Sintesis dan Karakterisasi Polianilin Dengan Variasi

Sintesis dan Karakterisasi Polianilin Dengan Variasi Doping Asam Kuat

Yoga Julian Prasutiyo

Departemen Fisika, Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia

Email : [email protected]

Abstrak

Polianilin (PANI) telah disintesis melalui metode polimerisasi oksidatif Anilin secara kimiawi dengan Ammonium Peroksidisulfat (APS) sebagai inisiator. Dilakukan dengan sistem penetesan, dijaga laju tetes dan diberi pengadukan stirer selama 8 jam pada suhu ruang (28ᴼC). Kemudian hasil polimerisasi berupa Polianilin garam emeraldin (PANI-ES) diberi perlakukan dedoping, sehingga menjadi Polianilin basa emeraldin (PANI-EB). Setelah itu, PANI-EB diberi perlakukan doping (protonasi) dengan asam protonik (CHOOH, HNO3 HCl, HClO4 ) dengan metode pengadukan selama 10 jam pada suhu ruang. Setiap protonasi menggunakan skala 1:10 untuk PANI-EB dan dopan asam protonic di dalam reaktor. Kemudian, sempurnanya proses polimerisasi ditandai dengan meningkatnya ukuran partikel hingga 54.716 µm pada menit ke-270, tercapainya viskositas hingga 1.87 mPa pada waktu yang sama dan perubahan suhu terjadi selama proses polimerisasi. Indicator tersebut untuk menunjukkan progress perpanjangan rantai molukel polimer. Kehadiran Polianilin dikonfirmasi dengan pengujian FTIR pada masing-masing spectrum, yaitu reaksi sempurna ketika ikatan rangkap pada spektrum 3442 cm-1 hilang dan muncul molekul baru benzenoid dan quinoid pada spectrum 1300-1600 cm-1 memastikan semua molekul anilin telah berubah menjadi PANI tanpa residu didalamnya. Hal tersebut mengkonfirmasi bahwa PANI telah sukses disintesis dengan proses polimerisasi oksidatif. Sementara itu, nilai konduktivitas PANI diberikan dari asam protonic. Nilai konduktivitas PANI meningkat dengan penambahan dopan asam protock, berupa asam kuat, seperti asam Formik (HCOOH), asam Nitrat (HNO3), asam Klorida (HCl) and asam Perklorat (HClO4), dimana nilai konduktivitas didapat berturut-turut 0.1023, 0.1220 , 291.7690 and 13496.5003 µS/cm dengan diukur menggunakan LCR Meter pada arur DC. Nilai tersebut meningkat dari sebelumnya, dimana tidak ada dopan yang digunakan, menghasilkan nilai konduktivitas 0.00099 µS/cm untuk PANI-EB and 4479.9371 µS/cm untuk PANI ES. Maka didapat PANI-HClO4 memiliki konduktivitas terbaik. Kemudian untuk

Sintesis dan ..., Yoga Julian Prasutiyo, FMIPA UI, 2016

yang memiliki kemampuan serapan gelombang mikro terbaik adalah PANI-EB dengan -29.69 dB pada frekuensi 11.812 GHz, sedangkan HClO4 memiliki kemampuan serapan terburuk yaitu -2.74 dB pada frekuensi 12.400 GHz.

Synthesis And Characterization of Polyaniline By Variation of Strong Acid as Doping Agent

Abstract

Polyaniline (PANI) has been synthesized through chemical oxidative polymerization of aniline monomer with ammonium persulphate (APS) as an initiator. It is prepared by keeping flow rate and stirring during 8 hours at room temperature (28ᴼC). The first result will be obtained Polyaniline emeraldin salt (PANI-ES) then changing to form Polyanline emeraldin base (PANI-EB). The stable PANI-EB was doped by additional of protonic acid (CHOOH, HNO3 HCl, HClO4 ) respectively at room temperature then keep mixing for 10 hours. The ratio was used 1:10 for each additional of protonic acid. The maximum value was obtained from this reaction of polymerization process was indicated by increasing particle size up to 54.716 µm, Viscosity value reaching 1.87 mPa. s and the highest temperature was observed during the polymerization process was 33ᴼC at 270 minutes. All those indicators indicated that there is propagation process of polymer molecule chains. The present of molecule PANI was then confirmed by their respective FTIR spectrum, i.e. the complete reaction when the double bond at 3442 cm-1 was disappearing on the spectrum using FTIR Spectrophotometer, a new species of benzoic and quinoid molecule at 1300-1600 cm-1 to ensure that all aniline molecules had been converted to be PANI with no residual inside. It is concluded that PANI has successfully synthesized through the oxidative polymerization process. The electrical conductivity value of PANI is driven by protonic acids. The conductivity value increased with the addition of protonic acids as strong acid doping agent, i.e. Formic acid (HCOOH), Nitric acid (HNO3), Hydrochloric acid (HCl) and Perchloric acid (HClO4), whereby the conductivity level obtained were 0.1023, 0.1220 , 291.7690 and 13496.5003 µS/cm respectively was measured by LCR Meter at DC current. Those values are an increase from the previously obtained where no dopant was used resulting in conductivity levels of 0.00099 µS/cm for PANI-EB and 4479.9371 µS/cm for PANI ES. Thus, PANI- HClO4 is the best in term of the conductivity value. The best material candidate for microwave absorbing material is PANI-EB, which has the highest reflection loss value of -29.69 dB at a frequency of 11.812 GHz, whereas PANI- HClO4 only have -2.74 dB at a frequency of 12.400 GHz.

