Beberapa topik penelitian yang ditawarkan untuk tugas akhir, tesis, maupun disertasi adalah sebagai berikut:

1. Deteksi Gas Volatile Organic Compound (VOC) Turunan Benzene pada Permukaan Sensor Chemo-resistance Berbasis Logam Oksida

Gas benzene beserta turunannya merupakan jenis gas beracun volatile organic compound (VOC) yang tidak berwarna tetapi memiliki bau yang khas. Gas-gas ini merupakan salah satu komponen utama penyebab polusi udara yang keberadaannya dapat menyebabkan gangguan kesehatan yang serius pada tubuh manusia. Meskipun gas ini memiliki bau yang khas, hidung manusia tidak selalu dapat mendeteksi keberadaan gas-gas ini, terutama kalau tercampur dengan gas jenis lain. Oleh karena itu, keberadaan suatu sensor yang mampu mendeteksi keberadaan gas-gas turunan benzene pada suatu lingkungan yang dihuni manusia dengan akurat dan presisi menjadi sangat krusial.

Material jenis logam oksida telah banyak diaplikasikan sebagai material utama dari sensor gas berbasis resistansi. Rekayasa morfologi dari struktur nano logam oksida yang dilakukan di banyak penelitian telah berhasil meningkatkan performa deteksi dari sensor jenis ini. Namun sayangnya, penyebab peningkatan performa ini masih tidak dapat dijelaskan secara akurat. Hal ini disebabkan karena hingga saat ini masih belum ada persetujuan umum mengenai mekanisme deteksi yang sebenarnya terjadi pada permukaan logam oksida. Informasi mengenai mekanisme fundamental deteksi gas pada permukaan logam oksida yang akurat sangatlah diperlukan untuk mendapatkan gagasan-gagasan baru mengenai cara memperbaiki perfoma dari sensor.

Pada penelitian ini kami mempelajari mekanisme fundamental deteksi gas jenis benzene dan turunannya pada permukaan logam oksida menggunakan kombinasi simulasi berbasis mekanika kuantum menggunakan teori fungsional kerapatan dan teknik mikrokinetik.

 

Publikasi terkait:

  1. A. G. Saputro*, F. T. Akbar, N. P. P. Setyagar, M. K. Agusta, A. D. Pramudya and H. K. Dipojono, Effect of surface defects on the interaction of the oxygen molecule with the ZnO(101̄0) surface, New J. Chem., 2020, 44, 7376–7385.
  2. N. L. W. Septiani, A. G. Saputro, Y. V. Kaneti, A. L. Maulana, F. Fathurrahman, H. Lim, B. Yuliarto, Nugraha, H. K. Dipojono, D. Golberg and Y. Yamauchi, Hollow Zinc Oxide Microsphere–Multiwalled Carbon Nanotube Composites for Selective Detection of Sulfur Dioxide, ACS Appl. Nano Mater., 2020, 3, 8982–8996.
  3. Nugraha, A. G. Saputro*, M. K. Agusta, F. T. Akbar and A. D. Pramudya, Density Functional Study on Benzene, Toluene, Ethylbenzene and Xylene Adsorptions on ZnO(100) Surface, Molekul, 2019, 14, 37–47.
  4. Fitriana, N. L. W. Septiani, D. R. Adhika, A. G. Saputro, Nugraha and B. Yuliarto, Enhanced NO Gas Performance of (002)-Oriented Zinc Oxide Nanostructure Thin Films, IEEE Access, 2019, 7, 155446–155454.
  5. Nugraha, A. G. Saputro, M. K. Agusta, B. Yuliarto, H. K. Dipojono, F. Rusydi and R. Maezono, Selectivity of CO and NO adsorption on ZnO (0002) surfaces: A DFT investigation, Appl. Surf. Sci., 2017, 410, 373–382.
  6. Nugraha, A. G. Saputro, M. K. Agusta, B. Yuliarto, H. K. Dipojono and R. Maezono, Density functional study of adsorptions of CO2, NO2and SO2molecules on Zn(0002) surfaces, J. Phys. Conf. Series, 2015

2. Desain Katalis Hidrogenasi Gas CO2 Menjadi Bahan Bakar Cair Metanol Menggunakan Katalis Berbasis Subnanometer Klaster Logam yang Disangga pada Permukaan Logam Oksida

Pemanasan global merupakan salah satu permasalahan serius yang dihadapi dunia saat ini. Salah satu upaya yang dapat digunakan untuk mengurangi emisi gas CO2 di bumi adalah dengan cara mengkonversi gas ini menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat seperti metanol (CH3OH) . Metanol ini dapat digunakan sebagai bahan baku untuk gas sintetis, media penyimpan hidrogen, maupun sebagai sumber bahan bakar terbarukan.

