurunan arus. Voltamogram PPy sebanyak siklus dianggap sudah seluruh permukaan elektroda kerja kasa baja mesh tertutupi oleh film PPy (Gambar ). Pada siklus pertama terlihat penyimpangan pelapisan polimer yang pertama. Berdasarkan mekanisme Reynold, pada permukaan elektroda diawali dengan pembentukan radikal kation, yang diikuti pertumbuhan polimer secara padat. Antaraksi yang kuat antara pelarut air, radikal kation serta adanya anion dari elektrolit pendukung merupakan langkah awal terjadinya polimerisasi, sehingga diperlukan energi aktivasi yang tinggi pada proses tersebut (Sadki et al., ).. Kesimpulan Hasil penelitian, diperoleh tiga voltammogram siklik yang khas, yaitu voltammogram siklik K Fe(CN) ; voltammogram siklik KCl sebagai blanko dan voltammogram siklik PPy. Elektropolimerisasi Py pada elektroda kerja kasa baja mesh, dicapai pada laju selusur mv/s sebanyak sepuluh siklus dengan jendela potensial s/d

5 mv terhadap Ag/AgCl sebagai elektroda pembanding; pada konsentrasi monomer, M dan KCl, M sebagai elektrolit pendukung.. Ucapan terimakasih. Terimakasih kepada Ketua Kelompok Keahlian Kimia (KK) Analitik ITB atas dukungan fasilitas laboratorium Penelitian Kimia Analitik.. Terimakasih kepada DPM Dikti atas dukungan dana Hibah Penelitian Unggulan STRAGNAS DIKTI -. DAFTAR PUSTAKA Cosnier.,S dan Popescu,I.C (99): Poly(amphiphilic pyrrole)-tyrosinaseperoxidase electrode for amplified flow injection-amperometric detection of phenol, Analytica Chimica Acta, 9,. Cheung, K.M., Bloor,D. dan Steven.G.C (99): The influence of unusual counterions on the electrochemistry and physical properties of polypyrrole, Journal of Material Science,, Murniati, A; Buchari; Gandasasmita,S and Nurachman, Z (): Preparation of Polypyrrole-Poliphenol oxidase (PPy- PPO) film on steel gauze and platinum electrode as supporting material; Proceeding nd REMSEA, Chulalongkorn- Bangkok Thailand. Sadki, S., Schottland, P., Brodie, N dan Sabouraud, G (): The mechanisms of pyrrole electropolymerization., The Royal Society of Chemistry, 9, 8 9. So nmez, G and Sarac A.S (): In situ spectroelectrochemistry and colorimetry of poly(pyrroleacrylamide)s, Journal of Materials Science, 7, 9. Walaiporn, Q., Pigram,P., Jones, Robert and Sirivat, A (9): A sensitive and highly stable polypyrrole-based ph sensor with hyroquinone monosulfonate and oxalate co-doping, Sensors and Actuators B : Chemical, 8, - Wang, J. (): Analytical Electrochemistry, second edition, John Willey and sons, New York. Murniati, A., and Buchari (7): Pollypyrrole-Glutamic Acid coated wire electrode, Proceeding in ICCS (International Conference on Chemical Science), st, UGM, Yogyakarta- Indonesia, ANL/7-. Murniati, A., dan Purnomo, A. (9): Optimasi Pembuatan Elektroda termodifikasi Polipirol-asam glutamat Secara Voltammetri Siklik, Majalah Ilmiah MIPA-UNJANI Aristoteles, 7,, ISSN : 9-. Murniati, A., dan Buchari (9): Pembuatan dan Karakterisasi Elektroda kerja platina termodifikasi film polipirol asam glutamat (PPy-Asg), Proceeding Seminar Nasional MIPAnet -9, ISBN : :.