OPTIMASI DAN KARAKTERISASI KINERJA SENSOR GAS N O SECARA VOLTAMMETRI SIKLIK MENGGUNAKAN MIKROELEKTRODA EMAS (Au) DENGAN MEMBRAN PTFE (POLYTETRAFLUOROETHYLENE)

Abstract

Gas dinitrogen oksida atau nitrous oksida merupakan salah satu gas yang menyebabkan pemanasan global dan merusak lapisan ozon. Gas N vii

2 O digunakan secara luas sebagai gas anastesi dan analgesik dalam bidang pengobatan dan juga sebagai zat aditif bahan bakar bidang otomotif. Gas ini memiliki kekuatan menyerap panas 300 kali lebih kuat dibandingkan dengan gas karbon dioksida. Sehingga monitoring terhadap laju emisinya menjadi sangat penting untuk dilakukan. Selama ini, metode yang digunakan untuk analisis keberadaan gas N O adalah dengan menggunakan metode kromatografi gas, spektrometri inframerah dan spektroskopi fotoakustik yang yang cenderung membutuhkan tenaga yang terampil dan biaya operasional yang mahal. Untuk itu diperlukan suatu metode dan peralatan sensor yang relatif lebih murah, sensitif dan selektif. Pengembangan sensor gas N O secara voltammetri siklik menggunakan mikroelektroda emas dan membran PTFE merupakan salah satu metode yang dapat digunakan. Permasalahan yang dipelajari dalam penelitian ini dititikberatkan pada bagaimana: 1) pengaruh variasi konsentrasi elektrolit TBAP, scan rate dan ukuran pori membran PTFE pada hasil pengukuran gas N O secara voltammetri siklik dengan menggunakan mikroelektroda kerja emas, 2) linear range, limit deteksi dan sensitivitas sensor gas N 2 2 O secara voltammetri siklik menggunakan mikroelektroda kerja emas, 3) selektivitas sensor gas N O berbasis membran yang bekerja berdasarkan prinsip voltammetri siklik terhadap gas O 2 2 dan CO , dan 4) karakteristik hasil pengukuran sensor gas N 2 2 2 O secara elektrokimia dengan menggunakan elektroda 2 2

emas terhadap keberadaan gas N O bila dibandingkan dengan hasil pengukuran dari sensor infra merah (infrared). Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Fakultas MIPA Universitas Jember. Variasi konsentrasi elektrolit tetrabutilammoniumperklorat dalam dimetilsulpoksida (TBAP/DMSO) yang digunakan adalah 0,05 M; 0,1 M dan 0,15 M. Sedangkan variasi scan rate yang digunakan yaitu 20, 40, 60, 80, 100, 200 mV/s. Alat yang digunakan yaitu Potensiostat Amel 433 A dengan sel elektrokimia yang dilengkapi dengan tiga elektroda yaitu elektroda kerja emas (Au), elektroda pembanding Ag/AgCl dan elektroda pelengkap platina (Pt). Polarisasi elektroda menggunakan voltammetri siklik pada rentang potensial 0-(-2,8) V. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi larutan elektrolit TBAP/DMSO optimum pada 0,1 M dan scan rate optimum pada 100 mV/s. Hasil pengujian terhadap variasi ukuran pori membran PTFE 0,22 µm; 0,45 µm dan 1 µm menunjukkan bahwa ukuran pori berbanding lurus dengan arus reduksi gas N 2 O. Sehingga membran PTFE yang digunakan adalah pada pori 1 µm. Selektivitas sensor gas N 2 O terhadap gas O 2 dan gas CO juga sangat bagus karena tidak didapatkan respon dari kedua gas tersebut. Sehingga dalam hal ini gas O

2 2 dan gas CO tidak menjadi interfensi dalam pengukuran. Akan tetapi sensor gas N O yang bekerja berdasar prinsip voltammetri siklik tidak dapat dibandingkan hasilnya dengan sensor gas komersial yang berbasis infrared. Hal ini dikarenakan perbedaan kemampuan dalam mendeteksi analit. Sensor gas inframerah mampu mendeteksi gas N 2 O pada konsentrasi 0-1%. Sedangkan sensor gas berbasis voltammetri siklik tidak mampu mendeteksi konsentrasi analit di bawah 1%. Karakterisasi sensor dengan polarisasi voltammetri siklik didapatkan: daerah kerja pada 9,09%-20% dengan nilai korelasi sebesar 0,95. Sensitivitas sensor adalah sebesar -0,199 nA/%.