PENGUKURAN SENSITIVITAS SENSOR GAS CO DARI MATERIAL WO3 HASIL PROSES SOL GEL DAN POST HYDROTHERMAL TERHADAP VARIASI KONSENTRASI DAN TEMPERATUR OPERASI DHIMAS KIKI ARISANDI NRP 2708100041 Dosen Pembimbing : Diah Susanti, ST, MT, Ph.D
Sifat WO3: # # # # #
Tinggi aspek ratio struktur nya Surface area yang besar Properti optikal Properti magnetik Properti elektronik
Segi kebutuhan : # Pentingnya menjaga kesehatan di lingkungan # Harga sensor yang mahal # Dimensi sensor di pasaran yang besar
Bagaimana pengaruh temperatur operasi dan konsentrasi gas CO terhadap sensitivitas sensor gas CO dari material WO3 yang disintesa dengan metode sol-gel dan hydrothermal pada temperatur 160oC
Material yang digunakan hanya WO3 sebagai material sensor Metode sol-gel dan hydrothermal ( 160oC ) digunakan untuk sintesa material
Material WO3 diuji sensitivitasnya terhadap gas CO saja
Temperatur, tekanan, waktu, dan kelembaban udara sekitar dianggap konstan
Mendesain pembuatan sensor gas beracun CO dari material WO3 hasil proses sol gel dan hydrothermal.
Mengukur dan menganalisa sensitivitas sensor terhadap temperatur kerja sensor, dan konsentrasi gas CO terhadap variasi temperatur 30oC, 50oC, dan 100oC.
Mendukung pengembangan inovasi material WO3 sebagai material sensor yang digunakan dalam pendeteksian keberadaan gas beracun CO. Memberikan kontribusi di dalam menjaga keselamatan lingkungan dan kesehatan kerja. Mendapatkan sebuah pengembangan produk aplikasi material WO3 sebagai sensor gas beracun karbon monoksida yang relatif murah dan mudah dalam pembuatannya.
Sensor semua jenis gas produksi Henan Hanwai Electronics CO.,LTD
Power Supply : AC 22O v
Suhu Kerja : 0oC- 20oC Gas yang terdeteksi : CO, H2S, NH3, CL2, O2,H2
TINJAUAN PUSTAKA Wang,2003 Nano-crystalline
WO3
tungsten oxide NO2 sensor
Sensitivitas
Atmadja, Eka Y dkk (2012) Material WO3 yang diaplikasikan sebagai material sensor WO3 dapat disintesa menggunakan metode solgel, setelah perlakuan post hydrothermal pada temperatur 1600 C, 1800 C, dan 2000 C. Dari hasil uji XRD menunjukkan bahwa semua material yang dihasilkan memiliki struktur kristal monoklinik.
Dalam pengujian sensitifitas, terbukti bahwa material WO3 sensitif terhadap keberadaan gas CO. Sensitifitas ini sangat dipengaruhi oleh luas permukaan aktif. Sehingga sampel yang mengalami proses post hydrothermal pada temperatur 1600 C menunjukkan sensitifitas tertinggi, diikuti perlakuan pada temperatur 1800 C dan 2000 C.
Pengaruh
Temperatur Post Hydrothermal
semakin tinggi temperatur pemanasan yang diberikan semakin kecil luas permukaan yang didapatkan, sehingga kemampuan absorpsinya terhadap gas menurun.
Pengaruh
Temperatur Operasi Sensor
Pada temperatur post hydrothermal 160oC, terjadi penurunan sensitivitas mulai temperatur ruang dan kemudian terjadi peningkatan sensitivitas pada temperatur 1000 C dan 2000 C
Pengaruh
Konsentrasi Gas CO
Grafik diatas menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi gas CO semakin tinggi sensitivitas.
Start Pengukuran resistansi udara pada temperatur kamar Temperatur diatur pada 30oC
Resistansi udara diukur ( R0 ) Gas CO di masukkan pada konsentrasi 16,67 ppm
Resistansi udara dengan adanya gas CO diukur ( Rg ) Percobaan diulang pada temperatur 30oC dengan konsentrasi gas 28,89 ppm, 56,18 ppm, 112,36 ppm, 280,9 ppm
Percobaan diulang pada temperatur 50oC dan 100oC dengan konsentrasi gas 16,67 ppm, 28,89 ppm, 56,18 ppm, 112,36 ppm, 280,9 ppm
B
B
Analisa data dan pembahasan
Kesimpulan
End
Alumina
Al2O3 yang dicoating dengan WO3 Pd-Au Cu Wire
A
B
C
D
A
B
C
D
a.) homogenitas patikel pada 200 x c.) ada serpihan mendekati persegi pada 10000x
b.) terlihat aglomerasi perbesaran 5000x d.) serpihan semakin terlihat persegi di 20000x
Luasan surface area pada sampel uji WO3 hasil uji BET.