Keyword: Oxidative polymerization of Aniline, Polyaniline, doping, de-doping, protonic acid,

conductivity, reflection loss.


Pendahuluan

Ketertarikan terhadap penelitian polianilin (PANI) terus berkembang

hingga saat ini. Terbukti bahwa pada kurun waktu 1986-1989 telah terdapat 948

publikasi paper dan dipatenkan, kemudian dalam periode 3 tahun pada 1993-1995

mencapai 1143 untuk hanya paper. Ketertarikan ini disebabkan oleh keunikan

sifat PANI, mengingat potensi aplikasi dalam ruang lingkup yang luas, seperti

penyimpanan energi dan transformasisasi (alternative sumber energi,

penyimpanan informasi, non-linier optic, penyerap elektromagnetik interference ),

sebagaimana katalis, indikator, sensor dan lain-lain.( Gospodinova, N., L.

Terlemenzyan, 1998)

Mekanisme polimerisasi dan proses doping PANi serta sifat kimia-fisisnya

memperlihatkan variasi yang luas, tergantung pada jenis bahan pelarut dan

elektrolit, jenis proses serta parameter sintesis yang dipilih. Dengan demikian,

bahan ini memberi peluang luas bagi pengkajian ilmiah dan pengembangan

aplikasinya.( Safriani, L.,dkk. 2003). Santhala (2007) menegaskan bahwa sifat-

sifat yang dimiliki Polianilin diantaranya sifat kimia, listrik, dan optik,

menyebabkan Polianilin masuk ke dalam kelas baru yang unik.( Diantoro, 2010).

Polimer yang selama ini dikenal sebagai bahan isolator listrik sekarang

mempunyai sifat baru yang mampu menghantarkan arus listrik. Hantaran listrik

terjadi karena ada elektron ikatan terdelokalisasi,yang mempunyai struktur pita

seperti silicon. Polimer konduktif kebanyakan semikonduktor,karena struktur pita

mirip silikon. Tapi ada beberapa polimer yang mempunyai gap pita kosong

sehingga bersifat seperti logam yang mempunyai konduktifitas.( Diantoro,2010)

Pengembangan aplikasi Polianilin lain adalah dalam hal menyelesasikan

masalah elektromagnetic interface (EMI). Mengingat banyak sekali kebutuhan

untuk bisa mengontrol masalah karenanya, hingga dibutuhkan di dunia militer.

Dalam rangka hal tersebut, dikembangkan teknologi peyerap gelombang


elektromagnetik, dan saat ini sudah ditemukan material berupa Radar Absorbing

Material (RAM). Material ini bersifat meredam pantulan atau menyerap

gelombang mikro, sehingga benda yang dilapisi dengan RAM tidak terdeteksi

oleh Radio Detection and Ranging (RADAR).

Tinjauan Pustaka

Polianilin adalah molekul besar yang dibangun oleh pengulangan kesatuan

kimia kecil dan sederhana yang disebut monemer anilin yang berikatan kovalen.

Anilin adalah salah satu senyawa yang termasuk dalam kelompok amina. Rumus

molekul anilin adalah C6H5NH2, dan anilin merupakan senyawa turunan benzena,

yang salah satu atom H diganti dengan gugus –NH2 (Asri,2008). Penggabungan

monomer-monomer anilin akan membentuk cincin-cincin Benzenoid (B) dan

Quinoid (Q) yang dihubungkan satu dengan lainnya oleh atom Nitrogen (N)

melalui ikatan amin dan ikatam imin (Munasir, 2014; Kusumawati, 2008). Pada

tahun 1862 Letheby melakukan penelitian terhadap PANI dan menemukan bahwa

PANI terdiri dari keadaan campuran yaitu keadaan benzoid tereduksi dan keadaan

quinoid teroksidasi. Green dan Woodhead tahun 1912 menemukan bahwa PANi

dapat dibuat konduktor dan isolator dibawah kondisi percobaan tertentu (Molapo

et al, 2012).

Polianilin (PANI) merupakan polimer konduktif yang paling banyak

digunakan karena sifatya yang reversibel (dapat balik) melalui reaksi redoks

(reduksi- oksidasi) dan mudah disintesis. Serta merupakan polimer terkonjugasi

yang memiliki tingkat kestabilan yang tinggi dan bersifat reversible dalam proses

doping-dedoping.(Asri,2008). PANI ditemukan pada tahun 1834 oleh Runge dan

dikenal sebagai “anilin black” yang digunakan sebagai pewarna dalam industri

tekstil (Puteri et al., 2010; Molapo et al 2012

Pembentukan (sintesis) Polianilin pada penelitian ini melalui proses

polimerisasi oksidatif anilin. Pada proses polimerisasi ini terjadi reaksi berantai

dan hasil masing-masing reaksi bergantung pada reaksi sebelumnya dan tidak ada


pembebasan molekul. Pada reaksi ini yang bertindak sebagai inisiator dapat

berupa ion ( anion atau kation) atau radikal bebas (partikel reaktif yang memiliki

electron tidak berpasangan).

Berdasarkan derajat oksidasinya,Polianilin terbagi menjadi tiga keadaan,

yaitu Pernigraniline base (PB) yang bentuk teroksidasi penuh,Emeraldine base

(EB) yang bentuk teroksidasi setengah, Leukoemeraldine base (LB) yang bentuk

tereduksi penuh (Macdiarmid, 1993).

