Modifikasi Elektroda Komposit Epoksi-Grafena Oksida-Kobalt Oksida untuk Analisis Fosfat dalam Tanah

Abstract

Elektroda berbasis material komposit telah berkembang pesat. Matrix yang dapat digunakan yaitu epoksi dengan reinforcement berupa grafena oksida (GO) yang dimodifikasi dengan kobalt oksida (CoO). Kinerja elektroda komposit dipengaruhi oleh komposisi dan luas permukaannya. Penelitian ini bertujuan mengetahui karakterisasi FTIR bahan komposit, pengaruh komposisi dan luas permukaan elektroda komposit. Kinerja elektroda dipelajari berdasarkan nilai sensitivitas, linearitas, daerah kerja, repeatabilitas, reprodusibilitas, dan limit deteksi. Keberhasilan pengembangan elektroda komposit Epoksi/GO/CoO diuji dengan pengukuran ion fosfat dalam sampel tanah. Penelitian ini diawali dengan sintesis GO kemudian dicampurkan dengan epoksi dan CoO komersial yang selanjutnya dikarakterisasi dengan FTIR untuk memastikan sifat epoksi, GO, dan CoO tetap berada dalam komposit. Tahap selanjutnya adalah desain elektroda dan dipelajari pengaruh komposisi maupun luas permukaan Epoksi/GO/CoO yang ditunjukkan dari nilai sensitivitas dan linearitas. Variasi komposisi terfokus pada jumlah GO dan CoO yaitu (0,5 : 0,1 g); (0,4 : 0,2 g); (0,3 : 0,3 g); (0,2 : 0,4 g); dan (0,1 : 0,5 g), dengan jumlah epoksi yang dibuat konstan sebesar 0,4 g. Luas permukaan komposit divariasikan sebesar 0,8478 cm2; 1,2246 cm2; dan 1,6014 cm2. Elektroda komposit Epoksi/GO/CoO terbaik selanjutnya diuji kinerjanya dengan parameter daerah kerja, repeatabilitas, reprodusibilitas dan limit deteksi. Daerah kerja dapat ditunjukkan dari kurva kalibrasi elektroda komposit optimum. Repeatabilitas elektroda komposit optimum diperoleh dari pengukuran konsentrasi larutan standar fosfat 10-2 M dengan 3 kali pengulangan. Uji reprodusibilitas dilakukan dengan menyiapkan 3 elektroda optimum untuk melihat tingkat keberhasilan preparasi elektroda. Pengukuran limit menggunakan larutan blanko dengan 10 kali pengulangan untuk menunjukkan konsentrasi yang mampu dideteksi oleh elektroda komposit. Elektroda komposit Epoksi/GO/CoO selanjutnya digunakan untuk mendeteksi ion fosfat pada sampel tanah. Karakterisasi komposit Epoksi/GO/CoO telah berhasil dilakukan yang dibuktikan dengan munculnya spektrum FTIR pada bilangan gelombang 3280,76 cm-1 (O-H); 1247,46 cm-1 (C-N); 1032,12 cm-1 (C-O-C); 723,52 cm-1 (C-C); dan 662,34 cm-1 (Co-O). Hasil pengukuran variasi komposisi terbaik ditunjukkan dengan perbandingan jumlah GO dan CoO sebesar 0,2 : 0,4 gram yang ditinjau dari nilai sensitivitas sebesar -2,223 dan nilai regresi (R2) sebesar 0,9782. Semakin tinggi konsentrasi CoO maka respon potensial menjadi lebih baik. Elektroda komposit yang baik ditunjukkan pada variasi luas permukaan 1,22461 cm2, dimana nilai sensitivitas yang diperoleh yaitu sebesar -2,9034 dan nilai regresi (R2) sebesar 0,9838. Hasil tersebut menunjukkan bahwa semakin besar luas permukaan, maka semakin tinggi nilai beda potensial yang dihasilkan. Elektroda komposit optimum memiliki daerah kerja dari konsentrasi 10-6 M sampai 10-2 M. Nilai repeatabilitas yang diperoleh dari elektroda komposit optimum sebesar 1,137 %. Preparasi 3 elektroda untuk uji reprodusibilitas bertujuan untuk mengevaluasi sejauh mana elektroda menunjukkan performa yang konsisten. Nilai reprodusibilitas yang diperoleh pada pengukuran yaitu sebesar 4,674%. Hasil menunjukkan bahwa pembuatan elektroda dapat dikatakan konsisten. Berdasarkan pengukuran limit deteksi menunjukkan bahwa konsentrasi yang mampu dideteksi oleh elektroda komposit secara potensiometri yaitu sebesar 1,1 × 10-7 M. Semakin kecil konsentrasi analit yang dapat dideteksi, maka semakin baik kinerja elektroda. Elektroda dengan kinerja terbaik digunakan untuk mendeteksi ion fosfat dalam sampel tanah. Hasil menunjukkan bahwa konsentrasi fosfat yang diperoleh sebesar (2,3 ± 0,2) × 10-4 M. Berdasarkan hal tersebut menujukkan bahwa elektroda komposit memiliki kemampuan untuk mendeteksi fosfat dalam tanah.