Sintesis Nanokomposit Fe3O4-ZnO Menggunakan Metode Hidrotermal sebagai Aplikasi Sensor Gas Etanol

Abstract

This study aims to create a prototype of the ethanol gas sensor. The research was conducted to apply the active material of the ethanol gas sensor by synthesizing Fe3O4-ZnO nanocomposite through the hydrothermal method as an ethanol gas sensor application. The research was conducted by using an experimental method through several steps, namely Synthesis of Fe3O4 from FeCl2 and FeCl3 precursors using the sonication method; Synthesis of Fe3O4-ZnO nanomaterials by hydrothermal method with Fe3O4: ZnO ratios (1: 0), (1: 1) and (0: 1) and their characteristics; system performance test for ethanol gas. Through this research, the synthesis of Fe3O4 material from its precursors FeCl2.4H2O and FeCl3.6H2O has been successfully carried out using the sonication method. It has also been successfully obtained powder material for Fe3O4-ZnO nanocomposite by hydrothermal method. XRD analysis shows that with a ratio of Fe3O4 : ZnO (1 : 0), the crystal structure is formed by spinels, the lattice parameter a = 8.34400 Å. The maximum peak at an angle of 2... = 35.6590, a spacing of 2.5158 Å, grain size is 23,27 nm and the best response to 100 ppm of ethanol gas at 350 ℃ is 93%. In the ratio Fe3O4 : ZnO (1 : 1), the crystal structure formed is trigonal (hexagonal axes) lattice parameters a = 5.63270 Å, c = 5.22090 Å. The maximum peak is at an angle of 2... = 36.210 with a spacing of 2.4787 Å and grain size is 49,20 nm. The best response to 100 ppm concentration of ethanol gas at 300 ℃ is 96%. In the ratio Fe3O4 : ZnO (0 : 1) the crystal structure is formed hexagonally with lattice parameters a = 3.24940 Å, c = 5.20380 Å. The maximum peak is at an angle of 2... = 36.240 with a spacing of 2.4753 Å and grain size is 67,63 nm. The best response of 100 ppm concentration of ethanol gas at 350 ℃ is 97%. Grain size of Fe3O4 nanoparticles, Fe3O4-ZnO nanocomposites and ZnO nanoparticles was 23.27 nm; 49.20 nm and 67.63 nm.

Penelitian ini bertujuan untuk membuat prototipe sensor gas etanol. Penelitian dilakukan untuk mengaplikasikan material aktif sensor gas etanol dengan mensintesis nanokomposit Fe3O4-ZnO melalui metode hidtrotermal sebagai aplikasi sensor gas etanol. Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen melalui beberapa tahapan yang dilakukan, yaitu Sintesis Fe3O4 dari prekursor FeCl2 dan FeCl3 dengan metode sonikasi; Sintesis nanomaterial Fe3O4-ZnO dengan metode hidrotermal dengan perbandingan Fe3O4 : ZnO adalah (1:0), (1:1) dan (0:1) serta karakterisitiknya ; Uji Performansi sistem terhadap gas etanol. Melalui penelitian ini telah berhasil dilakukan sintesis material Fe3O4 dari prekursornya FeCl2.4H2O dan FeCl3.6H2O dengan metode sonikasi. Juga telah berhasil didapatkan material serbuk nanokomposit Fe3O4-ZnO melalui metode hidrotermal. Analisa XRD menampilkan dengan perbandingan Fe3O4 : ZnO (1 : 0), struktur kristal terbentuk spinel, parameter kisi a = 8,34400 Å. Puncak maksimum pada sudut 2... = 35,6590 , jarak spasi 2,5158 Å, ukuran butir 23,27 nm dan respon gas etanol konsentrasi 100 ppm terbaik pada suhu 350 ℃ yaitu 93 %. Pada perbandingan Fe3O4 : ZnO (1 : 1), struktur kristal terbentuk adalah trigonal (Hexagonal axes) parameter kisi a = 5.63270 Å, c= 5.22090 Å. Puncak maksimum terdapat pada sudut 2... = 36,210 dengan jarak spasi 2,4787 Å dan ukuran butir 49,20 nm. Respon gas etanol konsentrasi 100 ppm terbaik pada suhu 300 ℃ yaitu 96 %. Pada perbandingan Fe3O4 : ZnO (0 : 1) struktur kristal terbentuk hexagonal dengan parameter kisi a= 3.24940 Å, c= 5.20380 Å. Puncak maksimum terdapat pada sudut 2... = 36,240 dengan jarak spasi 2,4753 Å dan ukuran butir 67,63 nm. Respon gas etanol konsentrasi 100 ppm terbaik pada suhu 350 ℃ yaitu 97 %. Ukuran butir nanopartikel Fe3O4, nanokomposit Fe3O4-ZnO dan nanopartikel ZnO masing-masing adalah 23,27 nm ; 49,20 nm dan 67,63 nm.