Feature
Temperatur (160 oC)
BET Surface area (m2/g)
41.371
Temp. tahan (oC)
λ (Ǻ)
160
1.54060
B(rad)
θ (o)
0.0010676 20.9056
Cos θ
D (Ǻ)
0.934
1390.519109
Perbandingan ukuran kristal hasil XRD sebelum dan sesudah terkena gas CO pada sensor post hydrothermal 160oC
Temp. tahan (oC)
λ (Ǻ)
B(rad)
θ (o)
Cos θ
D (Ǻ)
160
1.54060
0.0010676
20.9455
0.933
1392.009484
A
B
C
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Temperatur operasi sensor
30 0C
50 0C
1000C
S= konsentrasi
R0
16,67 ppm 28,89 ppm 56,18 ppm 1,1992 112,36 ppm 280,9 ppm 16,67 ppm 28,89 ppm 56,18 ppm 1,1815 112,36 ppm 280,9 ppm 16,67 ppm 28,89 ppm 56,18 ppm 1,2056 112,36 ppm 280,9 ppm
Rg 1,2326 1,3687 1,3997 1,4160 1,4279 1,1844 1,1878 1,2137 1,2150 1,3427 1,1561 1,3327 1,4884 1,5105 1,5152
(Rg-Ro)/Ro 0,0278 0,1413 0,1671 0,1807 0,1907 0,0024 0,0053 0,0272 0,0283 0,1364 0.0410 0.1054 0.2345 0.2529 0.2568
Sensitifitas optimun pada 0,1907 dengan konsentrasi 280,9 ppm. Kenaikan sensitifitas tertinggi pada 16,67 ppm sampai 28,89 ppm
Sensitifitas tertinggi pada 0,1364 dengan konsentrasi 280,9 ppm
Kenaikan sensitifitas tertinggi pada 28,89 ppm menuju 56,18 ppm
Material
yang dihasilkan memiliki struktur kristal monoklinik. Proses post-hidrotermal menghasilkan surface area yang cukup besar sehingga mempunyai nilai sensitifitas yang naik pada stiap konsentrasinya. Sensitifitas optimum diperoleh pada temperatur 100oC
Melakukan
pemanasan pada sample Tungsten Trioksida menggunakan furnace yang vakum dengan pendinginan yang sama tiap samplenya. Melakukan pengujian sensor sebelum dan sesudah pengujian terhadap pengaruh temperatur, arus, gas CO pada setiap temperatur pengujian.
Atmadja, Eka Yulian Andhi, Susanti, Diah dan Purwaningsih, Hariyati. 2012.”Aplikasi Tungsten Trioksida (WO3) Thin Film Hasil Proses Sol-Gel dan Post Hydrothermal Sebagai Material Sensor Gas Karbon Monoksida”.Skripsi S1 Jurusan Teknik Material danMetalurgi ITS.
Brinker, C.Jeffry dan George W Scherer. 1990. “Sol-gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-gel Processing”. Boston dan London: Academic Press, Inc.
Boudiba, Abdelhamid, Zhang, Chao. 2011. “Hydrogen sensors based on Pd-doped WO3 nanostructures and the morphology investigation for their sensing performances optimization”. Greece: Proc. Eurosensors XXV.
Cullity, B.D. dan Stock, S.R..2011. “ e State of America: Prentice Hall.
Herlinawati. 2010. “Sensor Gas”,
Huirache-Acuñaa, R., F. Paraguay-Delgadoc,1, M.A. Albiterd, J. Lara-Romerod, R. Martínez-Sánchezc. “Synthesis and characterization of WO3 nanostructures prepared by an aged-hydrothermal method”. Materials characterization 60 : 932– 937.
H. Imai, H. Moromoto, A. Tominaga, H. Hirashima, 1997, “Structural changes in sol-derived SiO2 and TiO2 films by exposure to water vapour”. J. Sol −Gel. Sci. Technol. 10, pp. 45-54.
lements of X-Ray Diffraction “.United
Jang-Hoon Ha, P. Muralidharan, Do Kyung Kim “Hydrothermal synthesis and characterization of self-assembled h-WO3nanowires/nanorods using EDTA salts”. Journal of Alloys and Compounds 475 (2009) 446–451
Nisfu, Hasnan, Susanti, Diah dan Purwaningsih, Hariyati. 2011. “Sintesa Tungsten Trioksida Nano Partikel Dengan Metode Sol Gel dan PostHydrothermal”. Skripsi S1 Jurusan Teknik Material dan Metalurgi ITS.
Nugroho, Eko Prasetio, Susanti, Diah dan Purwaningsih, Hariyati. 2011.”Sintesis Nano Partikel Tungsten Trioksida (WO3) Menggunakan Metode Sol-Gel dan Proses Post Hydrothermal”.Skripsi S1 Jurusan Teknik Material danMetalurgi ITS.
Sun, Zhengfei. 2005. “ Novel Sol-Gel Nanoporous Materials, Nanocomposites and Their Applications in Bioscience”. Thesis. Drexel:Drexel University. 27-59.
Supothina, Sitthisuntorn., Panpailin Seeharaj, Sorachon Yoriya, Mana Sriyudthsak. 2006. “Synthesis of tungsten oxide nanoparticles by acid precipitation method”. Ceramics International 33 : 931-936.
Wang, Shih-Han., Tse-Chuan Choua, Chung-Chiun Liu. 2003. “Nano-crystalline tungsten oxide NO2 sensor”. Sensors and Actuators B 94 : 343-351.
Xie, Guangzhong, Junsheng Yu, Xi Chen, dan dkk. 2006. “Gas sensing characteristics of WO3 vacuum deposited thin films”. Sensors and Actuators B
