Pengaruh jarak elektroda terhadap resistensi bahan sensor Mendeteksi Alkohol

Abstract

Sensor telah lama menjadi bahan yang sangat menarik untuk diteliti, perkembangan zaman mendorong manusia untuk meminimalkan dampak polusi udara, ditunjukkan dengan banyaknya peneliti yang memfokuskan penelitiannya untuk menciptakan alat yang mampu untuk mendeteksi gas polutan dalam konsentrasi yang rendah. Peneliti lebih banyak memfokuskan untuk meneliti sifat semikonduktor dari oksida logam, hal ini dikarenakan permukaan oksida logam mampu menyerap gas yang menyebabkan adanya serah terima elektron pada permukaannya sehingga merubah konduktansi serta resistensi dari bahan semikonduktor tersebut. Tungsten oksida (WO ) merupakan oksida logam yang memiliki banyak aplikasi diantaranya sebagai elctrochromic device, smart windows, optical windows serta sebagai sensor gas. Metode sol-gel merupakan salah satu metode untuk sintesis kristal WO 3 3 karena sederhana dan dapat mengontrol ukuran partikel kristalnya. Metode sol-gel diawali proses pertukaran ion dari garam tungstat Na yang menjadi asam tungstat, kemudian proses hidrolisis dan kondensasi, dengan menambahkan asam oksalat sebelum proses hidrolisis dan kondensasi diharapkan mampu mengikat kuat tungsten sehingga pada temperatur yang tinggi tidak mudah retak karena pelarut yang digunakan telah menguap. Waktu polimerisasi sangat berpengaruh terhadap laju pembentukan kristal, semakin lama waktu polimerisasi maka laju pembentukan kristal semakin lambat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas bahan sensor WO yang disintesis dengan asam oksalat, mempelajari pengaruh variasi konsentrasi asam oksalat serta waktu polimerisasi terhadap resistensi bahan sensor, dan mengetahui pengaruh jarak elektroda terhadap resistensi bahan sensor WO3 dalam Penelitian dilaksanakan di laboratorium Instrumentasi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember, menggunakan peralatan hotplate yellow line, pengaduk magnetik, alat gelas, oven, furnace, buret, avometer, dan komputer. Bahan yang dibutuhkan adalah Na viii 2 WO 4 .2H O, HCl Pa, HCl 2M, resin penukar kation amberlitte, etanol 96%, dan C 2 H 2 O 4 2 . Penelitian diawali dengan sintesis kristal WO dengan penambahan asam oksalat variasi konsentrasi 0.02 M, 0.015 M, 0.01 M, dan 0.005 M dengan waktu polimerisasi 1, 2, dan 3 hari, kemudian penempatan Kristal WO 3 3 ke permukaan plat Al 2 O 3 , aktivasi bahan sensor WO dan pengukuran resistensi kristal WO terhadap etanol dengan variasi jarak elektroda 0.9 cm, 0.6 cm, dan 0.3 cm. 3 Hasil penelitian menunjukkan bahwa kristal WO yang disintesis dengan penambahan asam oksalat 0.005 M memiliki permukaan yang rata dan teratur. Waktu polimerisasi berpengaruh terhadap ukuran partikel kristal. Waktu polimerisasi yang lama menyebabkan ukuran partikel kristal yang terbentuk besar- besar dan dihasilkan batas antar bulir kristal yang besar. Batas antar bulir yang besar menyebabkan nilai resistensi yang terukur besar. Sintesis dengan waktu polimerisasi 1 hari dapat digunakan sebagai bahan sensor untuk deteksi etanol karena perubahan nilai resistensinya lebih stabil dengan kenaikan nilai resistensi yang linier bila dibandingkan dengan waktu polimerisasi 2 hari, dan 3 hari. Perubahan nilai resistensi yang stabil ditunjukkan pada saat pengukuran dengan menggunakan jarak elektroda 0.6 cm. Jarak elektroda yang besar menyatakan bahwa semakin besar luasan kristal tempat terjadinya interaksi gas dengan permukaan kristal, karena adanya batas antar 3 bulir pada kristal menyebabkan pengukuran pada jarak yang besar nilai resistensinya besar karena semakin banyak batas antar bulir dari kristal yang harus dilewati oleh elektron dan keterbatasan dari pengamatan pada alat sehingga perubahannya tidak teramati dengan jelas. Sensitivitas pengukuran ditunjukkan pada bahan sensor polimerisasi 1 hari, repeatibilitas bahan sensor tidak bagus karena material kristalin tidak bisa memberikan nilai resistensi yang sama karena setiap sintesis tidak mungkin diperoleh kristal dengan struktur permukaan yang sama.