Sintesis Kompleks Cu(II) dan Fe(III) dengan Ligan Asam Humat dan Aplikasinya sebagai Sensitizer pada Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)
DOI:
https://doi.org/10.33536/jcpe.v5i2.860Keywords:
humat, DSSC, kompleks, Cu(II), Fe(III)Abstract
Asam humat merupakan salah satu zat warna alami yang dapat digunakan sebagai sensitizer pada dye sensitized solar cell (DSSC) karena peka terhadap cahaya dan memiliki gugus fungsi asam karboksilat. Namun demikian, sebagai zat warna alami,kestabilan dan kapasitas absorpsi cahaya asam humat masih rendah, sehingga harus ditingkatkan, salah satunya dengan metode kompleksasi. Sintesis kompleks pada penelitian ini dilakukan dengan mereaksikan asam humat hasil isolasi dari tanah gambut dan prekursor logam (CuCl2.2H2O atau FeCl3) dalam akuades dan diaduk selama 14 jam pada suhu ruang. DSSC dipreparasi dengan komponen TiO2 sebagai semikonduktor, pasangan redoks I-/I3- sebagai elektrolit dan platina sebagai elektroda lawan. Hasil analisis menggunakan FTIR menunjukkan kompleks asam humat dengan logam Cu(II) dan Fe(III) telah berhasil disintesis dengan hilangnya puncak serapan pada bilangan gelombang 1720, 1401 dan 1250 cm-1 serta adanya vibrasi Cu-O dan Fe-O pada bilangan gelombang 509 dan 570 cm-1. Kehadiran ion logam pada sensitizer memberikan pengaruh signifikan terhadap nilai arus. Adapun kinerja terbaik dalam menghasilkan listrik diperoleh pada rangkaian DSSC kompleks asam humat-Fe(III) sebagai sensitizer dengan nilai arus sebesar 19,59 μA/cm2, tegangan sebesar 15,17 mV dan efisiensi konversi energi maksimum sebesar 5,39×10-4%.
Downloads
References
Tim Sekretaris Jenderal Dewan Energi Nasional, “Indonesia energy out look 2019,” pp. 1-94, 2019. ISSN: 2527-3000
G. P. Smestad and M. Grätzel, “Demonstrating electron transfer and nanotechnology: A natural dye-sensitized nanocrystalline energy converter,” J. Chem. Educ., vol. 75, no. 6, pp. 752–756, 1998. https://doi.org/10.1021/ed075p752
L. Giribabu and R. K. Kanaparthi, “Are porphyrins an alternative to ruthenium(II) sensitizers for dye-sensitized solar cells?,” Curr. Sci., vol. 104, no. 7, pp. 847–855, 2013. www.jstor.org/stable/24092098.
I. Kartini, S. Wahyuningsih, T. D. Wahyuningsih, et al., Potensi zat warna alam indonesia sebagai sensitiser sel surya sistem sandwich titania tersensitisasi. UGM Yogyakarta: Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarat, 2009.
R. L. Vekariya, K. K. Sonigara, K. B. Fadadu, et al.,, “Humic acid as a sensitizer i n highly stable dye solar cells: energy from an abundant natural polymer soil component,” ACS Omega, vol. 1, no. 1, pp. 14–18, 2016. https://doi.org/10.1021/acsomega.6b00010
K. Yang, D. Lin, and B. Xing, “Interactions of humic acid with nanosized inorganic oxides,” https://doi.org/10.1021/la803701b
Y. Cho and W. Choi, “Visible light-induced reactions of humic acids on TiO2,” J. Photochem. Photobiol. A Chem., vol. 148, no. 1–3, pp. 129–135, 2002. https://doi.org/10.1016/S1010-6030(02)00082-5
H. Cui, H. M. Hwang, S. Cook, et al., “Effect of photosensitizer riboflavin on the fate of 2,4,6-trinitrotoluene in a freshwater environment,” Chemosphere, vol. 44, no. 4, pp. 621–625, 2001. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(00)00333-7
I. Kostić, A. Tatjana, N. Ružica, et al., “Copper(II) and lead(II) complexation by humic acid and humic-like ligands,” J. Serbian Chem. Soc., vol. 76, no. 9, pp. 1325–1336, 2011. https://doi.org/10.2298/JSC110310115K
L. Alibabaei, M. Wang, R. Giovannetti, et al., “Application of Cu(ii) and Zn(ii) coproporphyrins as sensitizers for thin film dye sensitized solar cells,” Energy Environ. Sci., vol. 3, no. 7, pp. 956–961, 2010. https://doi.org/10.1039/B926726C
H. Setyawati, H. Darmokoesoemo, A. T. A. Ningtyas, et al., “Effect of metal ion Fe(III) on the performance of chlorophyll as photosensitizers on dye sensitized solar cell,” Results Phys., vol. 7, no. Iii, pp. 2907–2918, 2017. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.08.009
E. S. Ningrum, H. Darmokoesoemo, and H. Setyawati, “Pengaruh ion logam Fe(III) terhadap kinerja 5,10,15,20-tetraphenylporphyrin sebagai fotosensitizer pada dye sensitized solar cell (DSSC),” pp. 1–11, 2019.
