Sintesis Material Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF)-8 Dengan Penambahan Grafena dan Potensinya Sebagai Material Elektroda Pada Baterai Litium-Ion

Mita Patmawati, Fajar Inggit Pambudi, S.Si., M.Sc., Ph.D. ; Prof. Indriana Kartini, S.Si., M.Si., Ph.D.

2026 | Skripsi | KIMIA

Sintesis dan karakterisasi Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF)-8/Grafena telah dilakukan dan digunakan sebagai material elektroda pada baterai litium-ion. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas elektrokimia dari komposit ZIF-8/Grafena sebagai material elektroda baterai litium-ion. Proses sintesis dilakukan melalui metode solvotermal yang diawali dengan melarutkan prekursor seng nitrat heksahidrat [Zn(NO?)?·6H?O] dan ligan 2-metilimidazol secara terpisah ke dalam pelarut metanol, kemudian diintegrasikan dengan grafena. Campuran tersebut kemudian direaksikan dalam sistem solvotermal untuk menumbuhkan kerangka ZIF-8 pada permukaan lembaran grafena. Analisis elektrokimia yang dilakukan pada material elektroda ZIF-8/Grafena yaitu analisis Cyclic Voltammetry (CV) dan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa ZIF-8/Grafena berhasil disintesis dengan hasil material berupa serbuk kristal berwarna putih kelabu. Hasil analisis XRD menunjukkan ZIF-8/Grafena hasil sintesis memiliki kristalinitas tinggi dengan karakteristik 2? pada 7,3?; 10,4?; 12,7?; 14,7?; 18?; 19?; 26,3? dan 44?. Material ZIF-8 yang terbentuk memiliki morfologi dodekahedron dan ukuran partikel rata-rata 61 nm. Luas permukaan BET dari ZIF-8/Grafena sebesar 1098,2 m² g?¹ dan rata-rata radius pori sebesar 12,51 ?. Hasil analisis CV dari elektroda ZIF-8/Grafena menunjukkan reversibilitas yang baik dan muncul puncak Solid Electrolyte Interface (SEI) pada 0,01 dan 1,4 V. Hasil analisis EIS elektroda ZIF-8/Grafena memiliki nilai resistensi (Rp) sebesar 124 ? yang memungkinkan terjadinya transfer muatan antara elektrolit dan elektroda ZIF-8/Grafena. 

Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF)-8/Graphene was synthesized and characterized for use as an electrode material in lithium-ion batteries. This study aimed to investigate the electrochemical activity of the ZIF-8/Graphene composite as an electrode material for lithium-ion batteries. The synthesis process was carried out using a solvothermal method by separately dissolving zinc nitrate hexahydrate [Zn(NO?)?·6H?O] precursor and 2-methylimidazole ligand in methanol solvent, followed by integration with graphene. The mixture was then reacted under solvothermal conditions to promote the growth of the ZIF-8 framework on the surface of graphene sheets. The electrochemical analyses conducted on the ZIF-8/Graphene electrode material included Cyclic Voltammetry (CV) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). 

The results showed that ZIF-8/Graphene was successfully synthesized in the form of greyish-white crystalline powder. The XRD analysis indicated that the synthesized ZIF-8/Graphene possessed high crystallinity with characteristic 2? peaks at 7.3?; 10.4?; 12.7?; 14.7?; 18?; 19?; 26.3? and 44?. The formed ZIF-8 material exhibited a dodecahedral morphology and an average particle size of 61 nm. The BET surface area of ZIF-8/Graphene was 1098.2 m² g?¹ with an average pore radius of 12.51 ?. The CV analysis of the ZIF-8/Graphene electrode demonstrated good reversibility and revealed the presence of a Solid Electrolyte Interface (SEI) peaks at 0.01 and 1.4 V. The EIS analysis showed that the ZIF-8/Graphene electrode had a resistance (Rp) value of 124 ?, which enabled charge transfer between the electrolyte and the ZIF-8/Graphene electrode.

Kata Kunci : baterai litium-ion, elektroda, grafena, ZIF-8.