Dalam tiga keadaan oksidasi, hanya polimer dalam bentuk keadaan

oksidasi Emeraldin yang dapat dapat didoping menuju bentuk konduktif yang

lebih tinggi. Polianilin Emeraldin Base (PANI-EB) adalah bentuk contoh pertama

yang dapat didoping pada polimer organic menjadi material kondutif yang tinggi

hingga bisa setara dengan logam, dengan proses transfer muatan elektron (Yilmaz,

2007).

Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik yang berada

pada jangkauan 300 MHz – 300 GHz dengan panjang gelombang antara 1m –

1mm. Gelombang mikro yang merambat di udara kemudian memasuki medium

yang memiliki perbedaan impedansi dengan udara maka akan mengalami refleksi

sebagian dan absorbsi sebagian. Fenomena absorbsi sangat ditentukan oleh

mismatching impedance yang merupakan kombinasi dari parameter permeabilitas

dan permitivitas relatif pada material (Munaqi, 2014)

Untuk menghitung besarnya Reflektansi loss suatu bahan, menggunakan

rumus sebagai berikut.

𝑅! = 20𝑙𝑜𝑔 !!"!!!!!"!!!

(1)

dengan Zin adalah impedansi input ketika gelombang elektromagnetik yang datang

tegak lurus terhadap bahan (impedansi sampel), dan Z0 adalah impedansi udara

(free space) dengan nilai 376.73 Ω.

Metode Penelitian

Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah polimerisasi oksidatif

anilin secara kimiawi, di dalamnya terdapat proses dedoping (deprotonasi) dan


doping (protonasi). Dopan yang digunakan pada penelitian ini adalah asam kuat

HCl, HClO4, HNO3, CHOOH dengan tingkat kemurnian masing-masing sebesar

37%. Polianilin yang telah disintesis, menjadi Polianilin garam Emeraldin (PANI-

ES), kemudian diberikan proses dedoping sehingga menjadi basa emeraldin

(PANI-EB). PANI-EB kemudian diberikan doping dengan dopan asam protonik,

berupa asam kuat HCl, HClO4, HNO3, CHOOH dengan perbandingan 10:1.

Endapan dari Polianilin yang diperoleh pada setiap proses, kemudian dikeringkan

dengan vakum desikator selama 60 jam. Bubuk Polianilin yang diperoleh dari

hasil pengeringan, sebagian dibuat pellet dan didispersi menjadi cairan homogen,

untuk dikarakterisasi dalam pengujian FTIR, PSA, LCR Meter, SEM, dan VNA.

Hasil Dan Pembahasan

Sintesis Polianilin

Proses polimerisasi oksidatif Anilin ini terdiri dari 3 tahap proses utama,

yaitu tahap inisiasi, propagasi dan terminasi.Pada tahap yang pertama, yaitu

inisiasi, ditandai dengan terbentuknya radikal dari inisiator APS. Hal tersebut

terjadi saat awal proses polimerisasi, ikatan pada senyawa APS akan terpecah,

dan akan membentuk radikal bebas pada ion dan kationya,atau disebut juga

radikal inisiator

Tahap selanjutnya, proses propagasi yang merupakan tahap perpanjangan

rantai. Hal tersebut dapat dikonfirmasi dari pengambilan data selama eksperimen

berlangsung. Pada tahap tersebut, terjadi perubahan suhu yang signifikan pada

kondisi awal, seperti ditunjukkan pada Gambar 1. untuk awal polimerisisi pada

menit awal terjadi kenaikkan suhu pada menit ke-30, mencapai suhu 30ᴼC dan

kenaikan terjadi kembali pada menit ke-210 mencapai suhu 32ᴼC. Sesuai dengan

penelitian sebelumnya bahwa pada saat proses propagasi terjadi proses

eksotermis, atau terjadi kenaikan suhu pada sistem (Stejskal & Gilbert, 2002).

Pada percobaan kedua dengan menggunakan metode sintesis yang sama,

menfokuskan untuk mengambil data perubahan suhu pada saat polimerisasi, hal

tersebut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.b.


Berdasarkan Gambar 1.b bahwa dari waktu mulai polimerisasi hingga

menit ke-22 diperoleh suhu yang semakin meningkat. Maka hal tersebut kembali

mengkonfirmasi bahwa pada saat polimerisasi terjadi reaksi eksotermis(Hafizah,

Bimantoro, & Manaf, 2016). Pada waktu 30 menit pertama polimerisasi, adalah

waktu kritikal karena terdapat proses inisiasi dan propagasi di dalamnya. Pada

tahap propagasi terjadi peningkatan suhu dikarenakan saat proses pembentukan

produk polimer, yaitu penggabungan antara monomer anilin radikal dengan

monomer anilin murni, terdapat perbedaan energi entalpi, antara energi pemutusan

ikatan dan energi pembentukan ikatan, atau entalpi pereaksi dengan entalpi

produk. Dengan perbedaan energi entalpi, ∆H= Hproduk – Hpereaksi, lebih besar

entalpi produk, karena system membebaskan energi, artinya terjadi proses reaksi

eksoterm sehingga terjadi kenaikkan suhu.

(a) (b)

Gambar 1 Perubahan suhu pada saat polimerisasi oksidatif anilin, (a) selama berlangsungnya polimerisasi 8 jam, (b) 30 menit pertama dari polimerisasi selama 8 jam.

