Pengembangan Elektroda Komposit Polianilin-Epoksi-Grafena Oksida-Kobalt Oksida Melalui Optimasi Komposisi dan Ketebalan sebagai Sensor Fosfat

Abstract

Komposit merupakan material yang tersusun atas dua komponen atau lebih yang salah satunya berperan sebagai matriks dan satu lainnya berperan sebagai bahan penguat (reinforcement). Kombinasi sinergis komponen komposit dapat mengubah sifat mekanik komposit, tetapi tetap menjaga sifat kimia dari setiap penyusunnya sehingga karakteristik komposit melebihi karakteristik dari setiap penyusunnya. Komponen matriks yang digunakan dalam penelitian ini berupa polianilin (PANI) dan epoksi, serta reinforcement berupa grafena oksida (GO) yang dimodifikasi dengan kobalt oksida (CoO). PANI dan epoksi digunakan sebagai matriks karena mudah disintesis, memiliki sifat listrik dan sifat mekanik yang baik serta stabilitas lingkungan yang baik. Modifikasi dengan GO dan CoO dipilih karena GO dapat meningkatkan sensitivitas PANI dan CoO dapat memberikan sifat unik pada komposit yaitu mampu berinteraksi dengan fosfat. Modifikasi ini dilakukan untuk meningkatkan sensitivitas dan stabilitas elektroda dan memberikan sifat unik terhadap elektroda yaitu mampu mendeteksi ion fosfat. Pengembangan elektroda komposit dilakukan melalui optimasi komposisi dan ketebalan komposit. Komposisi dan ketebalan optimum komposit sebagai elektroda diuji kelayakannya terhadap sampel tanah di Perkebunan Sentool. Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu sintesis komposit, penentuan komposisi dan ketebalan optimum, serta uji kelayakan elektroda dalam mendeteksi ion fosfat dalam sampel tanah. Tahapan pertama yaitu mensintesis PANI menggunakan metode polimerisasi anilin, GO menggunakan metode Hummer dan komposit PANI-Epoksi-GO-CoO. Keberhasilan modifikasi komposit PANI-Epoksi-GO-CoO dipastikan melalui karakterisasi FTIR untuk memastikan gugus dari setiap penyusunnya. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa komposit yang dibuat tersintesis dengan baik terbukti dengan munculnya serapan khas masing-masing penyusunnya yaitu 3220,676 cm-1 (O-H), 1716,092 cm-1 (C=O), 1614,195 cm-1 (C=C), 1539,946 cm-1 dan 1435,82 cm-1 (C=C), 1036,25 cm-1 (CO), 723,81 cm-1 (C-C), dan 663,295 cm-1 (Co-O). Tahapan kedua yaitu mempelajari pengaruh komposisi dan ketebalan komposit terhadap kinerja elektroda dalam mendeteksi ion fosfat. Komposisi massa (berat/berat) PANI:Epoksi yang digunakan dibuat konstan 0,4:0,2 dan GO:CoO dibuat 5 variasi komposisi yaitu 0,3:0,3; 0,25:0,35; 0,2:0,4; 0,15:0,45; dan 0,1:0,5. Komposisi dengan respon maksimum selanjutnya digunakan untuk mengkaji ketebalan elektroda komposit dalam mendeteksi ion fosfat. Variasi ketebalan yang digunakan yaitu 2 mm, 3mm, dan 4 mm. Komposisi dan ketebalan komposit yang terbaik dalam mendeteksi fosfat ditinjau dari nilai sensitivitas dan linearitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi komposit dengan respon maksimum yaitu komposisi massa GO:CoO sebesar 0,3:0,3, dengan sensitivitas yang diperoleh sebesar -17,105 mV/dekade dan linearitas sebesar 0,982. Sedangkan ketebalan dengan respon terbaik yaitu pada ketebalan 2 mm, dengan nilai sensitivitas yang diperoleh yaitu -28,981 mV/dekade dan linearitas sebesar 0,9886. Elektroda komposit yang terbaik kemudian diuji kinerjanya melalui beberapa parameter yaitu nilai presisi dari repeatabilitas dan reprodusibilitas, serta limit deteksi. Hasil pengujian kinerja elektroda terbaik menunjukkan nilai repeatabilitas yang diperoleh berkisar antara 0,10%-1,56% dan nilai reprodusibiltas 0,61%. Hasil ini menunjukkan bahwa elektroda PANI-Epoksi-GO-CoO memiliki tingkat presisi yang baik karena nilai %RSD kurang dari 5%. Limit deteksi yang diperoleh yaitu 6,87 x 10-7 M. Tahapan terakhir yaitu uji kelayakan elektroda dalam mendeteksi ion fosfat dalam sampel tanah. Hasil uji kelayakan menunjukkan bahwa konsentrasi ion fosfat dalam sampel tanah yang terdeteksi yaitu sebesar 6,81 x 10-4 M. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa elektroda komposit PANI-Epoksi-GO-CoO memiliki kemampuan untuk mendeteksi ion fosfat dalam sampel tanah.