Studi Komposisi dan Ketebalan Polyvinyl Alcohol-Graphene Oxide (PVA-GO) Sebagai Sensor Aroma Kopi Robusta

Abstract

Sensor gas merupakan komponen yang digunakan untuk mendeteksi dan mengkuantifikasi sampel dalam fasa gas yang selanjutnya memberikan output respon sinyal dalam bentuk hambatan, konduktansi, atau arus. Secara umum, pengembangan sensor gas banyak menggunakan basis berupa semikonduktor oksida logam (MOS) namun, kelemahan seperti selektivitas dan sensitivitas yang rendah mengakibatkan penggunaan basis sensor diganti dengan bahan polimer. Pengaplikasian polimer dalam sensor gas akan diubah menjadi bentuk komposit dengan material penguat berupa senyawa Graphene Oxide (GO). Penelitian ini mengembangkan polimer PVA dan senyawa GO yang dikompositkan sebagai basis dari sensor gas dengan memperhatikan faktor komposisi dan ketebalannya. Variasi komposisi GO dan PVA yang digunakan ada 5 yaitu (0,10 : 0,90)g, (0,15 : 0,85)g, (0,20 : 0,80)g, (0,25 : 0,75)g, dan (0,35 : 0,65)g. Sedangkan, untuk variasi ketebalan ada 4 meliputi 0,083 mm, 0,132 mm, 0,242 mm, dan 0,345 mm. Proses pendepositan komposit pada elektroda sensor dilakukan melalui metode drop-coating. Sensor dilakukan pengukuran terhadap uap kopi standar 3 g kopi dalam 45 mL air. Kepekaan atau sensitivitas sensor diuji menggunakan 3 sampel kopi dari kebun berbeda (Sidomulyo, Gumitir, dan Garahan), dengan masing-masing sampel kopi dilakukan variasi massa yaitu (1,0; 1,5; 2,0; dan 3,0) g dalam 45 mL air. Kinerja dari sensor gas optimum terhadap uap kopi ditinjau melalui uji repetabilitas dan reprodusibilitas yang dinyatakan dalam nilai %RSD. Penelitian ini dirangkum dalam 3 tahapan meliputi sintesis dan karakterisasi PVA-GO, penentuan komposisi dan ketebalan optimum PVA-GO, dan peninjauan kinerja sensor gas dalam pendeteksian uap kopi dari 3 kebun kopi berbeda. Tahap pertama yaitu sintesis GO dari grafit murni yang dilanjutkan dengan pembuatan komposit PVA-GO melalui proses pencampuran (Blending). Keberhasilan sintesis ditunjukkan melalui karakterisasi menggunakan FTIR dan UV-Vis. Hasil spektra IR PVA dan GO tampak pada komposit yang diakibatkan adanya vibrasi dari gugus O-H, C=O, C=C, C-O-C, dan C-H stretching yang secara berurutan berada di daerah serapan 3290,67; 1721,64; 1650,12; 1086,96; dan 2943,03 cm-1. Gugus yang mencirikan kedua material tersebut mengalami pergeseran pita gelombang yang dimungkinkan timbulnya interaksi PVA dan GO. Hasil karakterisasi UV-Vis menampilkan puncak serapan panjang gelombang dari komposit berada di rentang panjang gelombang PVA dan GO yaitu 260 nm dan 300 nm. Selanjutnya komposit dicoating pada elektroda sensor dengan variasi komposisi dan ketebalan komposit. Berdasarkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa komposisi terbaik yang diperoleh yaitu pada rasio perbandingan (0,25 g GO : 0,75 g PVA) yang memiliki nilai konduktansi sebesar 0,3566 x 10-7 S dan waktu respon 48 detik. Sementara untuk ketebalan terbaik berada di ketebalan sebesar 0,132 nm dengan 2 kali penetesan, dimana nilai konduktansinya sebesar yaitu 0,6025 x 10-7 S dengan waktu respon 39 detik. Konsistensi preparasi sensor dilakukan melalui pengukuran sampel kopi berbeda dari 3 kebun kopi, dimana setiap pengukuran dilakukan pengulangan (repetabilitas) sebanyak 10 kali ulangan. Hasil menunjukkan bahwa sensor mampu membedakan sampel kopi diamati dari karateristik dan pola respon setiap sampel kopi yang berbeda. Hasil %RSD yang diperoleh menunjukkan nilai <5% yaitu berada pada rentang 3,14%-4,94%, hal tersebut menandakan bahwa data yang diperoleh memiliki kepresisian yang baik sehingga sensor komposit PVAGO dikatakan reprodusibel. Uji sensitivitas sensor memberikan hasil sensitif terhadap kopi Sidomulyo dengan nilai slope tertinggi yaitu 0,0738 S.mL/g. Sensor komposit juga dikatakan layak pakai dan memiliki lifetime yang cukup baik, ditunjukkan melalui nilai %RSD dengan pengujian selama 6 minggu yaitu 3,13%- 3,56% serta nilai SD yang rendah menandakan bahwa serangkaian pengukuran memiliki tingkat akurasi yang baik.