S. Zhou, S. Chen, Y. Yuan, et al., “Influence of humic acid complexation with metal ions on extracellular electron transfer activity,” Sci. Rep., vol. 5, no. June, pp. 1–9, 2015. https://doi.org/10.1038/srep17067
W. Rahmalia, “Parameter de performance de phto-electodes de TiO2/Kaolinit et d’electrolites a base de carbonates biosoirces dans la cellule solaire sensibillisee par la bixin,” Institute National Polytechnique de Toulouse, 2016.
S. M. R. Nadaek and D. Susanti, “Variasi temperatur dan waktu tahan kalsinasi terhadap unjuk kerja semikonduktor TiO2 sebagai dye sensitized solar cell (DSSC) dengan dye dari ekstrak buah naga,” J. Tek. ITS, vol. 1, pp. 2–7, 2014. ISSN: 2301-9271
R. Damayanti, Hardeli, and H. Sanjaya, “Preparasi dye sensitized solar cell (dssc) menggunakan ekstrak antosianin ubi jalar ungu (Ipomea batatas L.),” J. Sains dan Teknol., vol. 6, no. 2, pp. 148–157, 2014. ISSN:2085-8019
R. Alfanaar, S. Senyawa, K. Astaxanthin, et al., “Bantuan gelombang ultrasonik,” vol. 41, no. 2, pp. 88–94, 2019. http://dx.doi.org/10.24817/jkk.v41i2.3366
A. Azam, A. S. Ahmed, M. Oves, et al., “Size-dependent antimicrobial properties of CuO nanoparticles against Gram-positive and -negative bacterial strains,” Int. J. Nanomedicine, vol. 7, no. May 2014, pp. 3527–3535, 2012. https://doi.org/ 10.2147/IJN.S29020
V. V. T. Padil and M. Černík, “Green synthesis of copper oxide nanoparticles using gum karaya as a biotemplate and their antibacterial application,” Int. J. Nanomedicine, vol. 8, no. October 2014, pp. 889–898, 2013. https://doi.org/ 10.2147/IJN.S40599
M. Y. Nassar, H. M. Aly, M. E. Moustafa, et al., “Synthesis, characterization and biological activity of new 3-substitued-4-amino-5-hydrazino-1,2,4-triazole schiff bases and their Cu(II) complexes: a new approach to CuO nanoparticles for photocatalytic degradation of methylene blue dye,” J. Inorg. Organomet. Polym. Mater., vol. 27, no. 5, pp. 1220–1233, 2017. https://doi.org/10.1007/s10904-017-0569-x
Kustomo and S. J. Santosa, “Studi kinetika dan adsorpsi zat warna kation (metilen biru) dan anion (metil orange) pada magnetit terlapis asam humat,” J. Jejaring Mat. dan Sains, vol. 1, no. 2, pp. 64–69, 2019. https://doi.org/10.36873/jjms.v1i2.212
Journal of Chemical Process Engineering e-ISSN Number 2655 2967
H. Widiyandari, A. Purwanto, E. Hidayanto, et al., “Fabrikasi gelas transparant konduktif fto (flourine-doped tin oxide) dan aplikasinya pada sel surya berbasis dye (DSSC),” Pros. InSINas, no. Cvd, pp. 88–92, 2012.
W. Rahmalia, I. H. Silalahi, U. Thamrin, et al., “Kaoline modified TiO2 based photo-electrode for bixin-sensitized solar cell: effect of illumination intensity to Voc and Isc values,” pp. 1–23.
A. Y. K. Dewi, S. Priatmoko, and S. Wahyuni, “Elektroda solar cell berbaris komposit TiO2/SiO2 sebagai energi alternatif terbarukan,” Indones. J. Chem. Sci., vol. 1, no. 2, pp. 92–97, 2012, ISSN:2252-6951.
Y. Hari Prasetyo, S. Wahyuningsih, and R. Suryana, “Studi variasi elektrolit terhadap kinerja dye-sensitized solar cell (DSSC),” J. Fis. Indones., vol. 18, no. 53, pp. 47–49, 2015. https://doi.org/ 10.22146/jfi.24388
M. Wu and T. Ma, “Low-cost pt-free counter electrode catalysts in dye-sensitized solar cells,” Green Energy Technol., no. 9781447164722, pp. 77–87, 2014. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-6473-9_4
Y. L. Lee, C. L. Chen, L. W. Chong, et al., “A platinum counter electrode with high electrochemical activity and high transparency for dye-sensitized solar cells,” Electrochem. commun., vol. 12, no. 11, pp. 1662–1665, 2010. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2010.09.022
N. Puspa, N. A. Silviyanti, G. Yudoyono, et al., “Pengaruh ketebalan lapisan TiO2 terhadap performasi dye sensitized solar cells,” J. Fis. dan Apl., vol. 14, no. 1, p. 12, 2018. DOI: 10. 12962/j24604682.v14i1.3553
A. Fitria, A. Amri, and A. Fadli, “Pembuatan prototip dye sensitized solar cell (dssc) menggunakan dye ekstrak buah senduduk dengan variasi fraksi pelarut dan lama perendaman coating TiO2,” vol. 3, no. 1, pp. 1–9, 2016.
K. Z. Taqwa and B. A. Dwiyantoro, “Studi eksperimental pengaruh intensitas cahaya terhadap performa dssc (dye sensitized solar cell) dengan ekstrak buah dan sayur sebagai dye sensitizer,” vol. 4, no. 1, p. 103, 2015. ISSN: 2337-3539
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2020 Journal of Chemical Process Engineering
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
