PENGEMBANGAN ELEKTROKATALIS BERBASIS BISMUT DAN KARBON TERDOPING NITROGEN UNTUK APLIKASI REAKSI REDUKSI CO2

Abstract

Peningkatan konsentrasi karbon dioksida (CO₂) di atmosfer menjadi ancaman serius bagi kestabilan iklim global. Sebagai respons terhadap tantangan ini, reaksi reduksi elektrokimia CO₂ (CO₂RR) menjadi bahan kimia bernilai seperti asam format menawarkan solusi yang menjanjikan dalam mengurangi emisi gas rumah kaca dan menghasilkan produk berkelanjutan. Penelitian ini berfokus pada pengembangan elektrokatalis BiCu/NC, yaitu kombinasi logam bismut dan tembaga yang didukung oleh karbon terdoping nitrogen. Elektrokatalis disintesis menggunakan prekursor logam bismut dan tembaga serta substrat berupa karbon terdoping nitrogen yang prekursor utamanya menggunakan ZIF-8 untuk menciptakan struktur yang teratur dengan doping nitrogen yang homogen dan berpori. Karakterisasi material dilakukan menggunakan XRD untuk mengidentifikasi struktur kristal dan fasa material, FESEM untuk mengamati morfologi permukaan, serta EDX untuk memastikan keberadaan dan distribusi unsur pada material. Uji elektrokimia dilakukan menggunakan LSV, CV, EIS, dan chronoamperometry dalam elektrolit KHCO₃ jenuh CO₂. Hasilnya menunjukkan bahwa BiCu/NC memiliki kinerja tertinggi dibandingkan Bi/NC dan Cu/NC, ditandai dengan onset potensial yang rendah sebesar −0,37 V vs. RHE, nilai Tafel slope terkecil sebesar 218 mV/dec, kapasitansi lapisan ganda (Cdl) tertinggi sebesar 88,23 mF, dan hambatan transfer muatan (Rct) terkecil sebesar 0,54 Ω. Selain itu, BiCu/NC mampu menurunkan overpotensial sebesar 0,25 V vs. RHE dan menunjukkan kestabilan yang baik pada rentang potensial yang diuji. Studi ini menegaskan bahwa penambahan logam Cu dan dukungan karbon terdoping nitrogen (NC) pada sistem berbasis Bi mampu menghasilkan kombinasi yang sinergis, sehingga meningkatkan peforma reaksi reduksi CO₂ secara signifikan