Peningkatan Sensitivitas Sensor Ammonia Berbasis Quartz Crystal Microbalance dengan Lapisan Aktif Polyvinyl Acetate yang Didoping H3BO3

INNAS AMALIYA F, Dr. Kuwat Triyana ; Dr. Ahmad Kusumaatmaja

2020 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Analisis gas amonia selalu menjadi tantangan dengan masalah utama berupa selektivitas dan sensitivitas yang rendah. Dalam studi ini, kami mengembangkan sensor Quartz Crystal Microbalance (QCM) untuk mendeteksi gas amonia menggunakan nanofiber Polyvinyl Acetate yang didoping dengan H3BO3 (PVAc/H3BO3) dengan metode pelapisan electrospinning. Polimer PVAc yang digunakan didoping dengan asam borat (H3BO3) untuk meningkatkan sensitivitas pada sensor. Uji Scanning Electron Microscopy (SEM) digunakan untuk mengkonfirmasi terbentuknya struktur nanofiber. Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) juga digunakan untuk mengetahui komposisi unsur dari lapisan nanofiber. Uji Spektroskop Fourier Transform Infrared (FTIR) digunakan untuk menganalisis gugus fungsi pada nanofiber yang telah terbentuk. Sensor QCM yang dilapisi nanofiber PVAc/H3BO3 dapat meningkatkan sensitivitas sensor mencapai 1,4 kali jika dibandingkan dengan sensor QCM berlapis nanofiber PVAc, dengan nilai sensitivitas sebesar 0,076 HZ/ppm. Batas deteksi sensor QCM dengan lapisan nanofiber PVAc/H3BO3 terhadap gas ammonia mencapai 22 ppm. Nanofibers PVAc doping dengan H3BO3 terbukti meningkatkan sensitivitas penginderaan gas amonia. Hal ini dapat membukakan jalan untuk meningkatkan sensitivitas sensor QCM yang dimodifikasi dengan polimer yang diolah dengan senyawa yang sesuai.

Analysis of ammonia gas is always challenging with the main issues are low selectivity and sensitivity. In this study, we devised a quartz crystal microbalance (QCM) method to detect ammonia gas using electrospun polyvinyl acetate (PVAc) nanofiber that was doped with H3BO3 to obtain better ammonia sensing characteristics. The produced nanofiber was checked mainly by SEM-EDX and FTIR spectroscopy. The SEM test is used to confirm the formation of nanofiber structures. The EDX test is also used to determine the elemental composition of the nanofiber layer. The FTIR spectroscopy is used to analyze functional groups in the formed nanofiber. The doped nanofiber PVAc sensor can increase the sensitivity of the sensor up to 1.4 times greater than that of undoped, with a sensitivity value of 0.076 HZ/ppm. The detection limit of sensor coated PVAc/H3BO3 nanofiber achieved 22 ppm. Doping PVAc nanofibers with H3BO3 proves to enhance sensitivity of ammonia gas sensing. This work could open a promising way to advance the sensitivity of the QCM gas sensor modified with polymers doped with suitable compounds.

Kata Kunci : Quartz Crystal Microbalance, Nanofiber, PVAc, H3BO3, Sensor, Ammonia