Elektrodeposisi Kobalt-Nikel pada Karbon (Co-Ni/C) Sebagai Sensor Potensiometri Fosfat

Abstract

Fosfat merupakan salah satu unsur yang dibutuhkan tanaman untuk mendukung pertumbuhan dan perkembangannya. Kadar fosfat yang terlalu rendah, dapat menghambat pertumbuhan makanan namun jika terlalu tinggi juga dapat mencemari lingkungan. Oleh karena itu, kadar fosfat dalam tanah perlu diukur secara berkala untuk memastikan mengenai kondisi kesuburan tanah. Analisis fosfat tanah umumnya dilakukan menggunakan metode spektrofotometri yang memberikan hasil yang akurat, namun memerlukan langkah yang kompleks. Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini mengembangkan sensor potensiometrik berbasis elektroda Co-Ni/C yang dibuat pada permukaan Screen-Printed Carbon Electrode (SPCE) melalui metode elektrodeposisi. Penelitian ini menggunakan lapisan paduan kobalt-nikel (Co-Ni) sebagai bahan aktif pada permukaan elektroda. Lapisan diharapkan dapat merespons keberadaan ion fosfat dalam larutan. Respons tersebut menghasilkan perubahan potensial yang diukur secara potensiometri dimana semakin tinggi konsentrasi ion H₂PO₄⁻, semakin besar perubahan potensial yang dihasilkan oleh elektroda. Elektroda Co-Ni/C disiapkan menggunakan metode voltametri siklik (CV) pada rentang potensial -100 hingga –1.300 mV. Proses elektrodeposisi dilakukan dalam larutan campuran NiCl₂ dan CoCl₂ dengan lima variasi rasio volume Co dan Ni, yaitu (1:0), (1:0,25), (1:0,5), (1:0,75), dan (1:1). Variasi-variasi ini digunakan untuk menentukan rasio komposisi yang menghasilkan lapisan Co-Ni terbaik pada permukaan karbon. Elektroda yang telah di elektrodeposisi kemudian digunakan untuk pengukuran larutan standar fosfat dengan konsentrasi 0,01; 0,1;1; 10 dan 100 ppm dan ditambahkan larutan KHP 0,0025 M pH 4. Elektroda dengan karakteristik terbaik digunakan untuk mengukur kadar fosfat pada sampel tanah secara potensiometri. Parameter yang diukur yaitu berupa sensitivitas dan linearitas. Sampel tanah dari perkebunan jagung diekstraksi menggunakan metode Bray P1. Elektroda yang sama diuji stabilitas selama 15 hari. Pengujian dilakukan setiap 3 hari sekali menggunakan larutan standar fosfat dan sampel untuk mengetahui kestabilan respons dan kinerja elektroda setelah penggunaan berulang. Hasil voltammogram menunjukkan bahwa setiap variasi menghasilkan karakteristik yang berbeda. Variasi 1 memiliki karakteristik yang kurang stabil karena puncak oksidasinya lebih besar daripada puncak reduksinya, yang menunjukkan bahwa sebagian endapan Co telah teroksidasi kembali ke dalam larutan. Variasi 2 menunjukkan peningkatan arus yang besar pada siklus terakhir, sedangkan variasi 3 dan 4 masih menunjukkan perbedaan arus antar siklus. Hasil variasi 5 menghasilkan voltammogram paling stabil dengan kurva yang rapat dan konsisten, puncak oksidasi kecil, serta loop nukleasi yang lebih jelas di sekitar – 800 mV, yang menunjukkan pembentukan lapisan Co-Ni yang lebih seragam dan menempel dengan baik pada permukaan SPCE. Hasil pengujian sensitivitas variasi 5 sebesar –46,17 mV/dekade dengan R² sebesar 0,9982. Elektroda Co-Ni/C (1:1) kemudian digunakan untuk mengukur kadar fosfat pada sampel tanah. Hasil pengukuran menunjukkan kandungan fosfat rata-rata 11,87 ± 0,201 ppm dengan koefisien variasi 2%. Hasil uji menunjukkan bahwa konsentrasi fosfat yang terukur menurun dari 11,87 ppm pada hari pertama menjadi 8,053 ppm pada hari ke-15. Penurunan ini mencapai sekitar 32,16%. Penurunan disebabkan oleh penurunan kinerja elektroda selama penyimpanan dan penggunaan serta faktor lain. Penelitian ini menunjukkan bahwa elektroda Co–Ni/C yang dibuat dengan metode elektrodeposisi pada karbon dapat digunakan untuk deteksi potensiometri ion fosfat. Perubahan rasio Co:Ni mempengaruhi kinerja elektroda, dengan rasio 1:1 menghasilkan sensitivitas, dan linearitas terbaik. Elektroda ini juga dapat digunakan untuk mengukur kadar fosfat dalam sampel tanah dengan masa pakai efektif selama 9–12 hari. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa elektroda Co–Ni/C berpotensi digunakan sebagai alternatif untuk analisis fosfat dalam tanah.