i

PEMBUATAN FILM HYBRID POLI(PROPILEN ITAKONAT)

DENGAN DOPAN MOF [Zn4O(BDC)3] SEBAGAI

ADSORBER CO2

Disusun oleh :

Disusun oleh :

SHANTI ASTUTI

M0311062

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Sains dalam bidang Ilmu Kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul

“PEMBUATAN FILM HYBRID POLI(PROPILEN ITAKONAT) DENGAN

DOPAN MOF [Zn4O(BDC)3] SEBAGAI ADSORBER CO2” belum pernah

diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan

sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh

orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan

dalam daftar pustaka.

Surakarta, Februari 2016

SHANTI ASTUTI

iv

PEMBUATAN FILM HYBRID POLI(PROPILEN ITAKONAT) DENGAN

DOPAN MOF [Zn4O(BDC)3] SEBAGAI ADSORBER CO2

SHANTI ASTUTI

Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Film hybrid poli(propilen itakonat) dari asam itakonat dan 1,3-propandiol

dengan dopan MOF [Zn4O(BDC)3] telah berhasil disintesis. Tujuan dari penelitian

ini adalah untuk mengetahui pengaruh poli(propilen itakonat) dalam

meningkatkan stabilitas panas dan penambahan MOF [Zn4O(BDC)3] terhadap

kapasitas serap CO2 film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3].

Pengaruh poli(propilen itakonat) dan penambahan MOF [Zn4O(BDC)3]

pada film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] dilakukan dengan menambahkan MOF

[Zn4O(BDC)3] sebanyak 1%, 3%, 5%, 10%, 20% dan 40% (b/b) terhadap

poli(propilen itakonat) dengan metode sonikasi. Karakterisasi dilakukan dengan

TGA untuk mengetahui stabilitas panas dan SEM untuk mengetahui morfologi.

Uji adsorpsi CO2 dilakukan dengan metode volumetri berdasarkan prinsip titrasi

asidimetri untuk mengetahui banyaknya CO2 yang dapat diserap oleh masing-

masing film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3].

Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan poli(propilen itakonat)

menurunkan stabilitas panas dari film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3]. Kapasitas serap

CO2 film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] semakin meningkat seiring dengan

meningkatnya penambahan MOF [Zn4O(BDC)3]. Hal ini disebabkan oleh

terbentuknya rongga pada morfologi film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3].

Kata kunci: poli(propilen itakonat), MOF [Zn4O(BDC)3], film PPI-MOF

[Zn4O(BDC)3], stabilitas panas, kapasitas serap CO2

v

PREPARATION OF POLY(PROPYLENE ITACONATE) HYBRID FILM

WITH MOF [Zn4O(BDC)3] DOPANT AS CO2 ADSORBER

SHANTI ASTUTI

Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences,

Sebelas Maret University

ABSTRACT

Poly(propylene itaconate) hybrid films from itaconic acid and 1,3-

propanediol with MOF [Zn4O(BDC)3] dopant have been successfully synthesized.

The purpose of this work was to understand the effect of poly(propylene

itaconate) in improving the thermal stability and MOF [Zn4O(BDC)3] addition on

the CO2 absorption capacity of PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] films.

The effect of poly(propylene itaconate) and MOF [Zn4O(BDC)3] addition

on the PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] films was done by adding MOF [Zn4O(BDC)3] as

much as 1%, 3%, 5%, 10%, 20% and 40% (w/w) to poly(propylene itaconate)

with sonication method. The characterization was done by TGA to understand the

thermal stability and SEM to understand the morphology. The CO2 adsorption test

was done with volumetric method based on acidimetric titration principle to

determine the amount of CO2 that can be absorbed by each PPI-MOF

[Zn4O(BDC)3] film.

The results showed that poly(propylene itaconate) decreased the thermal

stability of PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] films. The CO2 absorption capacity of PPI-

MOF [Zn4O(BDC)3] films increased with increasing the MOF [Zn4O(BDC)3]

addition. This was caused by the formation of voids on the morphology of PPI-

MOF [Zn4O(BDC)3] films.

Keywords: poly(propylene itaconate), MOF [Zn4O(BDC)3], PPI-MOF

[Zn4O(BDC)3] film, thermal stability, CO2 absorption capacity

vi

MOTTO

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”

(Alam Nasyroh: 5)

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi

(pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu; Allah mengetahui,

sedang kamu tidak mengetahui.”

(Al-Baqarah: 216)

“No matter how good or bad you think life is, always be thankful. Someone

somewhere else is fighting to survive.”

