Emisi gas CO2 menjadi salah satu faktor terbesar penyumbang efek gas rumah kaca dan perubahan iklim yang ada di bumi. Dampak negatif yang ditimbulkan dari emisi gas CO2 menjadi salah satu fokus perhatian para peniliti untuk menguranginya dan/atau mengubahnya menjadi suatu produk dengan nilai tambah. Pada penelitian kali ini dilakukan konversi CO2 menjadi asam format (HCOOH) secara fotoelektrokimia. Sistem fotoelektrokimia terdiri dari fotoanoda berupa nanokomposit kobalt posfat, bismuth vanadate TiO2 (CoPi/BiVO4/TiO2) dan Grafena Oksida (GO) tereduksi yang akan dilekatkan pada film TiO2 diatas plat logam Ti menjadi (rGO/TiO2) sebagai katoda gelap. Pasangan elektroda tersebut dikemas dalam reaktor gelas berisi elektrolit NaHCO3, sumber cahaya tampak, dan pada kompartemen katoda gelap dibubbling dengan gas CO2. Bismuth vanadate pada fotoanoda CoPi/BiVO4/TiO2 dilekatkan menggunakan metode s-SILAR (successive ionic layer adsorption and reaction) dan untuk kobalt posfat dideposisi kedalam film BiVO4/TiO2 menggunakan metode elektrodeposisi selama 15 menit dengan potensial +1,1 V (vs. Ag/AgCl). Sedangkan katoda gelap difabrikasi dengan melekatkan grafena oksida tereduksi pada film TiO2 diatas plat titanium. Grafena Oksida akan disintesis menggunakan metode hummer termodifikasi kemudian dilekatkan secara elektrodeposisi dan dielektro-reduksi sehingga menjadi rGO/TiO2. Material elektroda dikarakterisasi menggunakan fourier transform infra-red (FTIR), UV-Vis Diffuse Reflectance Spectrocopy (UV-Vis DRS), X-ray Diffraction (XRD), linear sweep voltammetry (LSV), dan multi pulse amperometry (MPA). Dalam sistem fotoelektrokimia katoda gelap rGO/TiO2 berperan sebagai elektroda yang akan mengonversi CO2 menjadi HCOOH. Sedangkan, fotoanoda CoPi/BiVO4/TiO2 berfungsi sebagai sisi oksidasi menghasilkan proton (prekursor hidrogen) dan elektron aktif. Uji aplikasi konversi CO2 menjadi HCOOH dilakukan dengan durasi selama 2 jam, dimana reaktor diisi dengan elektrolit NaHCO3 tersaturasi CO2. Produk yang terbentuk dianalisa menggunakan high-performance liquid chromatography (HPLC). Hasil penelitian menunjukkan bahwa film TiO2 yang digunakan sebagai elektroda memiliki band gap sebesar 3,0 eV, didominasi dengan fase kristal anatase dengan morfologi nantotube. Komposit fotoanoda CoPi/BiVO4/TiO2 memiliki nilai band gap sebesar 2,35 eV dan 2,6 eV: responsif terhadap cahaya tampak. Sedangkan, katoda gelap rGO/TiO2 memiliki nilai band gap sebesar 3,38 eV. Sistem fotoelektrokimia dirancang mampu mengonversi CO2 menjadi asam format, dengan hasil sebesar 20,87 μmol selama 1 jam dengan faradaic efficiency sebesar 52,32%.
Carbon dioxide has been the most significant factor contributing the increase of greenhouse effect worldwide. Adverse impacts from carbon dioxide gas emmisions are becoming the main focus for researchers to decrease and convert carbon dioxide emissions into fine chemicals that benefits our daily lives. In this study, carbon dioxide gas is converted into formic acid (HCOOH) through photoelectrochemical system (PEC). The photoanode used in this research is cobalt phosphate bismuth vanadate TiO2 (CoPi/BiVO4/TiO2), while the dark cathode is reduced graphene oxide that will be attached to TiO2 film on top of titanium foil (rGO/TiO2). Both electrodes are placed into a reactor containing NaHCO3 (pH 7) electrolyte and visible light source, hence on the dark cathode compartment NaHCO3 electrolyte saturated by CO2 gas. Simplified successive ionic layer adsorption and reaction (s-SILAR) is used to paste bismuth vanadate on TiO2, whereas the cobalt phosphate would be deposited to BiVO4/TiO2 film through electrodeposition method for 15 minutes with a potential of +1,1 V (vs. Ag/AgCl). At the same time, the rGO/TiO2 dark cathode is fabricated by attaching reduce graphene oxide on top of TiO2 film. Graphene oxide is attached to TiO2 film by electrodeposition and electroreduction to fabricate rGO/TiO2 film with cyclic voltammetry from a range between -1,7-0,7 V (vs. Ag/AgCl). Electrodes used in this research are analyzed using Fourier transform infrared (FTIR), UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction, Linear Sweep Voltammetry (LSV), and Multi Pulse Amperometry (MPA). The charazterizations results from this study showed the band gap value from TiO2 film used is 3,0 eV; dominated by the anatase crystal phase with nanotube morphology. Photoanode composite CoPi/BiVO4/TiO2has a band gap value of 2,35 eV and 2,6 eV; which is active under visible light. On the other side, the rGO/TiO2 dark cathode showed a value of 3,38 eV for its band gap. Photoelectrochemical is one of many systems that is designed to be capable for converting CO2 into HCOOH. In the PEC system, rGO/TiO2 dark cathode is the electrode that converts CO2 into HCOOH. The CoPi/BiVO4/TiO2 oxidizes water and produces protons (hydrogen precursor) and active electrons. The PEC system demonstrated that it converts CO2 into HCOOH. The formic acid obtained is analyzed by high-performance liquid chromatography (HPLC), where total of formic acid obtained from this study is 20,87 μmol and with a faradaic efficiency of 52,32%. |
S-Bian Shafi Muhammad.pdf :: Unduh