Sintesis Kapas Hibrid Zink Oksida-CNT Hijau | INSTITUT TEKNOLOGI MAJU
» ARTIKEL » Sintesis Kapas Hibrid Zink Oksida-CNT Hijau

Sintesis Kapas Hibrid Zink Oksida-CNT Hijau

Pengenalan

Minyak masak kelapa sawit digunakan secara meluas dalam rantaian makanan pengguna di seluruh dunia. Pada masa kini, permintaannya telah meningkat dengan ketara akibat daripada perkembangan drastik industri kecil dan sederhana dalam pembuatan makanan dan minuman. Oleh kerana itu, jumlah sisa minyak masak terpakai juga telah turut meningkat yang membawa kepada isu pembuangan dan pelepasan minyak masak terpakai ke alam sekitar tidak terkawal. Perkara ini telah menjadi kebimbangan utama kami di atas kesannya terhadap ekosistem dan biodiversiti alam sekitar. Projek ini sedang mengkaji bagaimana sisa minyak masak kelapa sawit (WCPO) boleh digunasemula dan ditukar menjadi potensi ekonomi sebagai salah satu alternatif untuk menyelesaikan masalah ini. Ini adalah selaras dengan wadah Bidang Ekonomi Utama Negara (NKEA) yang antara lain memberi tumpuan untuk membangunkan sistem pengurusan sisa pepejal yang cekap, secara tidak langsung menyumbang kepada kenaikan Pendapatan Kasar Nasional (GNI) negara.

Daripada kajian yang lepas, kapas tiub nano karbon (CNTC) merupakan sejenis tiub nano karbon (CNT) yang istimewa dengan ciri pengalir arus elektrik yang baik, menjadikannya substrat yang bagus untuk meningkatkan prestasi generator nano piezo elektrik. CNTC memainkan peranan utama dalam meningkatkan kecekapan generator nano dalam peranti berskala nano kerana mobiliti pengangkut cas elektrik yang tinggi berbanding dengan substrat biasa seperti logam dan silikon. Kelebihan menggunakan WCPO sebagai stok suapan karbon semasa proses sintesis CNTC adalah kerana ia murah dan tiada isu putus bekalan. Di samping itu, CNTC merupakan bahan yang sangat fleksibel dan setanding dengan substrat fleksibel komersil seperti Polyethylene Terephthalate (PET), Polyethersulfone (PES) dan Polyethylene Naphthalate (PEN).

Dalam kajian ini, zink oksida (ZnO) dikenalpasti sebagai bahan yang sesuai untuk dihibrid bersama CNTC sebagai generator nano piezoelektrik disebabkan oleh ciri-ciri semikonduktor dan piezoelektriknya yang secara relatifnya selamat dan bioserasi. Sekiranya parameter sintesis yang sesuai digunakan, pertumbuhan struktur ZnO yang dikehendaki dapat dicapai. Kajian ini melihat kepada potensi CNTC sebagai substrat dengan mobiliti dan fleksibiliti yang tinggi bagi menambahbaik generator nano piezoelektrik, yang masih belum dikaji sebelum ini. Hipotesis kajian ini melalui kombinasi CNTC daripada WCPO dan ZnO akan menghasilkan generator nano piezoelektrik yang cekap dengan ciri-ciri elektrik yang penting bagi pelbagai aplikasi dalam peranti elektronik berskala nano.

CNTC daripada WCPO telah disintesis menggunakan reaktor pemendapan wap kimia pemangkin terapung (FCCVD) dengan beberapa parameter tertentu yang membolehkan pembentukan CNTC dalam tiub relau. WCPO, pemangkin besi dan thiopena sebagai penggalak pertumbuhan dicampur secara homogen dan disuntik ke dalam tiub kuartz selama 20 minit. Proses hibrid zink oksida dan CNTC telah dijalankan menggunakan proses pemendapan elektrokimia (ED). Terdapat tiga elektrod kerja digunakan terdiri daripada CNTC, platinum sebagai anod dan kalomel tepu sebagai elektrod rujukan.

Keputusan

Bentuk fizikal CNTC yang menyerupai span kapas atau gula-gula kapas yang lembut, berbulu serta ringan dapat dilihat dalam Rajah 1(a). Manakala, Rajah 1(b) menunjukkan imej CNTC yang diambil menggunakan High Resolution Scanning Electron Microscope (FESEM) terdiri daripada campuran tiub nano karbon yang panjang dan pendek bersilang antara satu sama lain membentuk rangkaian benang CNTC.

 

  

Rajah 1.(a) CNTC ,  (b) Imej FESEM bagi CNTC,  (c) hibrid CNTCZnO menggunakan kaedah ED (d) analisa EDX

Rajah 1(c) menunjukkan imej CNTC setelah dihibrid bersama ZnO melalui kaedah pemendapan elektrokimia (ED). Daripada imej tersebut, dapat dilihat bahawa diameter CNT bertambah disebabkan oleh salutan ZnO pada sekeliling tiub. Rajah 1(d) menunjukkan analisis kuantitatif elemen (EDX) bagi komposisi sampel yang disalutkan emas mengandungi elemen C sebanyak 50.51%, O 8.27% dan Zn 22.59% yang mengesahkan kehadiran  ZnO di atas CNTC

Kesimpulan

Kapas CNT telah berjaya disintesis menggunakan kaedah pemendapan wap kimia pemangkin terapung dengan menggunakan minyak masak kelapa sawit terpakai sebagai sumber bekalan karbon. Zink oksida (ZnO) telah berjaya dimendap di atas CNTC menggunakan kaedah pemendapan elektrokimia (ED) dan pengendapan mandi kimia. Diameter CNT yang terdiri daripada tiub nano karbon dinding selapis (SWCNT) dan dinding berlapis (MWCNT) bertambah selepas disaluti oleh lapisan ZnO pada sekeliling tiub. Hibrid antara kapas CNT yang mempunyai kekuatan mekanikal, ringan serta pengalir haba dan pengangkut cas elektrik yang baik bersama zink oksida mempunyai harapan untuk diaplikasi sebagai generator nano piezoelektrik fleksibel dalam peranti elektronik berskala nano.

 

Juraina Md Yusof
Pegawai Penyelidik
Laboratori Pemprosesan dan Teknologi Bahan (MPTL)
Institut Teknologi Maju, UPM
juraina@upm.edu.my

Tarikh Input: 25/09/2019 | Kemaskini: 03/10/2019 | nursyahirah

PERKONGSIAN MEDIA

INSTITUT TEKNOLOGI MAJU
Universiti Putra Malaysia
43400 UPM Serdang
Selangor Darul Ehsan
0397697533
0389467006
C1579529755