Amonia NH3 merupakan bahan kimia yang penting dalam industri kimia. Dewasa ini, telah dikembangkan suatu metoda baru dalam produksi amonia melalui reaksi fotokatalitik menggunakan matrik TiO2 yang memiliki populasi kekosongan oksigen, menghasilkan spesi Ti3 matrik [Ti3 -TiO2] yang sesuai. Konversi N2 menjadi amonia tersebut, menggunakan sumber hidrogen dari air, berlangsung pada kondisi tekanan dan suhu ruang. Namun, dalam sistem tersebut penyerapan foton dan konversi kimia terjadi pada locus yang sama, sehingga kadang terjadi kontradiksi saat dilakukan optimasi penyerapan foton dan konversi kimiawinya. Dalam penelitian ini, dilakukan pendekatan baru dimana locus penyerapan foton dan inisiasi reaksi kimia dilakukan pada locus yang berbeda. Untuk keperluan tersebut, dilakukan modifikasi sel surya tipe Gratzel Dyse Sensitized Solar Cell, DSSC, sehingga memiliki kepanjangan zona katalisis yang terpisah dari zona DSSC nya. Penyerapan cahaya dilakukan pada zona DSSC dan konversi N2 menjadi amonia dilakukan pada zona katalisis. Zona DSSC menggunakan foto anoda TiO2 yang disensitasi dengan zat warna ruthenium dye jenis N719, sedangkan zona katalisis menggunakan matrik [Ti3 -TiO2 nanotube]. Preparasi TiO2 nanotube dan matrik [Ti3 -TiO2 nanotube] berturut turut menggunakan metode anodisasi dan reduksi elektrokimia. Sensitasi TiO2 dengan zat warna N719 dilakukan dengan cara perendaman dan dilakukan variasi waktu perendaman selama 3; 6; 12; dan 24 jam. Hasil preparasi dilakukan karakterisasi yang sesuai, diantaranya menggunakan XRD, SEM, UV-Vis DRS, FT-IR, dan dilakukan uji photocurrent menggunakan sel fotoelektrokimia. Perakitan sel surya yang dimodifikasi, dilakukan menggunakan foto anoda TiO2 nanotube tersensitasi N719, elektrolit I3-/I- dan Pt/FTO sebagai elektroda counter pada zona DSSC. Sedangkan, pada zona katalis digunakan matrik [Ti3 -TiO2 nanotube], elektrolit Na2SO4, TiO2 sebagai elektroda counter. Zona katalis pada rangkaian tersebut dialiri gas N2, sementara zona DSSC disinari. Dilakukan variasi waktu dan pH pada fotoreaksi produksi amonia. Hasilnya menunjukkan bahwa pada rentang reaksi antara 12 jam s/d 100 jam secara konsisten diperoleh produk amonia 13,39 M s/d 137 M dan diperoleh efisiensi konversi sebesar 0,06. Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini memberi konfirmasi keberhasilan dari pendekatan yang dilakukan.
Amonia NH3 is an important precursor in the chemical industry. Recently, a new method of producing amonia has been developed by photocatalytic reaction over TiO2 with partially oxygen vacancied, yielding Ti3 species, from water and N2 under basically ambient pressure and temperature. Unfortunately, the reaction locus is taken place in the same place with the illumination locus, which may create a contradictory during optimation of light absorbing locus and intended chemical reaction locus. Thus in this study, a relatively new approach is introduced. The production of amonia will be performed by using modified DSSC device, which has a catalysis zone extension. Hence the photon absorption is provided by DSSC zone, then the produced, what so called, ldquo hot rdquo electron transferred to catalysis zone to intiate intended chemical reaction. In this work, N719 type dyes was used as sentizer for the photoande in DSSC zone, while the catalysis zone employing Ti3 TiO2nanotubes matrix. Preparation of TiO2 was done by using anodization method, while preparation of the Ti3 TiO2 nanotube catalyst zone was carried out by electrochemical reduction method of prepared TiO2. TiO2 was then sensitized by N719 by immersion method. Variation of immersion was performed for 3 6 12 and 12 hours. Both then was characterized by XRD, SEM, UV Vis DRS, and FT IR and electyrochemical work station. Modified DSSC was prepared by using TiO2 NT N719 dye as working electrode, I3 I electrolyte and Pt FTO as counter electrodes for the DSSC zone and Ti3 TiO2 nanotube coupled with TiO2 as counter electrode in catalysis zone. The catalysis zone then was immersed into Na2SO40.1 M electrolyte, which then aerated by N2 gas. while the DSSC zone is irradiated, then within a certain period of amonia products are obtained. The amonia product was collected and analyzed using phenate method. Variations of time and pH of photoreaction for amonia production was performed. The results showed that in the reaction range between 12 hours to 100 hours consistently obtained amonia products 13.39 M up to 137 M which indicated a conversion efficiency of 0.06 . The results obtained in this study confirm the potential or success of the approach. |
S-Pdf-Okta Lian Atikah.pdf :: Unduh