S PDF [PDF]

Citation preview

SINTESIS CARBON NANODOTS SULFUR (C-DOTS SULFUR) DENGAN METODE MICROWAVE



skripsi disusun dalam rangka penyelesaian Studi Strata 1 untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Fisika



oleh:



Handika Dany Rahmayanti 4211411047



JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM



UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015 i



PERSETUJUAN PEMBIMBING



Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke sidang ujian skripsi Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang.



Semarang, 23 Januari 2015 Pembimbing I



Pembimbing II



Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si



Dr.Sulhadi,M.Si



NIP. 198108152003121003



NIP. 197108161998021001



ii



PERNYATAAN



Saya menyatakan bahwa yang tertulis dalam skripsi ini benar-benar hasil karya saya, bukan jiplakan dan karya tulis orang lain, baik sebagian atau seluruhnya. Pendapat atau temuan orang lain yang terdapat dalam skripsi ini dikutip atau dirujuk berdasarkan kode etik ilmiah.



Semarang, 23 Januari 2015



Handika Dany Rahmayanti NIM. 4211411047



iii



PENGESAHAN Skripsi yang berjudul “Sintesis Carbon nanodots Sulfur (C-Dots Sulfur) dengan Metode Microwave“ disusun oleh Nama : Handika Dany Rahmayanti NIM : 4211411047 telah dipertahankan dihadapan sidang panitia ujian skripsi FMIPA Unnes pada tanggal 28 Januari 2015 Panitia : Ketua



Sekretaris



Prof. Dr. Wiyanto, M.Si



Dr. Khumaedi, M. Si.



NIP. 19631012 198803 1 001



NIP. 19630610 198901 1 002



Ketua Penguji



Dr. Masturi, M.Si NIP. 19810307 200604 1 002



Anggota Penguji/



Anggota Penguji/



Pembimbing Utama



Pembimbing Pendamping



Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si



Dr. Sulhadi, M.Si



NIP. 19810815 200312 1 003



NIP. 19710816 199802 1 001



iv



MOTTO DAN PERSEMBAHAN



MOTTO “Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar. (AlBaqarah : 153)



Ever onward no retreat (Bung Karno)



PERSEMBAHAN Bapak, Mama dan Adik-Adik Mbah Pariyem Keluarga Besarku Kru Fisika Material The Lady Physics Fisika Murni 2011 Semangatku



v



PRAKATA



Bismillahirrohmanirrohim, Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Shalawat dan salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan orang-orang yang mengikuti risalah beliau hingga akhir zaman. Alhamdulillah, setelah melalui perjuangan dengan berbagai kendala, akhirnya penulis diijinkanNya untuk menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul “Sintesis Carbon nanodots Sulfur (C-Dots Sulfur) dengan Metode Microwave” dengan tepat waktu. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk melengkapi kurikulum dan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu pada Jurusan Fisika Universitas Negeri Semarang. Terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dengan penuh kesabaran serta meluangkan waktu untuk selalu memberikan masukan, saran dan motivasi selama penyusunan skripsi ini. 2. Dr. Sulhadi, M.Si. sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing dengan penuh kesabaran dan penuh perhatian serta meluangkan waktu



vi



untuk selalu memberikan masukan,saran dan motivasi selama penyusunan skripsi. 3. Bapak dan Mama tercinta atas doa yang selalu dipanjatkan, semangat yang selalu diberikan, kesabaran yang selalu dicurahkan dan dukungan moril maupun materil yang tak henti-hentinya diberikan. 4. Adekku, Dimas dan Tiya yang selalu menemani dan mengganggu. 5. Mbah Pariyem di Surga yang selalu menjadi motivasiku 6. Keluarga Besarku yang selalu manyemangati dalam proses penyusunan skripsi ini. 7. “Kru Fisika Material” : Tyas, Gunawan, Alif, Habibi, Fatia, Rundi, Dhamar, Muji, Retno, Dek Susanto, Dek Dita, Dek Nisa, Mas Wawan, Mas Imam, Mbak sheila dan Mbak Mei. Terima kasih yang telah memberikan dukungan yang luar biasa serta tambahan pengetahuan dalam penelitian ini. 8. Semangatku, yang selalu sabar menjadi tempat berbagi suka dan duka yang selalu memberi bantuan selama proses penyusunan skripsi ini. 9. The Lady Physics : Uzi, Tyas, Azka, Kris, Astrid, Dewi, Noni dan Ima yang telah memberikan waktunya untuk mendengarkan keluh kesah, memberikan saran yang membangun untuk mendukung penyusunan skripsi ini. 10. Teman-teman Fisika angkatan 2011 terima kasih atas kerja sama dan kebersamaanya, semoga kita tetap saling mengingat saat-saat kita bersama.



vii



11. Asisten Laboratorium Fisika : Pak Mutaqin, Pak Wasi, Mbak Lia dan Pak Nurseto yang telah membantu selama proses penelitian skripsi ini. 12. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang membantu menyelesaikan skripsi ini. Semoga amal dan budi baiknya mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT. Penulis juga memohon maaf apabila dalam penyusunan skripsi ini ada beberapa kekurangan dan kesalahan, serta jauh dari sempurna, karena banyaknya keterbatasan yang dimiliki penulis. Sebagai akhir kata, penulis perharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri dan bagi pembaca sekalian,dan juga penulis mengharapkan saran dan kritik demi menyempurnakan kajian ini.Semoga penelitian yang telah dilakukan dapat menjadikan sumbangsih bagi kemajuan dunia riset Indonesia . Amin.



Semarang, Januari 2015 Penulis



viii



ABSTRAK Handika Dany Rahmayanti. 2015. Sintesis Carbon nanodots Sulfur (C-Dots Sulfur) dengan metode Microwave. Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Negeri Semarang. Pembimbing I : Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si., Pembimbing II : Dr. Sulhadi, M.Si



Kata kunci: C-dots, sulfur, microwave, absobansi, energi gap, FTIR Sintesis C-Dots dengan metode microwave menggunakan bahan sulfur, urea dan citric acid telah berhasil dibuat. C-Dots yang dihasilkan berbentuk cair, hal ini sekaligus membuktikan bahwa sintesis dengan metode microwave mampu untuk mengatasi kelemahan metode pemanasan sederhana yaitu tidak dihasilkan C-Dots yang berupa gel sehingga lebih mudah dimanfaatkan untuk aplikasi. Karakteristik sifat fisis C-Dots dan struktur unit C-Dots yang paling optimum yaitu pada saat disintesis pada kondisi 450 watt dengan lama waktu pemanasan 35 menit. Warna yang dihasilkan pada kondisi ini adalah coklat, sedangkan dari hasil pengukuran spektrum absorbansinya melebar terletak pada panjang gelombang 582.02 nm. Dari hasil pengukuran spektrum absorbansi didapatkan nilai energi gapnya kecil yaitu sebesar 1,7 eV. Struktur unit C-Dots yang disintesis pada kondisi 450 watt dengan lama waktu pemanasan 35 menit menunjukan juga mengikat energi lebih banyak dibandingkan pada kondisi 70 watt dan 230 watt yang disintesis dengan waktu yang sama yaitu 35 menit. Spektrum FTIR dapat teramati bahwa transmitansi C-Dots tanpa sulfur pada stretch C=C turun, nilainya rendah dibandingkan dengan transmitansi C-Dots yang menggunakan sulfur. Hal ini terjadi mungkin karena C yang dulu mengabsorb menjadi merefleksi dan tergantikan oleh SH. Peran sulfur disini jelas berfungsi untuk menambah intensitas pendaran C-Dots