Metanol ini dapat diproduksi melalui proses hidrogenasi gas CO2 yang tentu saja melibatkan gas CO2 dan  hidrogen (H2). Gas CO2 dapat ditangkap dari berbagai sumber emisi seperti kendaraan bermotor, pembangkit listrik atau dari pabrik-pabrik di kawasan industri. Gas H2 dapat diperoleh dari reaksi pembelahan air menjadi H2 dan oksigen (O2) melalui proses fotokatalisis dengan memanfaatkan katalis berbasis logam-oksida atau melalui proses elektrolisis dengan memanfaatkan arus listrik yang dibangkitkan oleh sel surya atau turbin angin. Mengingat Indonesia sangat kaya akan cahaya matahari dan energi angin, maka skema hidrogenasi gas CO2 dengan gas H2 yang diproduksi dari sumber bersih yang terbarukan ini sangat mungkin untuk diterapkan di Indonesia.

Pada prakteknya, hidrogenasi CO2 biasa dilakukan dengan menggunakan katalis berbasis permukaan logam seperti tembaga (Cu) pada kondisi tekanan dan temperatur tinggi. Namun sayangnya, persentase konversi gas CO2 pada katalis tembaga masih belum memuaskan. Oleh karena itu, pengembangan katalis baru yang mampu meningkatkan nilai persentase konversi CO2 dengan kondisi reaksi yang lebih ramah (temperatur dan tekanan rendah) masih sangat dibutuhkan.

Pada penelitian ini, kami melakukan kajian teoretis untuk mendesain katalis baru berbasis subnanometer klaster nikel (Nix) yang disangga pada permukaan logam oksida menggunakan kombinasi simulasi berbasis mekanika kuantum menggunakan teori fungsional kerapatan dan teknik mikrokinetik. Logam Ni dipilih sebagai material dasar karena ketersediaanya yang melimpah di Indonesia.

Publikasi terkait:

  1. A. G. Saputro, Putra, R.I.D., Maulana, A.L., Karami, M.U., Pradana, M.R., Agusta, M.K., Dipojono, H.K., and Kasai, H., “Theoretical study of CO2 hydrogenation to methanol on isolated small Pdx clusters,” J. Energy Chem., vol. 35, pp. 79–87, 2019.
  2. A. L. Maulana, R. I. D. Putra, A. G. Saputro, M. K. Agusta, N. Nugraha, and H. K. Dipojono, “DFT and Microkinetic Investigation of Methanol Synthesis via CO 2 Hydrogenation on Ni(111)-based Surfaces,” Phys. Chem. Chem. Phys., 21, 111, pp. 20276–20286, 2019.
  3. A. G. Saputro and F.T. Akbar, “Reaksi Hidrogenasi Metoksida Menjadi Metanol pada Klaster Pd6Ni”, Journal of Science and Applicative Technology, 1, 2, pp. 53-57, 2017.
  4. A. G. Saputro, M. K. Agusta, T. D. K. Wungu, Suprijadi, F. Rusydi, and H. K. Dipojono, “DFT study of adsorption of CO2on palladium cluster doped by transition metal”, in Journal of Physics: Conference Series, 739, 1, 2016.
  5. Nugraha, A. G. Saputro, Agusta, M.K., Rusydi, F., Maezono, R., and Dipojono, H.K. , “DFT study of the formate formation on Ni(111) surface doped by transition metals [Ni(111)-M; M=Cu, Pd, Pt, Rh]”,  in Journal of Physics: Conference Series, 739, 1, 2016.

 

3. Desain Single Atom Catalyst (SAC) Berbasis Nikel untuk Aplikasi Elektroreduksi Gas CO2 Menjadi Bahan Baku Gas Sintetis