## PENGARUH LAJU PREKURSOR SERBUK ALUMINIUM TERHADAP BENTUK MORFOLOGI NANOPARTIKEL ALUMINA DENGAN METODE THERMAL PLASMA
Havid Arifian Rochman 1 , Arief Ginanjar Dirgantara 2 , Imam Sholahuddin 3 , Salahudin Junus 3 , Aris Zainul Muttaqin 3 .
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
2 Alumni Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
3 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121
Email: ariefianr@gmail.com

## ABSTRACT
The  synthesis  of  nanoparticles  using  thermal  DC  plasma  method  is  a  simple  method  for  ease  of installation and high efficiency is due to the rate of precursor that can be controlled. Micro-sized aluminum powder is synthesized using thermal DC plasma undergoing a process of evaporation as it  passes through  high  temperature plasma  flame,  where  kemuadian  oxidized  aluminum  particles which  evaporates  the  particles  are  split  and  binds  with  oxygen  to  form  aluminum  oxide  or  also known  as  alumina  (Al 2 O 3 ).  In  this  experiment,  the  flow  rate  of  oxygen  plasma  parameters  at  35 SCFH  (Standard  Cubic  Feet  per  Hour)  and  20  amperes  flows  with  precursors  rate  variation  of 1.16 g / min, 3.19 g / min, and 3.5 g / min. Precursors used is 88 micro sized aluminum powder. To determine  the  morphology  of  nanoparticles  of  alumina  testing  scanning  electron  microscopy (SEM),  the  morphology  form  of  nanosphere.  Results  of  the  analysis  showed  that  the  rate  of precursor  low  causing  agglomeration  level  slightly  while  the  higher  rate  of  precursor agglomeration  rate  also  increased.  At  the  rate  of  precursor  1.16  g  /  min,  nanoparikel  undergo agglomeration with an average particle size of 36.55 nm, and then at a rate of 3.19 gr precursor / mnt an average particle size of 46.49 nm, and at a rate of 3.5 gr / mnt an average particle size of 46.49  nm.  The  powder  nanoparticles  were  then  characterized  using  X-ray  defraksi  (XRD)  where all  alumina  nanoparticles  were  synthesized  showed  alumina  phase  that  is  formed  is  a  phase  δ- Al2O3.
Keywords:  Alumina  nanoparticles,  DC  Thermal  Plasma,  morphology,  precursor  rate, nanoparticles size, SEM, XRD.

## PENDAHULUAN
Nanoteknologi  saat  ini  telah  berperan penting  dalam  pengembangan  produk-produk dalam  bidang  kesehatan,  elektronik,  dan  industri. Keunggulan nanoteknologi yaitu memiliki kemampuan  untuk  bekerja  hingga  tingkat  atomik untuk  menciptakan  sifat  struktur  yang  lebih  luas, sangat fundamental dan menguntungkan[1].
Metode  dalam  pembuatan  nanomaterial antara  lain  metode top-down melalui  proses pengecilan  dimensi  partikel  ( jet  mill,  ball  mill, dll), build-up yang  berasal  dari  sintesa  fasa  gas melalui proses fisik maupun kimiawi ( sputterring, plasma , laser ,  dll.),  dan  metode  sintesa  berbasis
fasa cair ( spray drying, dekomposisi thermal , dll.) yang  menghasilkan  berbagai  karakteristik  dari morfologi  dan  sifat-sifat  nano  material  yang berbeda [2].
Sintesa  nanomaterial  dengan  metode plasma  menghasilkan  keuntungan  dari  tingkat produksi  yang  tinggi,  ukuran  produk  dapat dikontrol,  kemurnian  produk  serta  fleksibilitas yang  tinggi  [3].  Produk  yang  cocok  dihasilkan dalam  metode  tersebut  antarai  lain  alumina (Al 2 O 3 ),  karena  karena  sifat  tahan  korosi, kekerasan  yang  tinggi,  dan  ketahan  dalam temperatur tinggi [4].
Pada  penelitian  ini  proses  pembuatan nanopartikel  alumina  menggunakan  metode DC thermal  plasma dengan  parameter  pengamatan pengaruh  variasi  laju  prekursor  aluminium terhadap morfologi dan fasa nanopartikel alumina.

## METODOLOGI PENELITIAN
Bahan  Aluminim  yang  dipakai  yaitu  Al produksi  MERCK  seri  1.01056.0250  berukuran 88 μm, metode yang digunakan yaitu metode DC thermal  plasma dengan  arus  20  A.  Paramater yang  digunakan  yaitu  variasi  laju  prekursor  1,16 g/menit,  3,19  g/menit,  dan  3,5  g/menit.  Serbuk aluminium  dimasukkan  kedalam  tabung  serbuk pada  mesin DC  thermal  plasma ,  laju  prekursor oksigen  yang  digunakan  yaitu  35  scfh (Standard Cubic  Feet  per  Hours). Mesin DC  thermal plasma dioperasikan selama 60 detik tiap variasi, kemudian hasil partikel yang didapatkan dilakukan pengujian SEM dan XRD.
Gambar 1. Skema reaktor DC termal plasma .