ix



DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.................................................................................................i PERSETUJUAN PEMBIMBING...........................................................................ii PENGESAHAN......................................................................................................iii PERNYATAAN......................................................................................................iv MOTTO DAN PERSEMBAHAN...........................................................................v PRAKATA..............................................................................................................vi ABSTRAK..............................................................................................................ix DAFTAR ISI............................................................................................................x DAFTAR TABEL.................................................................................................xii DAFTAR GAMBAR............................................................................................xiii DAFTAR LAMPIRAN.........................................................................................xv BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................... .......1 1.2 Permasalahan ...................................................................................... .......4 1.3 Pembatasan Masalah ........................................................................... .......4 1.4 Tujuan Penelitian........................................................................................5 1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................... .......5 1.6 Sistematika Penulisan Skripsi ............................................................. .......6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1Carbon nanodots (CDots)...............................................................................7 2.2 Energi Gap...................................................................................................13 2.3 Struktur C-Dots...........................................................................................16 2.4 Luminisens..................................................................................................18



x



BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Pelaksanaan Penelitian................................................................................22 3.2 Alat dan Bahan............................................................................................22 3.3 Tahapan Penelitian.....................................................................................22 3.3.1 Penyiapan bahan...............................................................................24 3.3.2 Homogenisasi....................................................................................25 3.3.3 Microwave ................................................................................... .....26 3.3.4 Pengujian dan karakterisasi C-Dots..................................................27 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sifat Fisis C-Dots........................................................................................28 4.2 Sifat Luminisens C-Dots………………………………………....……….39 4.3 Struktur C-Dots…………………………………………………..……….43 BAB 5 PENUTUP 5.1 Simpulan......................................................................................................50 5.2 Saran............................................................................................................51 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................52 LAMPIRAN.......................................................................................................... 53



xi



DAFTAR TABEL



Tabel 1.1 Sintesis C-dots dengan berbagai sumber karbon…………………….12 Tabel 4.1 Gugus fungsi C-Dots dari spectrum FTIR………..………………….44



xii



DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Spektrum absorbansi C-Dots dengan Variasi Sulfur…………..2 Gambar 2.1 Perkembangan C-Dots……………………………………….…8 Gambar 2.3 Metode sintesis top-down dan bottom up…………..…………..9 Gambar 2.3 Ilustrasi pembuatan C-Dots……………………………………10 Gambar 2.4 Hasil sintesis microwave………………………………………11 Gambar 2.5 Nilai energy gap C-Dots ditambah sulfur………………….…..15 Gambar 2.6 Spektrum FTIR C-Dots………………………………….….....17 Gambar 2.7 Proses luminisens………………………………………….…..18 Gambar 2.8 Hasil pengukuran PL…………………………………………..20 Gambar 2.9 C-Dots……………………………………………………....….21 Gambar 3.1 Skema pembuatan C-Dots……………………………….……..23 Gambar 3.2 Timbangan………………………………………………….…..24 Gambar 4.1 Hasil sintesis C-Dots………………………………………..….29 Gambar 4.2 Hasil C-Dots………………………………………………..…..30 Gambar 4.3 Spektrum Absorbansi C-Dots………………………….....……31 Gambar 4.4 Spektrum Absorbansi C-Dots berbagai kondisi………….……33



xiii



Gambar 4.5 Energi C-Dots kondisi low…………………………………..…..35 Gambar 4.6 Energi gap C-Dots kondisi medium…………………….….…....36 Gambar 4.7 Energi gap C-Dots kondisi high…………………………………37 Gambar 4.6 Luminisens C-Dots……………………………………………...39



xiv



DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Spesifikasi Microwave…………………………………………55 Lampiran 2 Pengukuran FTIR Kondisi Low………………………………..56 Lampiran 3 Pengukuran FTIR Kondisi Medium..…………………………..59 Lampiran 4 Pengukuran FTIR Kondisi High………………………………..62 Lampiran 4 Dokumentasi Penelitian…………………………………………65



xv



1



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Carbon nanodots (C-Dots) merupakan bahan karbon baru yang berukuran dibawah ~10 nm. Sejak ditemukannya nanopartikel C-Dots sebagai bahan baru dari karbon, kajian intensif mengenai C-Dots terus berkembang dengan cepat hingga saat ini. Ikatan rantai karbon sebagai sumber utama dalam pembuatan CDots menjadi fokus penelitian yang dikaji dan dikembangkan penerapannya dalam beberapa aplikasi. Banyak peneliti telah mengkaji berbagai sumber karbon seperti Zhai dkk (2012) menggunakan sumber karbon dari citric acid, Zhu dkk (2012) menggunakan sumber karbon dari susu kedelai dan Sahu dkk (2012) menggunakan sari jeruk. Kemajuan yang telah dicapai mengenai kajian yang meliputi sintesis, sifat dan aplikasi C-dots telah dipaparkan oleh para peneliti. Rantai karbon menjadi bahan utama pembuatan C-Dots. Rahmayanti dkk (2014) melakukan kajian intensif mengenai efek penambahan unsur belerang (sulfur) dalam pembuatan C-Dots dengan sumber karbon dari citric acid dengan metode pemanasan sederhana. Penambahan sulfur tersebut didasarkan pada peran sulfur belerang sebagai cross linker pada proses vulkanisir karet alam untuk ban sehingga dapat dihasilkan produk ban dengan sifat elastis yang baik (Masyrukan, 2013). Hasil pengamatan spektrum absorbansi radiasi sinar UV menunjukan bahwa penambahan sulfur memperlebar spektrum absorbansi C-Dots, seperti ditunjukan pada Gambar 1.1.



2



Gambar 1.1. Spektrum absorbansi C-Dots dengan variasi sulfur.