(Anonymous)

vii

PERSEMBAHAN

Karya kecil ini aku persembahkan untuk:

Kedua orang tuaku,

Almh. Mamah dan Alm. Bapak

Kedua abangku,

Mas Danang dan Mas Aryo

Keluarga besar di Tangerang Selatan dan Sleman,

Bibi, Om, Bu Lik, Pak Lik

Sahabat-sahabatku,

Astrid, Devita, Diah, Herlani, Ima, Mutiara, Tria, Wireni, Wiwiek

Partner penelitianku,

Fitriana Jati Teteki

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat

dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.

Sholawat serta salam tak lupa penulis haturkan kepada Nabi Muhammad SAW

sebagai pembimbing umat manusia.

Skripsi ini dapat terselesaikan karena adanya bantuan, petunjuk dan

bimbingan dari berbagi pihak baik berupa moril maupun materiil. Oleh karena itu,

penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1. Ibu Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si. selaku kepala program studi

kimia FMIPA UNS.

2. Bapak Dr.rer.nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si. selaku pembimbing I.

3. Ibu Dr.rer.nat. Witri Wahyu Lestari, M.Sc. selaku pembimbing II.

4. Bapak Dr.rer.nat. Fajar Rakhman Wibowo, M.Si. selaku pembimbing

akademis.

5. Bapak dan Ibu Dosen program studi kimia FMIPA UNS atas ilmu

yang telah diberikan.

6. Keluarga yang selalu memberikan dukungan serta doa bagi penulis.

7. Teman-teman kimia angkatan 2011 yang saling menyemangati dan

saling mendoakan.

8. Kakak dan adik tingkat yang telah memberikan saran serta dukungan.

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Namun

demikian, penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan

pihak yang membutuhkan. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih.

ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................... iii

HALAMAN ABSTRAK .............................................................................. iv

HALAMAN ABSTRACT ............................................................................ v

HALAMAN MOTTO ................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................. viii

DAFTAR ISI ................................................................................................. ix

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiv

DAFTAR SINGKATAN .............................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang Masalah.................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .......................................................................... 3

1.2.1 Identifikasi Masalah ................................................................. 3

1.2.2 Batasan Masalah ...................................................................... 4

1.2.3 Rumusan Masalah .................................................................... 5

1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 5

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 5

BAB II LANDASAN TEORI ....................................................................... 7

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................... 7

2.1.1 Polimer .................................................................................. 7

2.1.2 Poliester ................................................................................. 7

2.1.3 Proses Polikondensasi ........................................................... 8

2.1.4 Asam Itakonat ....................................................................... 9

2.1.5 1,3-propandiol ....................................................................... 10

x

2.1.6 Katalis Esterifikasi ................................................................ 11

2.1.7 Metal-Organic Frameworks ................................................ 13

2.1.8 Material Hybrid ..................................................................... 15

2.1.9 Karakteristik Polimer dan MOF ............................................ 15

2.1.10 Isoterm Adsorpsi ................................................................... 20

2.2 Kerangka Pemikiran .......................................................................... 21

2.3 Hipotesis ............................................................................................ 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 23

3.1 Metode Penelitian .............................................................................. 23

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 23

3.3 Alat dan Bahan .................................................................................. 23

3.3.1 Alat yang digunakan ................................................................ 23

3.3.2 Bahan yang dipakai .................................................................. 24

3.4 Prosedur Penelitian ............................................................................ 25

3.5 Teknik Pengumpulan Data ................................................................ 28

3.6 Teknik Analisis Data ......................................................................... 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 31

4.1 Karakterisasi Poli(Propilen Itakonat) ................................................ 31

4.2 Karakterisasi MOF [Zn4O(BDC)3] ................................................... 37

4.3 Karakterisasi Film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] ................................... 45

4.4 Kapasitas Serap CO2 dari Film PPI- MOF [Zn4O(BDC)3] ............... 49

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 51

5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 51

5.2 Saran ................................................................................................. 51

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 52

LAMPIRAN ................................................................................................. 57

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Kesetimbangan reaksi esterifikasi – hidrolisis secara

umum ..................................................................................... 9

Gambar 2.2 Struktur asam itakonat .......................................................... 10

Gambar 2.3 Struktur 1,3-propandiol ......................................................... 10

Gambar 2.4 Mekanisme reaksi kondensasi dengan katalis asam ............. 12

Gambar 2.5 Struktur kubik MOF-5 .......................................................... 14

Gambar 2.6 Kerangka MOF-5 .................................................................. 15

Gambar 2.7 Skema adsorpsi CO2 ............................................................. 19

Gambar 2.8 Grafik klasifikasi isoterm adsorpsi ...................................... 20

Gambar 4.1 Perbandingan warna poli(propilen itakonat) dengan katalis

(a) zink asetat dan (b) titanium butoksida ............................. 31

Gambar 4.2 Spektra inframerah (a) asam itakonat, (b) 1,3-propandiol

dan (c) poli(propilen itakonat) .............................................. 32

