Pengaruh penambahan Exfoliated Graphite (EG) pada komposit EG-TIO2 sebagai elektroda superkapasitor

ABSTRAK

Grafena merupakan alotrop karbon lembaran satu lapisan dengan sifat unik yang dapat diterapkan dalam berbagai aplikasi. Di bidang perangkat penyimpanan energi, grafena merupakan bahan yang digunakan untuk pengembangan material elektroda superkapasitor. Variasi komposisi EG yang ditambahkan pada komposit EG-TiO2 terbukti dapat membantu fasilitas transfer muatan pada elektrolitelektroda yang dilakukan oleh TiO2. Aktivitas elektorkimia EG murni tanpa TiO2 menjadikan elektroda yang bersifat seperti superkapasitor EDLC. Penelitian ini menggunakan metode Electrochemical Exfoliation untuk mensintesis exfoliated graphite (EG) dengan bahan dasar Graphite sheet. Metode sol-gel secara in-situ digunakan untuk mensintesis komposit EG-TiO2 dengan bantuan radiasi gelombang mikro dengan siklus kerja medium. Untuk menganalisa karakteristik dari sampel digunakan pengujian XRD, FTIR, SEM, EIS, CV, dan LCR Meter. Selanjutnya, komposit EG-TiO2 diaplikasikan sebagai elektroda superkapasitor untuk penyimpanan energi listrik. Berdasarkan hasil pengujian diperoleh, penambahan EG pada komposit EG-TiO2 menunjukkan struktur seperti amorf. Gugus fungsi komposit EG-TiO2 menunjukkan kombinasi vibrasi Ti-O-Ti dan TiO-C karena interaksi kimia TiO2 dengan EG. Resistansi transfer muatan (Rct) komposit EG-TiO2 menunjukkan nilai Rct lebih rendah daripada EG murni dengan resistansi transfer terkecil 0.00001548 Ω. Nilai kapasitansi spesifik tertinggi terdapat pada variasi komposit EG 80mg-TiO2 yaitu sebesar 19,77 F/g. Konduktivitas listrik komposit EG-TiO2 dengan variasi komposisi EG 80mg diperoleh daya hantar listrik sebesar 2,34 × 10−6 S/cm.

ABSTRACT

Graphene is a monolayer carbon allotrope with unique properties that can be applied in a variety of applications. In the field of energy storage devices, graphene is a material used for the development of supercapacitor electrode materials. Variations in the composition of EG added to the EG-TiO2 composite proven to be able to facilitate charge transfer facilities in electrolytes-electrodes carried out by TiO2. Electrochemical activity of pure EG without TiO2 making electrodes that act like EDLC supercapacitors.This research uses the method Electrochemical Exfoliation to synthesize exfoliated graphite (EG) with basic ingredients Graphite sheet. Sol-gel method in-situ used to synthesize EG-TiO2 composites with the help of microwave radiation with a duty cycle medium. To analyze the characteristics of the samples, XRD, FTIR, SEM, EIS, CV and LCR Meter testing were used. Next, the EG-TiO2 composite applied as a supercapacitor electrode for electrical energy storage. Based on the test results obtained, the addition of EG to the EG-TiO2 composite shows an amorphous-like structure. Functional groups of EG-TiO2 composite, shows the combination of Ti-O-Ti and Ti-O-C vibrations due to the chemical interaction of TiO2 with EG. Charge transfer resistance (Rct) of EG-TiO2 composite shows a lower Rct value than pure EG with the smallest transfer resistance of 0.00001548 Ω. The highest specific capacitance value is found in the EG 80 mg-TiO2 composite variation namely 19.77 F/g. Electrical conductivity of EG-TiO2 composite with variations in the composition of EG 80 mg, an electrical conductivity of 2.34 x 10−6 S/cm was obtained.

مستخلص البحث

الجرافين عبارة عن متآصلة كربون أحادية الطبقة ذات خصائص فريدة يمكن تطبيقها في مجموعة متنوعة من التطبيقات. وفي مجال أجهزة تخزين الطاقة، يتم استخدام الجرافين هي مادة تستخدم لتطوير مواد القطب الكهربائي ذو المكثفات الفائقة. تمت إضافة الاختلافات في تكوين EG إلى مركب EG-TiO2 ثبت أنه قادر على تسهيل تسهيلات نقل الشحنات في الأقطاب الكهربائية التي يقوم بها TiO2. النشاط الكهروكيميائي لـ EG النقي بدون TiO2 صنع أقطاب كهربائية تعمل مثل المكثفات الفائقة EDLC. يستخدم هذا البحث المنهج التقشير الكهروكيميائي لتجميع الجرافيت المقشر (على سبيل المثال) مع المكونات الأساسية ورقة الجرافيت. طريقة سول جل فى الموقع يستخدم لتصنيع مركبات EG-TiO2 بمساعدة إشعاع الميكروويف مع دورة العمل واسطة. لتحليل خصائص العينات، تم استخدام اختبارات XRD، FTIR، SEM، EIS، CV وLCR. بعد ذلك، مركب EG-TiO2 يتم استخدامه كقطب مكثف فائق لتخزين الطاقة الكهربائية. بناءً على نتائج الاختبار التي تم الحصول عليها، تم إضافة EG إلى المركب EG-TiO2 يظهر بنية غير متبلورة. المجموعات الوظيفية لمركب EG-TiO2، يُظهر مزيج اهتزازات Ti-O-Ti وTi-O-C نتيجة للتفاعل الكيميائي لـ TiO2 مع على سبيل المثال. مقاومة نقل الشحنة (Rct) لمركب EG-TiO2 يُظهر قيمة Rct أقل من EG النقي مع أصغر مقاومة نقل تبلغ 0.00001548 Ω. تم العثور على أعلى قيمة للسعة النوعية في التباين المركب EG 80 mg-TiO2 وهي 19.77 واين/ز. الموصلية الكهربائية لمركب EG-TiO2 ومع وجود اختلافات في تركيبة EG 80 mg ملغ، تم الحصول على موصلية كهربائية تبلغ x 10-62.34 سيمنز/سم.