Hasil analisis spektrum absorbansi didapatkan lebar celah pita energi gap (energi gap). Energi gap mengalami penurunan dengan meningkatnya massa sulfur. Sulfur berperan sebagai pengikat (cross linker) sehingga mempengaruhi sifat fisis dari C-Dots yang dihasilkan. Dari hasil ini menunjukan kajian awal mengenai fabrikasi C-Dots dengan memanfaatkan potensi bahan alam sulfur sebagai cross linker molekul karbon dari citric acid yang akan menjadi landasan kuat bagi pengembangan fabrikasi C-Dots. C-Dots yang diperoleh menggunakan metode pemanasan sederhana memiliki kelemahan yaitu sampel yang dihasilkan dapat berubah dengan cepat menjadi gel. Dalam metode pemanasan sederhana, air cepat menguap atau mengalami proses evaporasi yaitu proses hilangnya gugus hidroksil sehingga diperkirakan rantai karbon belum putus dengan sempurna. Degradasi gugus



3



hidroksil yang cepat akibat proses pemanasan menyebabkan C-Dots dari proses pemanasan sederhana ini selalu berupa gel sehingga hasilnya sulit dimanfaatkan untuk aplikasi. Kelemahan lain dari metode pemanasan sederhana adalah sintesis nanopartikel membutuhkan waktu yang sangat lama, beberapa jam hingga puluhan jam (Abdullah dkk,2008). Beragam metode telah dikembangkan untuk mensintesis C-Dots. Metode dalam sintesis C-Dots secara umum diklasifikasikan kedalam dua cara, yaitu : metode top-down dan bottom-up (Baker dkk, 2010). Pada metode top-down struktur-struktur karbon yang lebih besar dipecah menjadi C-dots, contohnya oksidasi elektrokima, arc-discharge dan teknik laser ablation. Metode bottom-up dibagi lagi menjadi beberapa metode diantaranya metode pemanasan sederhana, supported synthesis dan microwave. Adapun metode yang paling sederhana yang terus dikembangkan saat ini adalah metode pemanasan sederhana. Selain menggunakan metode pemanasan sederhana, metode yang sering digunakan dalam sintesis C-Dots adalah metode microwave. Microwave dipandang tepat untuk mengatasi kelemahan dari proses pemanasan sederhana. Dibandingkan dengan metode pemanasan sederhana , metode microwave menyediakan energi yang intensif, homogen dan efisien, serta dapat mencapai suhu tinggi dan memulai reaksi dalam waktu yang sangat singkat (Nasriah, 2013). Prinsip dari metode microwave adalah menggetarkan molekul sehingga C-Dots dari metode microwave lebih unggul karena prosesnya penggetaran (vibrasi) yang menyebabkan rantai-rantai karbon mengalami



4



penyusunan ulang sehingga hasilnya tidak banyak mengurangi kadar air dalam larutan dan tidak akan dihasilkan C-Dots berupa gel. Kajian intensif mengenai efek penambahan unsur belerang (sulfur) dalam pembuatan C-Dots dengan sumber karbon dari citric acid dengan metode microwave menjadi hal baru dalam perkembangan sintesis C-Dots. Hal ini menarik untuk diamati sehingga menjadi fokus kajian penitian kali ini. Ditinjau dari beberapa segi, penelitian ini memberikan informasi mengenai efek dari penggunaan daya microwave serta bagaimana peran sulfur terhadap karakteristik sifat fisis yang meliputi warna, absorbansi, energi gap serta struktur unit dari CDots. Secara umum, hasil dari penelitian ini tidak menutup kemungkinan dapat digunakan sebagai acuan untuk kajian aplikasi C-Dots.



1.2 Permasalahan Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas maka permasalahan yang menjadi fokus kajian penelitian ini adalah :



 Bagaimana karakteristik sifat fisis C-Dots yang ditambah sulfur dengan menggunakan metode microwave?



1.3 Pembatasan Masalah Pada penelitian ini perlu dilakukan pembatasan masalah agar ruang lingkup masalah yang akan diteliti tidak meluas. Pembatasan masalah pada penelitian ini sebagai berikut :



5



1. Pembuatan C-Dots dari bahan pencampuran citric acid dan urea dan ditambah sulfur dengan menggunakan metode microwave. 2. Pengujian



C-Dots



menggunakan



spektrometer



UV-VIS



untuk



mengetahui karakteristik sifat C-Dots. 3. Pengujian C-Dots menggunakan FTIR untuk mengetahui karakteristik struktur unit.



1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah mampu memahami dan mengetahui proses sintesis C-Dots yang ditambah dengan sulfur menggunakan metode microwave serta mengetahui karakteristik sifat fisis dan struktur unit dari C-Dots yang ditambah dengan sulfur menggunakan metode microwave.



1.5 Manfaat Penelitian Berdasarkan uraian latar belakang dan tujuan yang telah disebutkan diatas dapat diperoleh manfaat dalam penelitian ini antara lain adalah : 1. Memanfaatkan potensi bahan alam sulfur sebagai pengikat (cross linker) sehingga mempengaruhi sifat fisis dari C-Dots yang menjadi landasan kuat bagi pengembangan fabrikasi C-Dots 2. Mengetahui sifat optik dan struktur unit C-Dots sehingga dapat dijadikan acuan untuk kajian aplikasi C-Dots, salah satunya sebagai bahan dasar pigmen pengaman alami pada mata uang. 3. Mengembangkan ilmu yang berfokus pada kajian material luminisens.



6



1.6 Sistematika Skripsi Sistematika penulisan skripsi disusun dan dibagi menjadi tiga bagian untuk memudahkan pemahaman tentang struktur dan isi skripsi. Penulisan skripsi ini dibagi menjadi tiga bagian,yaitu bagian pendahuluan skripsi,bagian isi skripsi dan bagian akhir isi skripsi. Bagian pendahuluan skripsi terdiri dari halaman judul, sari (abstrak), halaman pengesahan, motto dan persembahan, kata pengantar, daftar isi,daftar gambar, daftar tabel, dan daftar lampiran. Bagian isi skripsi, terdiri dari lima bab yang tersusun dengan sistematika sebagai berikut : 



BAB 1. Pendahuluan, berisi latar belakang, permasalahan, pembatasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan skripsi.







BAB 2. Landasan teori, berisi teori-teori pendukung penelitian







BAB 3. Metode penelitian, berisi tempat pelaksanaan penelitian, alat dan bahan yang digunakan, serta langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian.







BAB 4. Hasil penelitian dan pembahasan, dalam bab ini dibahas tentang hasil-hasil penelitian yang telah dilakukan.







BAB 5. Penutup yang berisi tentang kesimpulan hasil penelitian yang telah dilakukan serta saran-saran yang berkaitan dengan hasil penelitian. Bagian akhir skripsi memuat tentang daftar pustaka yang digunakan



sebagai acuan dari penulisan skripsi.