Berlanjut ke indakator penting lainnya, terjadi perubahan ukuran partikel

pada sistem yang menunjukkan terjadinya proses propagasi. Hal tersebut sesuai

yang ditunjukkan pada Gambar 2 hasil pengukuran sampel polimerisasi dengan

Particle Size Analyzer (PSA) menunjukan terjadi kenaikkan nilai diameter partikel

selama proses polimerisasi, pada menit ke-30 sudah mencapai ukuran partikel

sebesar 34.563 µm. Bertambahnya ukuran partikel terus terjadi hingga menit ke-

270 mencapai ukuran 54.716 µm dan pada menit akhir polimerisasi distribusi

ukuran partikel sistem menjadi 55.890 µm.

28

29

30

31

32

33

0 100 200 300 400 500

Suhu

(ᴼC)

Waktu(menit)

28

30

32

34

36

38

0 10 20 30

Suhu

(ᴼC)

Waktu(Menit)


Kemudian selain hal diatas, indikator penting lain yang menunjukkan

berhasilnya proses polimerisasi anilin adalah terdapatnya peningkatan nilai

viskositas selama proses berlangsung. Bertambahnya nilai viskositas

menunjukkan semakin besarnya massa Polianilin pada system, yang disebabkan

karena periode propagasi untuk memperpanjang rantai Polianilin sedang terjadi.

Hal tesebut terbukti dengan diperolehnya nilai viskositas tertinggi sebesar 1.87

mPa.s pada saat menit ke-270 yang ditunjukkan pada Gambar 4.3., dengan terjadi

kecendrungan kenaikkan nilai viskositas pada proses polimerisasi dari menit ke-

30 menuju menit ke-270. Hal tersebut menujukkan bahwa proses perpanjangan

rantai atau proses propagasi terjadi pada tahap tersebut.

Gambar 2. Perubakan ukuran partikel saat polimerisasi

. Kemudian tahap terminasi adalah tahap akhir dari proses polimerisasi,

yaitu radikal monomer anilin maupun pada radikal ujung rantai polimer akan

mengalami terminasi kombinasi (coupling) dan disproporsionasi . pada proses

terminasi coupling, terjadi bergabungnya dua radikal secara ikatan kovalen,

sehingga akan menggabungkan antar radikal unjung rantai polimer Polianilin

pada sistem. Sedangkan pada kondisi lain, bisa juga antara radikal dengan radikal

lain akan bergabung membentuk dua molekul baru, atau yang disebut terminasi

disproporsionasi. Maka dari itu pada tahap terminasi seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 2 terjadi kecenderungan ukuran partikel yang stabil. Proses

terminasi ini akan berhenti apabila radikal-radikal telah membentuk ikatan

semua, sehingga tidak ada lagi radikal yang akan memicu berjalannya

polimerisasi.

0

10

20

30

40

50

60

0 100 200 300 400 500

Ukuran(µm)

Waktu(menit)


Karakterisasi FTIR

Pada Gambar 3. merupakan karakteristik pita-pita absorpsi gugus fungsi

monomer Anilin (C6H5NH2) yang ditunjukkan spektrum transmitans IR.

Kemudian pada bilangan gelombang 3426 cm-1 dan 3355 cm-1 menunjukkan

vibrasi stretching N-H dari amina primer . Pita-pita ini lebih lemah dan lebih

tajam dibandingkan vibrasi stretching O-H yang muncul di daerah bilangan

gelombang yang sama. Bilangan gelombang 3218 cm-1 merupakan shoulder band

yang selalu muncul (khusus pada Anilin) pada bilangan gelombang yang lebih

kecil disamping vibrasi stretching N-H dari amina primer monomer Anilin, pita

tersebut muncul dari kelebihan pita vibrasi bending N-H. Vibrasi bending N-H

dari amina primer muncul pada bilangan gelombang 1600 cm-1 dan pada bilangan

gelombang 1273 cm-1 ditandai sebagai vibrasi stretching C-N. Lalu pita-pita

absorpsi pada bilangan gelombang 882 cm-1 dan 747 cm-1 yang masing- masing

ditandai sebagai vibrasi bending C-H dan vibrasi wag N-H dari amina .

4000 3500 3000 2500 2000 1500 100020

40

60

80

100

120

%Transm

itans

B ilanganG e lombang (1/cm)

Anilin

688747

8821137

1273

14961600

30333218

33553426

Gambar 3. Spektrum Transmitansi IR pada Anilin

Pada hasil spectrum transmitansi IR Polianilin Emeraldin Salt hasil

polimerisasi seperti yang ditunjukkan Gambar 4. untuk pada bilangan gelombang

603 dan 663 terdapat vibrasi stretching C-Cl . Kemudian pada bilangan


gelombang 1647 terdapat vibrasi bending N-H dari amina utama dan pada

bilangan gelombang

3248-3371 terdapat vibrasi stretching NH dari amina, yang menunjukkan

munculnya Polianilin.

Pada Gambar 5. menunjukkan spektrum transmitans IR Polianilin setelah

melalui proses deprotonasi (dedoping) dengan menggunakan reduktan (agen

pereduksi) yaitu Amonium Hidroksida (NH4OH) sehingga menghasilkan

Polianilin tanpa doping yaitu dalam bentuk basa Emeraldin atau Emeraldine Base

(EB). Pada bilangan gelombang 833 cm-1 menunjukkan vibrasi bending C-H dan

pita absorpsi pada bilangan gelombang 1169 cm-1 menunjukkan vibrasi stretching

C=N dari cincin Quinoid.

