Pengembangan Sensor Voltammetri N O dengan Elektroda Kerja Platina melalui Optimasi Larutan Elektrolit dan Potensial Scan Rate serta Karakteristik Kinerjanya

Abstract

Nitrous Oksida atau dinitrogen oksida, N2O dikenal sebagai gas gelak dan diketahui merupakan oksida nitrogen yang berlimpah di atmosfer. Gas ini digunakan secara luas sebagai gas anastesi dan analgesik di bidang klinis dan juga sebagai gas pendorong dalam wadah bertekanan di dunia industri makanan. Namun akhir-akhir ini telah disadari bahwa peranan gas ini sebagai gas rumah kaca memiliki potensi untuk merusak lapisan ozon dengan kenaikan sebesar 31%persen pertahun, sehingga usaha minitoring dan pengontrolan konsentrasi serta laju emisinya menjadi sangat penting. Melihat luasnya aplikasi gas N2O ini, maka persyaratan alat ukur yang digunakan harus mampu mengukur dalam range ppb sampai tingkat persen. Metode analisis N2O yang terpercaya saat ini adalah spektrofotometri inframerah, kromatografi gas, dan semikonduktor oksida logam juga muncul sebagai kandidat material sensor untuk deteksi N2O terhadap gas N2O, oleh karena itu metode pengembangan sensor N2O yang bekerja secara voltammetri siklik dengan prinsip mereduksi N2O menggunakan mikroelektroda platina dan membran PTFE merupakan merupakan suatu metode yang dapat digunakan. Permasalahan yang dipelajari dalam penelitian ini dititikberatkan pada bagaimana: 1) pengaruh variasi konsentrasi elektrolit TBAP dan scan rate terhadap hasil pengukuran gas N2O secara voltammetri siklik dengan menggunakan mikroelektroda kerja platina, 2) linear range, limit deteksi dan sensitivitas sensor gas N2O secara voltammetri siklik menggunakan mikroelektroda kerja platina, 3) selektivitas sensor gas N2O berbasis membran yang bekerja berdasarkan prinsip voltammetri siklik terhadap gas O2, dan CO2 4) karakteristik hasil pengukuran sensor gas N2O secara elektrokimia dengan menggunakan mikroelektroda platina terhadap keberadaan gas N2O bila dibandingkan dengan hasil pengukuran dari sensor infra merah. Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Fakultas MIPA Universitas Jember. Variasi konsentrasi elektrolit tetrabutilammoniumperklorat dalam dimetilsulpoksida (TBAP/DMSO) yang digunakan adalah (0,01; 0,025; 0,05; 0,075; 0,1; 0,15) M. Variasi scan rate yang digunakan yaitu (20; 40; 60; 80; 100; 200)mV/s. Variasi konsentrasi gas N2O-N2 yang digunakan adalah (2,24; 4,04; 9,09; 13,04; 16,67; 20)%. Alat yang digunakan yaitu Potensiostat Amel 433 A dengan sel elektrokimia yang dilengkapi dengan tiga elektroda yaitu mikroelektroda kerja platina (Pt) nomer CHI 107 dengan ukuran diameter 10µm, elektroda pembanding Ag/AgCl dan elektroda pelengkap aurum (Au) Polarisasi elektroda menggunakan voltammetri siklik pada rentang potensial 0-(2,8)V. Hasil penelitian menunjukkan bahwa respon sensor optimum pada scan rate 100mV/detik. Sensor N2O bekerja pada daerah kerja konsentrasi gas N2O sebesar 0%-20% dari campuran N2O-N2 dengan menghasilkan karakterisasi sensor N2O untuk daerah linier sebesar 0,971; sensitivitas sebesar -0,392nA; limit deteksi sebesar 2,62%. Selektifitas sensor N2O ini menunjukkan adanya interferensi dari gas O2 yang muncul pada daerah potensial yang sama dengan N2O yaitu pada potensial -2000-(2500)mV Sensor gas N2O ini tidak dapat dibandingkan hasil pengukurannya dengan sensor gas infra merah komersial. Hal ini disebabkan oleh perbedaan kemampuan dalam merespon analit. Sensor gas infra merah mampu merespon gas N2O pada konsentrasi 0-1%, sedangkan sensor gas N2O yang bekerja secara voltammetri siklik tidak mampu merespon konsentrasi N2O di bawah 1%