7



BAB 2 LANDASAN TEORI 3.1 Carbon nanodots (C-Dots) Carbon nanodots (C-Dots) merupakan sebuah kelas nanomaterial karbon baru yang berukuran dibawah ~10 nm. Material tersebut pertama kali diperoleh selama



pemurnian



dari



single-walled



carbon



nanotube



melalui



proses



elektroforensis pada tahun 2004. Carbon nanodots (C-dots) memiliki berbagai keunggulan sifat seperti pancaran fotoluminisensi yang tinggi, tidak mudah larut dalam air, tidak beracun dan keberadaannya sangat melimpah di alam (Li dkk, 2012). Disamping itu, bahan dasar pembuatan material ini sangat melimpah dan murah. C-Dots sekarang ini telah menarik perhatian para peneliti secara luas, karena kuatnya pendaran (fluoroscence) yang dimilikinya. Dengan keunggulan sifatnya,



kajian intensif mengenai



C-Dots terus berkembang dengan cepat



hingga saat ini. Ikatan rantai karbon sebagai sumber utama dalam pembuatan CDots menjadi fokus penelitian yang diteliti dalam beberapa tahun belakangan ini. Berbagai kemajuan yang telah dicapai mengenai kajian yang meliputi sintesis, sifat dan aplikasi C-dots telah dipaparkan oleh para peneliti. Baker dkk (2010) menyebutkan C-dots berpotensi sebagai bahan dasar fotokatalis, konversi energi, maupun optoelektronika. Perkembangan C-Dots dapat dilihat pada Gambar 2.1



8



Scriven dkk, (Uni S. Carolina) J. Am. Chem, Soc. 2004, 126, 12736 (Xu dkk, 2004)



Suspensi Pendaran karbon



Tubular karbon



Liu dkk (Max-Planck-Institut) Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 4598 (Baker dkk, 2010



Pemurnian SWNTs Aliran air nanosphere pembawa SiO2



Fraksinasi elektroforesis pelepasan muatan jelaga



Mao dkk, (Univ Purdue) Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 6473 (Baker dkk, 2010)



Pang dkk, (Univ Wuhan) Chem. Commun. 2008, 5116 (Baker dkk, 2010)



Sintesis nano karbon dengan cahaya lilin



2004



2005



C-Dots menggunakan ablasi laser



Sun, dkk, (Clemson Univ) J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7756 (Sun dkk, 2006)



2006



Elektrooksidasi grafit



2007



Sintesis molekuler dengan oksidasi termal



Giannelis dkk, (Univ Cornel) Chem. Master. 2008, 20, 4539 (Baker dkk, 2010)



2008



Penumbuhan karbon nanokristal secara ECL



Chi dkk, (Univ Fuzhou) J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4564 (Baker,



Gambar 2.1 Perkembangan C-Dots



2009



Sintesis karbon nanodots



9



Metode dalam sintesis C-dots secara umum diklasifikasikan kedalam dua cara, yaitu : metode top-down dan bottom-up (Baker dkk, 2010). Pada metode topdown dibagi menjadi beberapa metode diantaranya metode oksidasi elektrokimia, metode arc-discharge dan teknik laser ablation sedangkan metode bottom-up dibagi lagi menjadi metode pemanasan sederhana, metode sintesis pendukung (supported synthesis) dan microwave. Sintesis nanopartikel dengan cara memecah partikel berukuran besar menjadi partikel berukuran nanometerdisebut metode top-down. Metode dengan memulai dari atom-atom atau molekul-molekul yang membentuk partikel berukuran nanometer yang dikehendaki disebut metode bottom-up. Kedua metode sintesis nanopartikel ditunjukan pada Gambar 2.2 (Abdullah, 2008).



bulk



Top-down : dipecah



nanopartikel Bottom-up : digabung, assembli



atom/kluster



Gambar 2.2 Metode sintesis top-down dan bottom-up



10



Adapun metode yang paling sederhana yang terus dikembangkan saat ini adalah metode pemanasan sederhana seperti tampak pada Gambar 2.3. Para peneliti seperti Zhu dkk (2012) mampu memproduksi C-dots dengan bahan dasar susu kedelai serta Sahu dkk (2012) yang menyintesis C-dots dari bahan dasar jus jeruk melalui metode pemanasan sederhana.



Gambar 2.3 Illustrasi pembuatan C-Dots dengan proses pemanasan sederhana dari (a). sari jeruk dan (b). susu kedelai Selain menggunakan metode pemanasan sederhana, metode yang sering digunakan dalam sintesis C-Dots adalah metode microwave. Gelombang mikro telah diakui sebagai gelombang elektromagnetik yang secara luas digunakan untuk penelitian ilmiah sebagai metode untuk sintesis kimia. Dengan perkembangan metode sintesis untuk nanomaterial anorganik, pendekatan melalui



11



metode microwave telah diperkenalkan secara bertahap dan berperan penting dalam proses persiapan sampel dikarenakan pada proses ini menggunakan gelombang mikro yang dapat mempermudah dan mempercepat proses sintesis. Dibandingkan dengan metode pemanasan sederhana, hasil dari metode microwave lebih unggul, tidak banyak mengurangi kadar air dalam larutan karena prosesnya digetarkan (vibrasi) sedangkan dalam metode pemanasan sederhana hasilnya air menguap lebih cepat atau mengalami proses evaporasi yaitu proses hilangnya gugus hidroksil. Sampai saat ini, telah berhasil dilakukan berbagai penelitian yang mengkaji sintesis nanomaterial dengan metode microwave.



5 5 menit



10 menit



Gambar 2.4 Hasil sintesis menggunakan microwave selama 5-10 menit (Zhu dkk,2009) Zhu dkk (2009) telah berhasil membuat nanomaterial C-Dots dengan mencampurkan PEG 200 dengan sakarida (glukosa, fruktosa) dalam air untuk membentuk larutan transparan kemudian dipanaskan dalam oven microwave 500 watt selama 2-10 menit. Untuk proses reaksi pembentukan C-Dots ditunjukan Gambar 2.4 yang memperlihatkan ikatan C-Dots yang berbentuk cairan dengan



12



waktu sintesis 5 menit dan 10 menit. Berbagai sintesis C-Dots menggunakan berbagai sumber karbon juga telah banyak diteliti (Stefanakis dkk, 2014), seperti yang ditunjukan Tabel 1.1. Tabel 1.1 Sintesis C-Dots dengan berbagai sumber karbon menggunakan metode microwave Daya microwave



Waktu



Sumber karbon



(watt)



(s)



Referensi



Karbohidrat (gliserol,



750



840



Wang dkk



glikol, glukosa, sukrosa) Karbohidrat (gliserol) dan



(2011) 700



-



4,7,10-trioxa-1,13-



Liu dkk (2011)



tridecanediamine (TTDA) Poly(ethylene glycol)



900



600



(PEG 200) Asam amino (histidine) dari



(2012) 700



160



orthophosphoric Asam citric (Citric acid )



monohydrochloride b) Citric acid monohydrate, ethanolamine



Jiang dkk (2012)



750



240-300



dan urea a) L-Arginine



Jaiswal dkk



Qu dkk (2012)



800



60



Philippidis dkk (2013)



13



3.2 Lebar Celah Pita Energi (Energi Gap) Salah satu parameter yang diukur dalam karakteristik sifat C-Dots adalah besarnya lebar celah pita energi (energi gap). Energi gap berkaitan dengan sifat luminisens, eksitasi tahap pertama pada semikonduktor adalah pada elektron bawah pita konduksi dan hole pada pita valensi bagian atas (Subramanian, 2004). Jika mendapat energi yang cukup misalnya dari foton atau panas, atku tumbukan oleh partikel lain, elektron yang semula berada di pita valensi dapat meloncat ke pita konduksi. Loncatan tersebut meninggalkan keadaan kosong di pita konduksi, yang dikenal dengan hole. Agar elektron dapat mencapai pita konduksi, energi yang diterima harus lebih besar dari energi gap. Umumnya, cahaya yang digunakan untuk mengeksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi adalah cahaya ultraviolet (Abdullah, 2007). Keadaan terkesitasi bukan merupakan keadaan stabil. Elektron hanya bertahan beberapa saat di keadaan eksitasi, setelah itu kembali ke keadaan awal mengisi kembali keadaan kosong yang semula ditinggalkannya. Proses ini disebut deeksitasi atau rekombinasi. Pada saat deeksitasi, terjadi pelepasan energi berupa panas atau pemancaran cahaya. Deeksitasi yang disertai dengan pelepasan panas disebut transisi tanpa radiasi, sedangkan deeeksitasi yang disertai pemancaran gelombang elektromagnetik disebut transisi radiatif. Pada transisi radiatif, energi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan kira-kira sama dengan energi gap, yaitu hf ≈ Eg (Abdullah, 2007).