4000 3500 3000 2500 2000 1500 100040

50

60

70

80

90

100

110

%Trans

mita

ns


P AN IE S

603

663

1647

3248-3371

Gambar 4. Spektrum Transmitansi IR PANI-ES (Hasil Polimerisasi)


4000 3500 3000 2500 2000 1500 100040

50

60

70

80

90

100

%Transm

itans


P AN IE B

6938331169

1289

1491

1569

3229

1315

1236

1442

Gambar 5. Spektrum Transmitansi IR PANI EB

Kemudian pada bilangan gelombang 1289 cm-1 dan 1319 cm-1

menunjukkan vibrasi stretching C-N. Pita-pita absorpsi karakteristik Polianilin

lainnya pada bilangan gelombang 1491 cm-1 dan 1569 cm-1 masing- masing

ditandai sebagai vibrasi stretching C=C dari cincin Benzenoid dan vibrasi

stretching C=C dari cincin Quinoid. Pita-pita absorpsi karakteristik Polianilin

yang khas pada bentuk basa Emeraldin (EB) yaitu pada bilangan gelombang

3229 cm-1 yang menunjukkan vibrasi stretching N-H, membuktikan bahwa

Polianilin dalam bentuk ini sudah tidak lagi terdoping oleh asam protonik (HCl).

Kemudian untuk bentuk spectrum Transmitansi IR PANI-HCOOH, PANI-

HNO3, PANI-HCl, PANI-HClO4 ditunjukkan pada Gambar 6 dan Gambar 7. Dari

keempat Polianilin tersebut tidak terdapat perbedaan yang signifikan pada puncak

pita-pita absorpsinya, dan memiliki kemiripan dengan Polianilin Emeraldine Base

atau Base Emeraldin (EB).


4000 3500 3000 2500 2000 1500 10000

20

40

60

80

100

P AN I-H C l

P AN I-H C O O H

%Tra

nsm

itan

s

B ilang anG elombang (1/cm)

P AN IH C lP AN IH C OOHP AN IHNO 3P AN IH C lO 4

P AN I-HNO 3

P AN IH C lO 4

Gambar 6. Spektrum Transmitansi IR PANI dengan berbagai doping

Berdasarkan Spektrum transmitans IR dari semua Polianilin (PANI) hasil

doping pada Gambar 6. memiliki puncak pita-pita absorbsi karakteristik yang

sama. Spektrum IR Polianilin (PANi) yang didoping HCl memiliki puncak pita-

pita absorpsi karakteristik Polianilin dengan bilangan gelombang 1568 cm-1 dan

1491 cm-1 yang ditandai sebagai vibrasi stretching C=C dari cincin-cincin quinoid

dan cincin-cincin benzenoid sebagai backbone Polianilin. Begitu juga pada

puncak

pita-pita absorpsi karakteristik Polianilin yang didoping HNO3 pada bilangan

gelombang dan 1565 cm-1 dan 1490 cm-1, selanjutnya dengan yang didoping HCl

pada bilangan gelombang 1562 cm-1 dan 1485 cm-1 , serta untuk yang didoping

HClO4 pada bilangan gelombang 1559 cm-1 dan 1483 cm-1 menunjukkan vibrasi

yang sama dengan Polianilin dengan doping HCOOH.

Kemudian puncak absorpsi pada Polianilin yang didoping HCOOH, HNO3

HCl, dan HClO4 menunjukkan vibrasi stretching C=N dari cincin quinoid

terprotonasi yang membuat Polianilin menjadi polimer konduktif, , dengan

masing-masing bilangan gelombang 1145 cm-1, 1189 cm-1, 1108 cm-1 dan 1044

cm-1, dengan demikian menunjukkan Polianilin sudah terdoping oleh asam

protonik sebagai sumber proton (H+) atau strukturnya sudah berubah bentuk dari

Emeraldine Base (EB).


Puncak-puncak absorpsi selanjutnya menunjukkan vibrasi stretching C-N

dari aromatik amina dan perpindahan 𝜋 elektron, untuk Polianlin dengan doping

HCOOH (PANI-HCOOH) pada bilangan gelombang 1288 cm-1, untuk Polianilin

doping HNO3 (PANI-HNO3) pada bilangan 1357 cm-1 dan 1288 cm-1, untuk

Polianilin dengan doping HCl (PANI-HCl) pada bilangan gelombang 1285 cm-1

dan 1241 cm-1,dan Polianilin dengan doping HClO4 (PANI-HClO4) dengan

bilangan gelombang 1286 cm-1 dan 1254 cm-1. Serta vibrasi stretching N-H

ditunjukkan pada semua doping, untuk PANI-HCOOH pada bilangan gelombang

3233 cm-1, PANI-HNO3 pada bilangan gelombang 3231 cm-1, PANI-HCl pada

bilangan gelombang 3222 cm-1 dan untuk PANI HCLO4 pada bilangan

gelombang 3226 cm-1.

Morfologi PANI


Gambar 8. Gambar SEM dengan pembersaran 1000X . (a)PANI-ES (b)PANI-EB (c) PANI-HClO4 (d)PANI-HCl € PANI-HCOOH (f) PANI-HNO3.

Berdasarkan Gambar 8. menunjukkan morfologi Polianilin dalam kondisi

akhir dari masing-masing proses dengan pembesaran pengambilan gambar 1000

kali lipat. Dari gambar tersebut terlihat bahwa PANI-ES setelah polimerisasi dan

PANI-ES dari hasil doping memiliki bentuk yang lebih kecil jika dibandingkan

dengan PANI-EB hasil dedoping(deprotonasi). Kemudian untuk morfologi pada

keseluruhan hasil sintesis PANI, mulai dari polimerisasi kemudian deprotonasi

hingga protonasi , maka diperoleh bentuk Polimer Polianilin yang tidak beraturan,

dan tak berpola. Sehingga sangat jelas sintesis dengan proses polimerisai oksidatif

anilin dan dengan doping asam kuat menghasilkan Polianilin dalam bentuk amorf,

bukan kristalin.

