SINTESIS KARBON BERPORI DARI BIOMASSA BATANG JAGUNG YANG DIDOPING NITROGEN DAN KARAKTERISASINYA UNTUK APLIKASI PENANGKAP KARBON DIOKSIDA

IRA WULANDARI, NOTO SUSANTO GULTOM, BUDI ADIPERDANA, AYI BAHTIAR

Abstrak


Emisi karbon dioksida (CO2) di atmosfer yang yang meningkat seiring dengan berjalannya waktu dapat memberikan efek yang signifikan terhadap pemanasan global. Teknologi penangkap karbon merupakan salah satu upaya untuk mengurangi emisi CO2 tersebut. Dalam penelitian ini, disintesis karbon berpori sebagai material adsorben untuk aplikasi penangkap karbon dioksida dari biomassa batang jagung dengan doping atom N yang berasal dari urea (CH4N2O) dan aktivator KOH. Variasi rasio massa raw material:KOH:urea yang digunakan adalah (1:1:1), (1:1:2), dan (1:1:3). Keberhasilan doping N pada karbon diuji dengan karakterisasi EDS, FTIR dan XPS. Hasil pengukuran EDS menunjukkan adanya kandungan atom C, O yang berasal dari biomassa dan unsur N yang berasal dari doping. Spektra FTIR untuk semua variasi rasio doping, menunjukkan adanya gugus fungsi C-N pada bilangan gelombang 1066-1124 cm-1, yang menunjukkan bahwa doping N telah berhasil dilakukan pada karbon. Pengukuran XPS menunjukkan adanya ikatan antara atom C dan atom N dalam bentuk Pyrrolic N, Pyrridinic N, dan Oxidized N dengan energi ikat masing-masing 400,1 eV, 398,2 eV, dan 404,6 eV. Hasil EDS, FTIR dan XPS ini menunjukkan bahwa karbon berpori dengan doping N telah berhasil disintesis. Foto SEM menunjukkan terbentuknya pori atau rongga yang tidak terstruktur akibat aktivator KOH dan doping N. Hasil analisis pengukuran BET menunjukkan bahwa rasio (1:1:2) menghasilkan luas permukaan paling tinggi, yaitu 563,494 m2/g, volume total pori sebesar 0,397 cm3/g, dan diameter rata-rata pori sebesar 2,82 nm. Dengan demikian, sampel (1:1:2) memiliki potensi yang paling besar untuk diaplikasikan sebagai material karbon berpori penangkap karbon dioksida.


Teks Lengkap:

PDF

Referensi


G. Nazir, A. Rehman, and S. J. Park, “Role of heteroatoms (nitrogen and sulfur)-dual doped corn-starch based porous carbons for selective CO2 adsorption and separation”, J. CO2 Util., vol. 51, (2021), p. 101641, doi: 10.1016/j.jcou.2021.101641.

Y. Li, T. Zhang, Y. Wang, and B. Wang, “Transformation of waste cornstalk into versatile porous carbon adsorbent for selective CO2 capture and efficient methanol adsorption”, J. Environ. Chem. Eng., vol. 9, no. 5, (2021), p. 106149, doi: 10.1016/j.jece.2021.106149.

J. S. Lv, X. Y. Liu, J. X. Xu, Y. F. Deng, Z. Wu, Y. M. Wang, M. Y. Fan, and H. Xu, “Preparation and properties of adsorption material from corn stalks core when used for enzyme immobilization and the subsequent activities of the adsorbed enzymes”, Ind. Crops. Prod., vol. 50, (2013), pp. 787–796, doi: 10.1016/j.indcrop.2013.08.068.

C. Ma, T. Lu, J. Shao, J. Huang, X. Hu, and L. Wang, “Biomass derived nitrogen and sulfur co-doped porous carbons for efficient CO2 adsorption”, Sep. Purif. Technol., vol. 281, (2022), p. 119899, doi: 10.1016/j.seppur.2021.119899.

N. Liu, A. B. Charrua, C.-H. Weng, X. Yuan, and F. Ding, “Characterization of biochars derived from agriculture wastes and their adsorptive removal of atrazine from aqueous solution: A comparative study”, Bioresour. Technol., vol. 198, (2015), pp. 55–62, doi: 10.1016/j.biortech.2015.08.129.

M. A. Lillo-Ródenas, J. Juan-Juan, D. Cazorla-Amorós, and A. Linares-Solano, “About reactions occurring during chemical activation with hydroxides”, Carbon, vol. 42, no. 7, (2004), pp. 1371–1375, doi: 10.1016/j.carbon.2004.01.008.

V. Benedetti, E. Cordioli, F. Patuzzi, and M. Baratieri, “CO2 Adsorption study on pure and chemically activated chars derived from commercial biomass gasifiers”, J. CO2 Util., vol. 33, pp. 46–54, (2019), doi: 10.1016/j.jcou.2019.05.008.

W. Shi, J. Yu, H. Liu, D. Gao, A. Yuan, and B. Chang, “Hierarchically nanoporous carbon for CO2 capture and separation: roles of morphology, porosity, and surface chemistry”, ACS Appl. Nano. Mater., vol. 6, no. 9, (2023), pp. 7887–7900, doi: 10.1021/acsanm.3c01040.

X. Yue, H. Yang, Y. Cao, L. Jiang, H. Li, F. Shi, and J. Liu, “Nitrogen-doped cornstalk-based biomass porous carbon with uniform hierarchical pores for high-performance symmetric supercapacitors”, J. Mater. Sci., vol. 57, no. 5, (2022), pp. 3645–3661, doi: 10.1007/s10853-022-06891-9.

L. Zhu, Q. Wang, H. Wang, F. Zhao, and D. Li, “One-step chemical activation facilitates synthesis of activated carbons from Acer truncatum seed shells for premium capacitor electrodes”, Ind. Crops. Prod., vol. 187 Part B, no. 1, (2022), p. 115458, doi: 10.1016/j.indcrop.2022.115458.

S. Hidayat, S. Mudaim, dan O. Nurhilal, “Study of chemical structure and electrical properties of nitrogen-doped activated carbon from candlenut shell (aleurites moluccana)”, Jurnal Ilmu dan Inovasi Fisika, vol. 06, no. 02, (2022), pp. 166–173, doi: 10.24198/jiif.v6i2.41015.

L. Spessato, V. A. Duarte, J. M. Fonseca, P. A. Arroyo, and V. C. Almeida, “Nitrogen-doped activated carbons with high performances for CO2 adsorption”, J. CO2 Util., vol. 61, (2022), p. 102013, doi: 10.1016/j.jcou.2022.102013.

C. Zheng, H. Song, Y. Xie, X. Yang, L. Lan, K. Kang, and S. Bai, “Modeling of multi-temperature IV and V-type water vapor adsorption isotherms on activated carbons for chemical protection”, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp., vol. 670, (2023), p. 131486, doi: 10.1016/j.colsurfa.2023.131486.




DOI: https://doi.org/10.24198/jme.v14i1.52883

Refbacks

  • Saat ini tidak ada refbacks.


##submission.copyrightStatement##

Jurnal Terindeks Oleh:
          
 
Statistik Kunjungan :