14



Kebergantungan energi gap nanopartikel terhadap ukuran partikel diturunkan pertama kali oleh Brus (Abdullah,2007). Dengan menggunakan pendekatan massa efektif, Brus mendapatkan persamaan seperti yang ditunjukan berikut ini :



E g ( R )  E g ( ) 



 2h2  1



 2 R 2  me*







1  1.8e 2  kR mh* 



Pada persamaan diatas, suku kedua muncul akibat keterbatasan ruang gerak electron dan hole di dalam partikel (disebut confinement effect). Efek ini memperbesar jarak antara pita valensi dan pita konduksi. Suku ketiga muncul akibat adanya tarikan Coulomb antara elektron dan hole setelah elektron mengalami eksitasi. Karena ruang gerak elektron yang terbatas, maka jarak elektron dan hole tidak bisa jauh. Akibatnya, tarikan antara keduanya selalu ada yang berimbas pada pengurangan energi yang dimiliki elektron setelah mengalami eksitasi. Jika ukuran partikel sangat besar (bulk) maka elektron dan hole dapat berpisah sangat jauh sehingga tarikan antara keduanya dapat dianggap nol. Akibatnya tidak ada pengurangan energi yang dimiliki elektron setelah meloncat ke pita valensi (Abdullah, 2007). Besarnya energi gap dapat diperoleh dari nilai spektrum absorbansi yang diukur menggunakan spektrometer UV-Vis. Besarnya energi gap bersesuaian dengan panjang gelombang dari ultraviolet hingga cahaya tampak bahkan hingga dekat inframerah (NIR, infrared). Oleh sebab itu pengamatan energi gap dapat dilakukan dengan spektrometer UV-Vis atau UV-Vis-NIR.



15



Hasil pengukuran energi gap C-dots seperti yang diperoleh Rahmayanti dkk (2014) yang mengkaji efek penambahan unsur belerang (sulfur) dalam pembuatan C-Dots dengan sumber karbon dari citric acid seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.5. 30



30



m=1



20



20



D



2



Coeficient (h/c) (a.u.)



m = 0.5



10



10



0



1.6



2.4



3.2



0



1.2



1.8



Energy (eV)



2.4



Energy (eV)



30



m=2



m = 1.5



20 D



2



Coeficient (h/c) (a.u.)



20



10 10



0



1.2



1.8



0



2.4



1.2



1.8



Energy (eV)



m = 2.5



20



m=3



20



D



2



Coeficient (h/c) (a.u.)



2.4



Energy (eV)



10



10



0 1.0



1.5



2.0



Energy (eV)



2.5



0 1.2



1.6



2.0



Energy (eV)



Gambar 2.5 Nilai energi gap C-Dots yang ditambah dengan sulfur



16



Energi gap C-Dots yang diperoleh yaitu pada rentang 1.8 eV hingga 2.4 eV. Energi gap mengalami penurunan dengan meningkatnya massa sulfur. Rentang nilai energi gap ini juga bersesuaian dengan hasil yang diperoleh Li dkk (2012) yang memperoleh energi gap C-Dots pada rentang 1,5-3,5 eV.



3.3 Struktur C-Dots Penyelidikan gugus fungsi rantai karbon perlu dilakukan untuk mengkaji keberadaan C-Dots. Gugus fungsi C-Dots diperoleh dari pengukuran Fourier Transform Infra Red (FTIR). Hasil pengukuran ini menunjukan struktur gugus fungsi C-Dots. Hasil pengukuran FTIR dinyatakan dalam spektrum panjang gelombang dan intensitas. Hasil pengukuran FTIR dapat diidentifikasi gugusgugus fungsi yang muncul. Disamping itu, pergeseran panjang gelombang atau penuruan intensitas akibat perlakukan dalam penelitian mengindikasikan adanya perubahan struktur. Hasil yang telah diperoleh seperti Zhu dkk (2012) dimana functional groups protein dari soy milk mengalami degradasi intensitas absorbansi akibat proses pemanasan. Sahu dkk (2012) mengamati keberadaan functional groups seperti -OH, C- H dan C = O pada C-Dots yang dihasilkan dari orange juice. Spektrum FTIR C-Dots yang dihasilkan dari berbagai sumber karbon ditunjukan pada Gambar 2.6 Spektrum FTIR yang terukur biasanya masih teramati gugusgugus fungsi bahan dasarnya sehingga perubahan pada gugus fungsi dapat menjadi satu cara sederhana untuk mengestimasi secara tidak langsung terbentuknya C-Dots.



17



(a)



(b)



4000



3000



2000 1000 -1 Wavenumber (cm )



Gambar 2.6. Spektrum FTIR C-Dots dengan sumber karbon : (a). Dextrin (Puvvada dkk, 2012), (b). Polysaccharide (Zhou dkk, 2013).



18



3.4 Luminisens Emisi cahaya dari suatu proses selain radiasi benda hitam disebut sebagai luminisens. Luminisens merupakan suatu proses non-kesetimbangan dimana untuk dapat berlangsung harus menggunakan sumber eksitasi seperti lampu UV atau laser. Luminisens terjadi ketika elektron meloncat dari pita valensi menuju pita konduksi setelah dieksitasi oleh energi dari sumber eksitasi kemudian kembali lagi ke keadaan dasarnya karena tidak stabil. Luminisens terjadi ketika elektron pada material target kembali ke keadaan dasarnya setelah dieksitasi oleh energi dari sumber eksitasi dan kehilangan energi sebagai foton seperti diilustrasikan pada Gambar 2.7 (Kurnia, 2008).