Karakterisasi Ukuran Partikel

Berdasarkan Gambar 9. menunjukkan ukuran partikel pada hasil dari

sintesis Polianilin dengan menggunakan Particle Size Analyzer (PSA). Untuk

polimerisasi oksidatif anilin, diperoleh ukuran rata-rata partikel PANI-ES sebesar

1.514 µm dengan distribusi volume(%) terbesar pada ukuran partikel 2.011 µm

sebanyak 10.1 volume(%). Pada grafik PANI-ES terlihat puncak yang tajam,

sehingga dapat disimpulkan ukuran partikel pada cenderung identik.


0 5 10 15 20 25 30 350

5

10

15

20

25

%V

olume

D iameter(um)

P AN IH C lP AN IH C OOHP AN IHNO 3P AN IH C lO 4P AN IE SP AN IE B

Gambar 9. Distribusi ukuran partikel PANI-ES hasil polimerisasi, PANI-EB hasil dedoping dan

PANI-ES hasil doping protonic acid.

Kemudian untuk hasil pengukuran PSA pada PANI-EB diperoleh ukuran

rata-rata partikel senilai 12.58 µm dengan distribusi nilai rentang ukuran yang

lebar, antara 1.832 µm hingga 33.01 µm. Sedangkan untuk nilai ukuran dengan

volume(%) terbesar pada ukuran partikel 22.73 µm dengan mencapai 6.19 %.

Sedangkan untuk hasil doping (protonasi) PANI-EB menjadi PANI-ES

berupa PANI-HCOOH, diperoleh ukuran rata-rata partikel yang tidak jauh

berbeda antara masing-masing hasil doping. Ukuran rata-rata partikel sebesar

3.743 µm didapati pada PANI-HCOOH dan mempunyai distribusi terbesar ukuran

partikel pada 3.205 µm dengan volume(%) tertinggi senilai 6.62 %. Kemudian

pada PANI-NHO3 diperoleh distribusi ukuran partikel sebesar 1.184 µm sebagai

nilai rata-ratanya. Untuk distribusi ukuran partikel pada PANI-NHO3 mempunyai

nilai ukuran diameter 0.721 µm yang mencapai volume(%) terbesar senilai 7.35

%. Sementara itu, ukuran rata-rata partikel pada PANI-HCl sebesar 3.34 µm dan

ukuran partikel sebesar 3.863 µm merupakan distribusi terbesar, dengan

volume(%) senilai 11.2%. Dan selanjutnya, untuk PANI-HClO4 mempunyai

ukuran rata-rata sebesar 3.772 µm dengan nilai distribusi terbesar pada ukuran

3.519 µm sebanyak 7.47 volume(%).


Karakterisasi Konduktivitas

Berdasarkan pada hasil eksperimen yang terangkum pada Tabel 1.

diperoleh nilai konduktivitas pada hasil polimerisasi oksidatif anilin, yaitu pada

PANI-ES senilai 4479.9371 µS/cm atau dalam nilai 4,479 x10-3 S/cm. PANI-ES

hasil polimerisasi oksidatif anilin maka diperoleh Polianilin dalam range material

semikonduktor. Kemudian untuk hasil proses deprotonasi (dedopingyaitu

Polianilin Basa Emeraldin (PANI-EB) diperoleh nilai konduktivitas sebesar

0.00099 µS/cm atau senilai dengan 9.9 x 10-10 S/cm. Maka dari nilai tersebut,

PANI-EB termasuk jenis material isolator.

Untuk nilai konduktivitas pada hasil doping pada PANI-EB, yaitu PANI-

HCOOH, PANI-HNO3, PANI-HCl, PANI-HClO4 mempunyai nilai konduktivitas

yang lebih besar dari PANI-EB. Dengan nilai berturut-turut sebesar 0.1023 µS/cm

, 0.1220 µS/cm , 291.7690 µS/cm ,dan 13496.5003 µS/cm. jika dikonversi ke

S/cm maka nilai konduktivitas untuk PANI-HCOOH setara dengan 1.023 x 10-7

S/cm, PANI-HNO3 sebesar 1.220 x 10-7 S/cm, PANI-HCl senilai 2.918 x 10-4

S/cm dan untuk PANI-HClO4 mempunyai nilai konduktivitas 1.350 x 10-2 S/cm.

Dari data tersebut diperoleh bahwa PANI-EB yang didoping dengan HClO4

memperoleh nilai konduktivitas terbesar dan semua hasil doping merupakan

termasuk material semikonduktor.

Tabel 1. Nilai konduktivitas PANI pada Emeraldi Base dan Emeraldin Salt setelah

didoping

Nama Sampel Konduktivitas (µS/cm)

PANI-ES (Hasil polimerisasi) 4479.9371

PANI-EB (Hasil deprotonasi) 0.00099

PANI-HCOOH 0.1023

PANI-HNO3 0.1220

PANI-HCl 291.7690

PANI-HClO4 13496.5003

Karakterisasi Vector Network Analyzer (VNA)


Berdasarkan Gambar 10. tersebut, diperoleh nilai serapan gelombang

mikro terbesar pada PANI-EB mencapai -29.69 dB pada frekuensi 11.812 GHz,

walaupun PANI-EB memiliki nilai konduktivitas terendah dibandingkan dengan

bentuk PANI yang lain. Sedangkan nilai serapan gelombang mikro terkecil

diperoleh pada PANI-HClO4 dengan nilai serapan gelombang mikro -2.74 dB

pada frekuensi 12.400 GHz, walaupun PANI-HClO4 memiliki konduktivitas

tertinggi.