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian SEM
Pada pengujian SEM dilakukan pengambilan  gambar  dengan  perbesaran  60.000x dan  diolah  menggunakan software  image-j sehingga  dapat  diperoleh  ukuran  nanopartikel Hasil  pengujian  SEM  dapat  dilihat  pada  gambar dibawah ini.
2. Hasil SEM alumina dengan laju prekursor serbuk 1,16 g/menit, perbesaran 60.000x.
Hasil  pengujian  SEM  diatas  kemudian  dilakukan analisis menggunakan software Image -J, sehingga didapatkan  luasan  area  rata-rata  partikel  dimana ukuran rata-rata nanopartikel sebesar 36,55 nm.
Gambar 3. Hasil SEM alumina dengan laju prekursor serbuk 3,19 g/menit, perbesaran 60.000x.
Pada  gambar  3  diatas  merupakan  hasil  pengujian SEM  alumina  dengan  laju  serbuk  3,19  g/menit yang kemudian dilakukan analisis untuk mendapatkan ukuran rata-rata nanopartikel sebesar 39,94 nm.
Gambar 4. Hasil SEM alumina dengan laju prekursor serbuk 3,19 g/menit, perbesaran 60.000x.
Pada  gambar  6  diatas  merupakan  hasil  pengujian SEM  alumina  dengan  laju  serbuk  3,19  g/menit yang kemudian dilakukan analisis untuk mendapatkan ukuran rata-rata nanopartikel sebesar 46,49 nm.
(a) (b) (c)
Gambar 5 Analisa morfologi nanopartikel (a) laju prekursor serbuk 1,16 g/menit; (b) 3,19 g/menit;
(c) 3,19 g/menit.
Pada gambar 5 diatas diketahui bentuk nanopartikel  alumina  hasil  sintesis  menggunakan metode DC  termal  plasma berbentuk  bulatan- bulatan (nanosphere), dengan  tingkat  aglomerasi berbeda.  Gambar  5.a  aglomersi  partikel  paling banyak dan  yang paling  sedikit pada gambar 5.c. Hasil  tersebut  dikarena  semakin  cepat  laju prekursor  serbuk  maka  semakin  cepat  partikel tersintesis sehingga partikel tidak sempat menarik partikel  lain  yang  mengakibatkan  aglomerasi partikel [5].

## Hasil Pengujian XRD
Pada  pengujian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  fasa  nanopartikel  alumina  yang terbentuk  dari  metode DC  thermal  plasma. Hasil yang  diperoleh  diproses  menggunakan  f ree software MDI JADE 6.0.
Gambar 6. Pola defraksi XRD alumina hasil sintesis dengan metode DC thermal plasma.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian diatas dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Dari hasil pengujian SEM didapatkan
nanopartikel berbentuk nanosphere.
2. semakin  rendah  laju  prekursor  serbuk  maka akan  semakin  tinggi  tingkat  aglomerasi partikel.
3. Pada  penngujian  XRD  menunjukkan  fasa nanopartikel  alumina  yang  terbentuk  adalah delta alumina.

## SARAN
Dari  hasil  penelitian  mengenai  Sintesis dan  karakterisasi  nanopartikel  ZnO  dengan metode  DC  termal  plasma,  maka  disarankan sebagai berikut:
1. Pada  proses  penentuan  ukuran  partikel disarankan menggunakan menggunakan PSA ( Particle Size Analysis ).
2. Perlu  dilakukan  dilakukan  pengolahan  lebih lanjut  terhadap  XRD  untuk  mengetahui  fasa yang terbentuk.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Gul  Tahira  Hafiza,  Saeed  Shafqat,  Khan Ahmad  Zafar  Fawad,  Manzoor  Amir  Syed.
2014. Potential of Nanotechnology in Agriculture  and  Crop  Protection. Bahauddin Zakariya University Multan, Bahadur Campus, Layyah, Pakistan.
[2] Vollath  Dieter.  2008. Plasma  Synthesis  Of Nanopowders. Springer Science+Business
Media B.V
[3]Colombo,  V.  et  al.,  2011. Validation  of  3D modelling  of  an  inductively  coupled  thermal plasma  reactor  through  enthalpy  probe measurements. Ispc_20 , pp.2–5.
[4] Ye, R., Li, J. & Ishigaki, T., 2007. Controlled synthesis  of  alumina  nanoparticles  using inductively  coupled  thermal  plasma  with enhanced quenching ., 515, pp.4251–4257.
[5] Schreuders,  C.,  2006. Synthesis  by  Plasma Induction  Partikel  Nanometer. Materials Science  &  Technologi.  De  Limoges.  pp.  1- 159.
[6] Y.  Repelin  dan  E.  Husson,  1990. Etudes Structurales  D'Alumines  de  Transition.  I- Alumines  Gamma  et  Delta .  volume  25 halaman  611-621,  Laboratoire  de  Chimie Physique  du  Solide,  Ecole  Centrale  de  Paris, France: Pergamon Press plc.