Gambar 2.7 Proses Luminisens Transisi elektron dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi terjadi ketika elektron dikenai energi. Kemudian terjadi relaksasi dimana sejumlah energi diemisikan ketika elektron kembali ke keadaan dasar dan dikenal sebagai luminisens



19



Luminisens dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti reaksi kimia, energi listrik, pergerakan pada tingkat sub atomik, atau pergangan dalam Kristal. Berdasarkan sumber eksitasinya, dikenal beberapa jenis luminisens seperti fotoluminisens jika digunakan sumber eksitasi optis, sementara istilah elektroluminisens digunakan jika eksitasi terjadi akibat arus listrik. Jenis lainnya yakni jika terjadi akibat pemborbardiran material target yang dikenal dengan katodoluminisens (Xu, 2004). Fotoluminisens (PL) adalah suatu metoda eksperimen yang paling banyak digunakan untuk mempelajari material khususnya yang memiliki celah energi yang melebar. PL terbagi atas dua kelompok utama yaitu luminisens intrinsik dan ekstrinsik. Pada luminisens intrinsic terbagi lagi menjadi tiga jenis luminisens, yaitu : 1). Luminisens dari pita-ke pita, 2). luminisens eksiton, 3). Luminisens silang (cross-luminiscence). Luminisens ekstrinsik pada umumnya dihasilkan akibat ketidakmurnian yang secara sengaja atau tidak sengaja tak terlibat. Jenis pengotor dalam material ini dikenal sebagai aktivator. Dalam tinjauan activator dikenal dua jenis luminisens ekstrinsik yaitu tipe terlokalisasi dan tidak terlokalisasi (Xu, 2004). Beberapa contoh pengukuran fotoluminisens C-Dots seperti yang diperoleh Sahu dkk (2012) yang menggunakan sumber karbon sari jeruk Zhu dkk (2012) yang menggunakan sumber karbon susu kedelai dan yang terbaru seperti yang diperoleh Nawaz dkk (2013) yang melaprkan hasil pengukuran fotoluminisens C-Dots menggunakan sumber karbon ascorbic acid dan lisin, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.8



20



(a)



(b)



(c)



Gambar 2.8 Hasil pengukura fotoluminisens C-Dots dari (a). sari jeruk, (b). susu kedelai dan (c). ascorbic acid dan lisin



21



Luminisens C-Dots juga dapat dilihat secara sederhana setelah dieksitasi menggunakan sinar lampu UV, seperti yang ditunjukan oleh Gambar 2.9. Hasil yang diperoleh Faisal, dkk (2013) menunjukan citra luminisens C-Dots yang dibuat menggunakan sumber karbon ascorbic acid dan lisin setelah dieksitasi lampu UV yaitu memendarkan cahaya warna biru.



(a)



(b)



Gambar 2.9 C-Dots (a). tanpa disinari UV, (b). setelah disinari UV



22



BAB 3 METODE PENELITIAN



3.1 Pelaksanaan Penelitian Sintesis dan karakterisasi C-Dots dilakukan di laboratorium Fisika gedung D9 lantai 3. Pengujian karakteristik C-Dots dibatasi pada pada pengujian sifat sifat fisis (warna, absorbansi dan energi gap) serta struktur unit C-Dots



3.2 Alat dan Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi citric acid, urea, sulfur dan aquades. Sedangkan alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain gelas ukur, cawan, timbangan digital, pengaduk magnet, mortar, cawan, microwave, spektrometer UV-VIS dan FTIR



3.3 Tahapan Penelitian Tahapan penelitian diperlukan sebagai bentuk langkah untuk mencapai tujuan dan target yang diinginkan dalam penelitian. Pendekatan dan strategi yang digunakan dalam tahapan penelitian ini adalah mengoptimalkan proses karbonisasi ( carbonization) C-Dots yang ditambah sulfur dengan mengatur parameter proses berupa waktu pada microwave. Paramater ini penting dikaji karena selama proses pemanasan (pada selang waktu tertentu) akan diperoleh hasil berupa kajian intensif mengenai fabrikasi C-Dots yang ditambah sulfur dengan menggunakan microwave.



23



Mulai



Menyiapkan alat dan bahan



Menghomogenisasi



Microwave



Karakterisasi :  Absorbansi  Energi gap  Stuktur unit



Penulisan laporan



selesai Gambar 1. Skema tahapan pembuatan C-Dots



 Menentukan komposisi bahan  Menimbang bahan sesuai komposisi yang ditentukan



24



3.3.1 Penyiapan bahan Langkah-langkah yang harus disiapkan sebelum sintesis adalah menyiapkan bahan bahan yang akan digunakan pada pembuatan C-Dots. Bahan-bahan yang digunakan adalah citric acid, urea, sulfur serta aquades. Kemudian bahan-bahan tersebut ditimbang seperti pada Gambar 3.2 dengan komposisi citric acid dengan massa 2 gram, sulfur dengan massa 2 gram dan urea dengan massa 4 gram, seperti yang ditunjukan Gambar 3.3 serta siapkan juga aquades ±60 ml.



Gambar 3.2 Timbangan



Gambar 3.3 Bahan-bahan untuk sintesis C-Dots



25



3.3.2. Homogenisasi Pada penelian ini, pencampuran antara bahan dilakukan dengan menggunakan pengaduk magnet (magnetic stirrer) sedangkan media untuk mencampurkannya menggunakan air (aquades). Proses ini penting untuk dilakukan karena mencampurkan material bahan baku C-Dots yang sudah diatur komposisinya sehingga dapat bercampur hingga homogen. Homogenisasi dilakukan hingga suhu 70oC selama ± 15 menit hingga seluruh bahan bercampur hingga homogen, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.4. Proses pemanasan bertujuan sebagai katalis untuk mempercepat reaksi.



Gambar 3.4 magnetic stirrer



26



3.3.3. Microwave Metode microwave merupakan proses yang digunakan untuk sintesis C-Dots. Microwave yang digunakan untuk sintesis yaitu microwave Panasonic NN-SM322M, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.5. Prinsip dasar dari microwave penggetaran (vibrasi) yang menyebabkan rantai-rantai karbon mengalami penyusunan ulang akan dihasilkan C-Dots. Keunggulan dari metode ini adalah sampel tidak mengalami degradasi gugus hidroksil sehingga tidak banyak mengurangi kadar air dalam larutan. C-Dots disintesis pada 3 kondisi yaitu low (70 W) , medium (230 W) dan high (450 W). Pada masing-masing kondisi dibuat dengan variasi waktu yang berbeda-beda yaitu 5 menit, 15 menit, 25 menit, 35 menit, 45 menit dan 55 menit



Gambar 3.5 Microwave



27



3.3.4. Pengujian dan karakterisasi C-Dots Pengujian dan karakterisasi C-Dots hasil sintesis dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat fisis yang meliputi warna dan spektrum absorbansinya menggunakan spektrometer UV-Vis, seperti yang ditunjukan Gambar 3.6,



untuk kemudian dapat



diperoleh nilai lebar celah pita energinya (energi gap), serta mengetahui struktur unitnya menggunakan Fourier Transform Infra Red (FTIR) jenis Frontier FT-NIR/MIR Spectrometers L1280034, seperti yang ditunjukan Gambar 3.7.