8 9 10 11 12

-30

-20

-10

0

RL(dB)

F rekuens i(G H z )

P AN I-E SP AN I-E BP AN I-H C O O HP AN I-H NO 3P AN I-H C lP AN I-H C lO 4

Gambar 10. Karakteristik serapan gelombang mikro Polianilin Basa Emeraldin Base dan masing-

masing Garam Emeraldin terdoping.

Kemudian besarnya nilai serapan gelombang mikro lainnya disusul oleh

PANI-HNO3 dengan nilai serapan -14.20 dB pada frekuensi 12.4 GHz, PANI-

HCOOH diperoleh nilai serapan -7.97 dB pada frekuensi 12.316 GHz, PANI-

ES diperoleh nilai serapan gelombang mikro -3.13 dB untuk frekuensi 12.4 GHz

dan PANI HCl diperoleh nilai serapan -3.12 dB pada frekuensi 11.644 GHz .

Nilai negatif pada reflection loss menunjukkan adanya serapan. Pelebaran puncak

serapan gelombang mikro yang terjadi diakibatkan peran dielektrik, selain

berkontribusi dalam peningkatan jumlah serapan.

Kesimpulan

1. Berhasil mensintesis Polianilin dengan metode polimerisasi oksidatif anilin,

dikonfirmasi dengan munculnya gugus Quinoid dan Benzenoid saat

karakterisasi FTIR.


2. Polianilin hasil polimerisasi, dedoping dan doping dengan protonic acid

memiliki morfologi yang mirip, tidak tersusun seperti kritalin atau amorf.

3. Diperoleh nilai konduktivitas terbesar pada PANI-HClO4 dengan nilai

13496.50 µS/cm, namun memiliki nilai Reflection Loss terburuk yaitu -2.74 dB

pada frekuensi 12.4 GHz

4. Diperoleh nilai Reflection Loss terbaik pada PANI-EB dengan nilai serapan

sebesar -29.69 dB pada frekuensi 11.812 GHz, namun memiliki nilai

konduktivitas terendah senilai 0.00099 µS/cm.

5. Semakin tinggi nilai konduktivitas maka semakin buruk nilai serapan

Reflection Loss, dan demikian pula sebaliknya.

Saran

1. Sebaiknya menggunakan system terisolasi tidak hanya tertutup, sehingga tidak

ada kebocoran panas dari sitem ke lingkungan.

2. Penulis menyarankan untuk melakukan sistem pengeringan endapan hasil setiap

sintesis dengan cara diberi perlakuan panas untuk menghasilkan Polianilin

yang lebih konduktiv.

3. Sebaiknya dilakukan penelitian lanjutan mengenai sintesis Polianilin PANI-

HClO4 dengan meneliti tingkat laju reaksi saat polimerisasi, dan memperluas

cangkupan karakterisasinya..

Daftar Referensi

Asiati. Pengaruh Konsentrasi Doping Asam Asetat Terhadap Sifat Dielekrik Polianilin. Skripsi.

2016. Depok: FMIPA UI.

Asri,Novena Damar. Sintesis Dan Karakterisasi Film Polianilin Menggunakan Dopan Asam Sitrat

Dan Asam Tartrat. Skripsi. 2008. Depok: FMIPA UI

Asrori, M. Z. Analisis Kestabilan Panas Polianilin dan Karakterisasinya sebagai Material

Polimer Konduktif. Tesis. 1997. Depok: FMIPA UI

Bilmeyer, Fred W.Jr. 1984. Textbook of Polymer Science. Edisi ke-3. USA: A Wiley Interscience

Publication.

Bimantoro, Ageng. Sintesis dan Karakterisasi Polimer Konduktif Polianilin sebagai Matriks

Material Komposit Penyerap Gelombang Mikro. Skripsi. 2014. Depok: FMIPA UI.


Diantoro, Markus. Doping Proton Cu2+ dan Fe3+ pada sintesis Room Temperature Interface

Polianilin dan Karakterisasi Dielektriknya. Prosiding Seminar Nasional Fisika

II.2010.ISBN: 978-979-17494-1-1.

Fatimah,Siti. Pengaruh Konsentrasi Asam Perklorat Terhadap Sifat Dielektrik Polianilin. Skripsi.

2016. Depok : FMIPA UI.

Geethalakshmi, D, N. Muthukumarasamy, R. Balasundaraprabhu. Effect of dopan concentration

on the properties of HCL-doped PANi thin film prepared at different temperature.

Science Direct Optik.2014. 125 1307-1310.

Ghani, Supri A and Heah Chong Young. Conductive polymer on Polyaniline- Eggshell Powder

(PANI-ESP) Composites. 2010. Journal of Physical Science. Vol 21(2), 81-97

Gomes, E. C., M. A. S. Oliveira. Chemical Polymerization of Aniline in Hydrochloric Acid (HCl)

and Formic Acid (HCOOH) Media. Differences Between the Two Synthesized

Polyanilines. American Journal of Polymer Science 2012, 2(2): 5-13.

Gospodinova, N., L. Terlemenzyan. Conducting Polymers Prepared By Oxidative Polymerization

: Polyaniline. Pergamon Prog. Polym. Sci. 1998. Vol 23, 1443-1484.