Gambar 4.3 Struktur kimia poli(propilen itakonat) .................................. 33

Gambar 4.4 Mekanisme reaksi pembentukan poli(propilen itakonat) ..... 34

Gambar 4.5 Termogram TGA poli(propilen itakonat) ............................. 35

Gambar 4.6 Mekanisme reaksi dekomposisi poli(propilen itakonat) ....... 36

Gambar 4.7 Mikrogram SEM permukaan poli(propilen itakonat)

dengan perbesaran (a) 200 kali dan (b) 500 kali ................... 37

Gambar 4.8 Konstruksi jaringan MOF [Zn4O(BDC)3] ............................ 38

Gambar 4.9 Difraktogram MOF [Zn4O(BDC)3] ....................................... 39

Gambar 4.10 Spektra inframerah (a) asam tereftalat dan

(b) MOF [Zn4O(BDC)3] ....................................................... 40

Gambar 4.11 Termogram TGA MOF [Zn4O(BDC)3] ................................ 42

Gambar 4.12 Kurva adsorpsi desorpsi MOF [Zn4O(BDC)3] ...................... 44

Gambar 4.13 Mikrogram SEM permukaan MOF [Zn4O(BDC)3]

dengan perbesaran (a) 3000 kali dan (b) 10000 kali ............. 44

Gambar 4.14 Termogram TGA film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3]

xii

(a) 1%, (b) 3%, (c) 5%, (d) 10%, (e) 20%, (f) 40%,

(g) MOF [Zn4O(BDC)3] dan (h) PPI .................................... 45

Gambar 4.15 Mikrogram SEM (a-f) permukaan dan (a’-f’) penampang

lintang film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] 1%, 3%, 5%, 10%,

20% dan 40% secara berurutan ............................................ 48

Gambar 4.16 Kapasitas serap CO2 film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3]

dibandingkan dengan PPI dan MOF [Zn4O(BDC)3] ........... 49

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Viskositas intrinsik, waktu esterifikasi dan berat molekul

sintesis PTT ................................................................................. 17

Tabel 4.1 Serapan inframerah gugus fungsi asam itakonat,

1,3-propandiol dan poli(propilen itakonat) ................................. 33

Tabel 4.2 Data karakter porositas poli(propilen itakonat) .......................... 36

Tabel 4.3 Serapan inframerah gugus fungsi asam tereftalat dan MOF

[Zn4O(BDC)3] ............................................................................. 41

Tabel 4.4 Data karakter porositas MOF [Zn4O(BDC)3] ............................. 43

Tabel 4.5 Jumlah CO2 teradsorp dari berbagai variasi film PPI-MOF

[Zn4O(BDC)3] dibandingkan dengan PPI dan MOF

[Zn4O(BDC)3] ............................................................................. 50

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Gambar Rangkaian Alat Sintesis Poli(Propilen

Itakonat) ................................................................................ 57

Lampiran 2. Gambar Rangkaian Alat Sintesis MOF [Zn4O(BDC)3] ........ 58

Lampiran 3. Gambar Rangkaian Alat Uji Adsorpsi CO2 .......................... 59

Lampiran 4. Formulasi Bahan Sintesis Poli(Propilen Itakonat) ................ 60

Lampiran 5. Perhitungan Formulasi Bahan Sintesis Poli(Propilen

Itakonat) ................................................................................ 61

Lampiran 6. Formulasi Bahan Sintesis MOF [Zn4O(BDC)3] ................... 62

Lampiran 7. Perhitungan Formulasi Bahan Sintesis MOF

[Zn4O(BDC)3] ....................................................................... 63

Lampiran 8. Perhitungan Uji Adsorpsi CO2 .............................................. 64

Lampiran 9. Gambar Hasil Sintesis ........................................................... 65

Lampiran 10. Perhitungan Rendemen Hasil Sintesis MOF

[Zn4O(BDC)3] ...................................................................... 67

Lampiran 11. Data Karakter Porositas Film PPI-MOF [Zn4O(BDC)3] ...... 68

Lampiran 12. Kurva Isoterm Adsorpsi Film PPI-MOF

[Zn4O(BDC)3] ....................................................................... 69

xv

DAFTAR SINGKATAN

BDC : Benzene-1,4-dicarboxylate

BPTC : Biphenyl-3,3’,5,5’-tetracarboxylate

BTB : Benzene-1,3,5-tribenzoate

BTC : Benzene-1,3,5-tricarboxylate

HPDC : 4,5,9,10-tetrahydopyrene-2,7-dicarboxylate

IRMOF : Isoreticular Metal-organic Framework

MOF : Metal-organic Framework

PDO : 1,3-propandiol

PPI : Poli(Propilen Itakonat)