Gambar 3.6. Spektrometer UV-Vis



Gambar 3.7. FTIR



50



BAB V PENUTUP



5.1 Simpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan,



yaitu



sintesis C-Dots dengan metode microwave menggunakan bahan



sulfur, urea dan citric acid telah berhasil dibuat. C-Dots yang dihasilkan berbentuk cair, hal ini sekaligus membuktikan bahwa sintesis dengan metode microwave mampu untuk mengatasi kelemahan metode pemanasan sederhana yaitu tidak dihasilkan C-Dots yang berupa gel sehingga lebih mudah dimanfaatkan untuk aplikasi. Karakteristik sifat fisis C-Dots dan struktur unit C-Dots yang paling optimum yaitu pada saat disintesis pada kondisi 450 watt dengan lama waktu pemanasan 35 menit. Warna yang dihasilkan pada kondisi ini adalah coklat, sedangkan dari hasil pengukuran spektrum absorbansinya melebar terletak pada panjang gelombang 582.02 nm. Dari hasil pengukuran spektrum absorbansi didapatkan nilai energi gapnya kecil yaitu sebesar 1,7 eV. Struktur unit C-Dots yang disintesis pada kondisi 450 watt dengan lama waktu pemanasan 35 menit menunjukan juga mengikat energi lebih banyak dibandingkan pada kondisi 70 watt dan 230 watt yang disintesis dengan waktu yang sama yaitu 35 menit. Spektrum FTIR dapat teramati bahwa transmitansi C-Dots tanpa sulfur pada stretch C=C turun, nilainya rendah dibandingkan dengan transmitansi C-Dots yang menggunakan sulfur. Hal ini terjadi mungkin karena C yang dulu mengabsorb menjadi merefleksi dan tergantikan oleh SH. Peran sulfur disini jelas berfungsi untuk menambah intensitas pendaran C-Dots



51



5.2 Saran Mengacu pada hasil akhir karakterisasi dan pembahasan diatas, eksperimen ini masih harus disempurnakan. Oleh karena itu untuk eksperimen selanjutnya disarankan sebaiknya dilakukan karakterisasi dengan parameter-parameter yang lain sehingga dapat dipastikan gugus fungsi dari C-Dots yang dihasilkan. Selain itu diperlukan juga pengukuran menggunakan spektropotoluminiscence (PL) sehingga diperoleh panjang gelombang emisi dan dapat diestimasi pancaran warna emisi C-Dots.



52



DAFTAR PUSTAKA



Abdullah, M., Morimoto, T., Okuyama, K., (2003), Generating blue and red luminescence from ZnO/ply(ethylene glycol) nanocomposites prepared using an in-situ method, Advanced Functional Materials, 13(10), (800-804). Abdulah, Mikrajuddin. 2007. Catatankuliah :Topik Khusus Fisika Material Elektronik Material Nanostruktur. Bandung : ITB Abdullah M, dkk.2008. Review : Sintesis Nanomaterial. Jurnal Nanosains & Nanoteknologi, 1 (2) : 33-57 ISSN 1979-0880 Abdullah, M. dan Khairurrijal. 2010. Karakterisasi Nanomaterial : Teori Penerapan dan Pengolahan Data. Bandung : CV. Rezeki Putera. Baker, S.N. dan Baker, G.A. 2010. Luminescent Carbon Nanodots : Emergent Nanolight, Angew. Chem. Int. 99: 6726-6744. Faisal N., Wang, L., Zhu, L., Meng, X., dan Xiao, F. 2013. Ascorbic Acid Assisted Green Route for Synthesis of Water Dispersible Carbon Dots, Chem. Res. Chin. Univ. 2013, 29(3), 401-403. Jacub, Jandri. 2011. Sintesis Nanopartikel ZnO dengan Teknik Presipitai : Pengaruh Temperatur Pencampuran Prekursor terhadap Pertumbuhan Nanokristalit Oksida Anorganik. Tesis Jakarta : Universitas Indonesia. Jaiswal, A., Ghosh Siddhartha, S., danChattopadhyay, A., 2012, One step synthesis of C-Dots by Microwave mediated caramelization of poly(ethylene glycol), Chem. Commun. 48 : 407–409



53



Jingjing N., Hui, G., Litao W., Shuangyu, X., Yuhua. W. 2013. Facile synthesis and optical



properties



of



nitrogen-doped



carbon



dots.Royal



Society



of



Chemistry.DOI : 10.1039/c3nj01068f. Kurniawan,



Cepi.



2008.



Studi



Sifat



Luminisens



iNanopartikel



CaxSr1



xTiO3:RE(RE=Pr3+, Eu3+ dan Tb3+) yang Dipreparasi dengan Metode Sonokimia. Tesis. Bandung : Institut Teknologi Bandung. Li, H., Zhenhui K., Yang L., & Lee,s. 2012. Carbon nanodots : synthesis, properties and application, Journal of Materials Chenistry. DOI: 10.1039/c2jm34690g. Nasriah, Nasri. 2013. Sintesis Karbon Nanodots menggunakan Pemanasan Microwave untuk Aplikasi Bioimaging. Skripsi. Bandung : Universitas Islam Sunan Gunung Djati. Masyrukan, 2013, Karakterisasi Bahan Karet untuk Keperluan Gasket Kendaraan terhadap Pengaruh Kandungan Sulfur, Prosiding Simposium Nasional RAPI XII Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta ISSN 1412-9612. Philippidis, A., Stefanakis, D., Anglos, D., Ghanotakis, D. 2013. Microwave heating of arginine yields highly fluorescent nanoparticles, J Nanoparts Res, 15:1414. Rahmayanti, H.D., Aji, M.P., & Sulhadi. 2014. Effect of Sulfur Particles on Absorbance and the Band Gap Energy of Carbon Dots. Prosiding International Conference on Advanced Materials and Technology (ICAMST 2014) 16-17 September 2014, Solo



54



Sahu, S., Birendra, B., Tapas K., Maiti & Mohapatra, S. 2012. Simple one-step synthesis of highly luminescent carbon dots from orange juice: application as excellent bio-imaging agents, Chem. Commun. 48 : 8835–8837. Stefanakis, D., Anglos, D., Ghanotakis, D., Philippidis, A. 2014. Synthesis of fluorescent carbon dots by a microwave heating process: structural characterization and cell imaging applications, , J Nanoparts, 16:2646. Zhai, X., Peng Z., Changjun L., Tao B., Li, W., Liming D., & Liu W. 2012. Highly luminescent carbon nanodots by microwave-assisted pyrolysis, Chem. Commun. 48 : 7955–7957. Zhi, Y., Zhaohui, L., Minghan, X., Hao, W., Liying, Z. 2013. Controllable Synthesis of Flourescent Carbon Dots and Their Detection Application as Nanoprobes, Nano-Micro Lett.5(4) : 247-259. Zhou, L., Benzhao He & Jiachang H. 2013 Amphibious fluorescent carbon dots: one step



green



synthesis



and



application



for



light-emitting



polymer



nanocomposites, Chem. Commun. 49 : 8078-8080. Zhu, C., Junfeng Z., & Shaojun D. 2012, Bifunctional fluorescent carbon nanodots: green synthesisviasoy milk and application as metal-free electrocatalysts for oxygen reduction, Chem. Commun. 48 : 9367–9369.