Hafizah, Mas Ayu Elita. Sintesis Material Penyerap Gelombang Mikro (La1-

xSrx)(Fe0,5Mn0,25Ti0,25)O3 Dalam Sistem Komposit Melalui Proses Pemaduan Mekanik dan

Sonikasi Daya Tinggi. Disertasi. 2013. Depok. FMIPA UI.

Isnaeniyah, Linda. Analisis Pengaruh Dopan Kalium Klorida Terhadap Karakteristik Dielektrik

Polianilin. Skripsi. 2016. Depok : FMIPA UI.

Jakubik, W. P., Urbancyzk, M., Maciak, E., Putselny, T., Stolarczyk, A. Polyaniline Thin Films as

A Toxic Gas Sensors in Saw System. Molecular and Quantum Acoustics. 2007. Vol. 28.

Kusumawati, Diah Hari, Woro Setyarsih, dam Nugrahany Primary Putri. Studi Pengaruh Arus

Polimerisasi terhadap Konduktivitas Listrik Polianilin yang Disintesis dengan Metode

Galvanostatik. 2008. Jurnal Fisika dan Aplikasinya Volume 4, Nomer 1

Macdiarmic, Alan G. The Polyanilines: A Novel Class Of Conducting Polymers. Conjugated

Polymers and Related Materials: The Interconnection of Chemical and Electronic

Structure, W.R. Salaneck and I. Lundstr~m, Eds., Oxford Scientific Press, UK, 1992.

Manawan, Maykel T. E. Peningkatan Sifat Magnetik dan Absorbsi Gelombang Mikro pada Sistem

Nanokomposit Berpenguat Hexaferit melalui Proses Mechanical Alloying dan Destruksi

Ultrasonik Daya Tinggi. Disertasi. 2014. Jakarta: FMIPA UI.

Measurement of Dielectric Material Properties. Application Note. 2006. ROHDE&SCHWARZ


Molapo Keriileng M, Peter M. Ndangili, Rachel F. Ajayi, Gcineka Mbambisa, Stephen M. Mailu,

Njagi Njomo, Milua Masikini, Priscilla Baker and Emmanuel I. Iwuoha. Electronics of

Conjugated Polymers (I): Polyaniline. 2012. Internasional Journal Electrochemical.

Science.,vol 7, 11859 – 11875.

Munasir, A. Arifudin Zuhri, N. Primary Putri, Prim Setiyarso. Analisis Sifat Korosi Komposit

PANi-SiO2/Acrylic Paint pada Medium 2,5 % NaCl. 2014. Paper Vol 5, No.1, ISSN :

2087-0922.

Munaqi, Ardani Dahiyu. Sintesis Dan Karakterisasi Material Nanopartikel (Bao.6(Fe1.7 Mn0.15Ti

0.15O3)+BaTiO3)/Pani Sebagai Penyerap Gelombang Mikro. Skripsi. 2014. Depok :

FMIPA UI.

Pascawati, Rizkina. Pengukuran Langsung Pertumbuhan Polimerisasi Anilin Menggunakan

Metode Centrifugal Liquid Membrane (CLM). Skripsi. 2014. Depok: FMIPA UI.

Puteri, Zetryana. Pengaruh Kondisi Bulk Polymerization terhadap Ukuran Partikel Polianilin

(Emeraldin Terprotonasi) serta Aplikasi Bentuk Tersulfonasinya dalam mereduksi Cr(VI).

Skripsi. 2011. Depok: FMIPA UI.

“Re - discovering ” an old material , Polyaniline , for modern applications. Ermelinda

FALLETTA Matr. N˚ R09061. A.A. 2012-2013.

Safriani, L., Yayah Yuliah, Tuti Aryani. 2003. Pengaruh Doping Asam Protonik Terhadap

Konduktivitas dan Transparasi Polianilin. Laporan Penelitian,Lembaga Penelitian

Universita Padjadjaran, Bandung.

S. Bilal, S. Gul and A. Ali Shah. Calculation of Particle Size Distribution of Polyaniline Salts

Using Image J. Journal of Scientific and Innovative Research, Vol 4(I), pp. 17-21, 2015

Sharma, Himani. Conductying Polymers : Polianiline, its State of The Art and Applications. 2006.

Thesis. Thapar Institue of Engineering and Technology (Deemed University). Patiala

(Punjab)-147004

Steskal, J. Polyaniline. Preparation Of A Conducting Polymer (IUPAC Technical Report)

Prepared. Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 5, pp. 857–867, 2002.

Subiyanto, Iyan. Perhitungan Impedansi pada bahan La0.67Sr0.33Mn1-xTixO3 untuk Penyerap

Gelombang Elektromagnetik. Skripsi. 2011. Depok: FMIPA UI

Syamsir, Arasi., Astuti. Sintesis Nanokomposit PANi/TiO2 /Karbon sebagai Penyerap Gelombang

Mikro. Journal Fisika Unand Vol.1, No 1. Oktober. ISSN 2302-8491,2012.

Yilmaz, Faris. Polyaniline: Synthesis, Characterization, Solution Properties And

Compositespolyaniline: Synthesis, Characterization, Solution Properties And Composites.

Thesis. 2007. Middle East Technical University.


Zee, F., Judy, J. Mems. Chemical Gas Sensor Using A Polymer-Based Array. Published at

Transducers ’99-The 10th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators

on June 7-10. 1999. Japan: Sendai.


Documents

Sintesis dan Karakterisasi Polianilin Dengan Variasi