57



Lampiran 2. Data Pengukuran FTIR Kondisi Low PerkinElmer Spectrum Version 10.03.06 Wednesday, December 31, 2014 5:04 PM



Report Filename Analyst Description



D:\Data FTIR\Spectra FTIR\SCN L4.sp Administrator A8 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



Sample Details Creation Date X-Axis Units X-Axis start value X-Axis end value Data interval Number of points Y-Axis Units



12/31/2014 5:02:52 PM cm-1 4000 450 -1 3551 %T



Instrument Instrument Model Instrument Serial Number Software Revision Number of Scans Resolution



Frontier FT-IR 96681 CPU32 Main 00.09.9951 07-September-2011 11:49:41 1 4



QualityChecks Water Vapor Carbon Dioxide Baseline Low Baseline High Baseline Slope Strong Bands Weak Bands High Noise Fringes Vignetting Blocked Beam Negative Bands Zero Transmission Stray Light Window Cutoff



Caution Passed Warning Passed Caution Passed Passed Passed Warning Passed Passed Passed Passed Passed Passed



History Who Administrator



Administrator



What Created as New Dataset Atmospheric Correction



When Parameters 12/31/2014 5:02:52 PM 12/31/2014 5:02:52 PM



Comment A8 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



58



Spectrum Graph



Name ___ SCN L4



Description A8 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



Peak Table Results SpectrumName SCN LOW PeakName 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21



X



Y 472.11 492.62 623.09 668.22 689.05 1207.5 1324.8 1424.28 1459.03 1475.18 1490.32 1504.55 1508.56 1537.93 1543.99 1559.95 1638.07 1647.9 1698.56 1705.1 1717.74 1748.87



3.71 3.66 3.24 3.29 3.28 4.32 4.1 4.05 3.92 3.97 3.89 3.91 3.67 3.63 3.59 3.48 1.97 2.17 3.06 3.12 3.24 3.47



59



20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1



1772.47 1829.25 2374.3 2727.5 2927.5 3463.1 3631.04 3650.6 3673.43 3691.16 3713.03 3736.76 3752.54 3799.59 3819.21 3840.63 3855.68 3872.55 3903.23 3922.9



3.6 3.61 2.99 2.79 2.79 0.47 0.78 0.76 0.96 1.1 1.25 1.1 1.13 1.27 1.21 1.2 1.21 1.27 1.31 1.45



60



Lampiran 3. Data Pengukuran FTIR Kondisi Medium PerkinElmer Spectrum Version 10.03.06 Wednesday, December 31, 2014 3:44 PM



Report Filename Analyst Description



D:\Data FTIR\Spectra FTIR\SCN M5.sp Administrator A3 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



Sample Details Creation Date X-Axis Units X-Axis start value X-Axis end value Data interval Number of points Y-Axis Units



12/31/2014 3:41:34 PM cm-1 4000 450 -1 3551 %T



Instrument Instrument Model Instrument Serial Number Software Revision Number of Scans Resolution



Frontier FT-IR 96681 CPU32 Main 00.09.9951 07-September-2011 11:49:41 1 4



QualityChecks Water Vapor Carbon Dioxide Baseline Low Baseline High Baseline Slope Strong Bands Weak Bands High Noise Fringes Vignetting Blocked Beam Negative Bands Zero Transmission Stray Light Window Cutoff



Caution Passed Warning Passed Caution Passed Passed Passed Warning Passed Passed Passed Passed Caution Passed



History Who Administrator



Administrator



What Created as New Dataset Atmospheric Correction



When Parameters 12/31/2014 3:41:34 PM 12/31/2014 3:41:34 PM



Comment A3 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



61



Spectrum Graph



Name ___ SCN M5



Description A3 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



Peak Table Results SpectrumName SCN MEDIUM PeakName 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19



X



Y 471.53 573.22 676.38 1118.6 1300.28 1400.28 1458.03 1503.9 1537.39 1559.84 1637.9 1651.03 1699.45 1717.88 1733.91 2346.1 2701.5 2829 3453.8 3572.32 3655.49 3680.11



5.32 5.15 5.31 6.99 6.5 6.46 6.45 6.56 6.35 5.93 3.87 3.91 5.21 5.68 5.88 6.09 5.26 5.11 1.28 1.71 2.46 2.74



62



18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1



3695.74 3716.22 3726.23 3743.21 3764.02 3773.9 3789.88 3800.92 3806.39 3820.62 3825.83 3845.87 3858.01 3868.9 3874.06 3885.11 3890.17 3910.28



2.81 2.95 3.03 3.03 3.02 2.96 2.95 3.11 2.96 3.11 3.05 3.07 3.03 3.09 3.03 2.98 2.98 2.91



63



Lampiran 4. Data Pengukuran FTIR Kondisi High PerkinElmer Spectrum Version 10.03.06 Wednesday, December 31, 2014 3:01 PM



Report Filename Analyst Description



D:\Data FTIR\Spectra FTIR\SCN H3.sp Administrator J2 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



Sample Details Creation Date X-Axis Units X-Axis start value X-Axis end value Data interval Number of points Y-Axis Units



12/31/2014 2:58:10 PM cm-1 4000 450 -1 3551 %T



Instrument Instrument Model Instrument Serial Number Software Revision Number of Scans Resolution



Frontier FT-IR 96681 CPU32 Main 00.09.9951 07-September-2011 11:49:41 1 4



QualityChecks Water Vapor Carbon Dioxide Baseline Low Baseline High Baseline Slope Strong Bands Weak Bands High Noise Fringes Vignetting Blocked Beam Negative Bands Zero Transmission Stray Light Window Cutoff



Passed Passed Warning Passed Caution Passed Passed Caution Warning Passed Passed Passed Passed Caution Passed



History Who Administrator



Administrator



What Created as New Dataset Atmospheric Correction



When Parameters 12/31/2014 2:58:10 PM 12/31/2014 2:58:10 PM



Comment J2 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



64



Spectrum Graph



Name ___ SCN H3



Description J2 By Administrator Date Wednesday, December 31 2014



Peak Table Results SpectrumName SCN HIGH PeakName 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14



X



Y 471.3 629.88 1091.4 1289.72 1508.38 1542.09 1559.92 1627.9 1705.35 2342.07 2371 2812.2 3450.2 3567.61 3616.41 3650.06 3673.47 3691.04



9.84 8.84 7.84 7.81 7.77 7.68 7.59 6.43 7.28 6.68 6.82 6.6 3.55 3.75 4.04 4.07 4.31 4.44



65



13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1



3712.62 3736.77 3752.14 3782.13 3799.6 3819.24 3840.62 3851.07 3855.65 3872.8 3883.53 3904.71 3923.46



4.55 4.38 4.38 4.74 4.5 4.47 4.43 4.47 4.48 4.5 4.61 4.56 4.68



66



Lampiran 5. Dokumentasi Penelitian



Gambar 5.1 Proses Pembuatan Sampel



Gambar 5.2 Pengujian Spektrum Absorbansi



67



Gambar 5.3 Karakterisasi struktur C-Dots menggunakan FTIR