Sintesis Dan Karakterisasi Membran Komposit Selulosa/Asam Fosfotungstat Serta Kajian Komputasi Atas Mekanisme Transfer Proton Yang Terjadi

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh penambahan asam fosfotungstat terhadap konduktivitas proton dan mekansime transfer proton pada membran berbasis selulosa. Membran selulosa termodifikasi asam fosfotungstat disintesis menggunakan matriks selulosa mikrokristalin dan filler asam fosfotungstat dalam larutan NaOH/Urea. Membran yang disintesis kemudian dikarakterisasi dengan spektroskopi Fourier Transform Inframerah (FTIR), Difraksi Sinar-X (XRD), dan Spektroskopi Impedansi Elektrokimia (EIS). Selanjutnya dilakukan pemodelan secara komputasi dari membran komposit tersebut dengan metode Teori Densitas Fungsional (DFT). Kristalinitas membran menurun setelah modifikasi yang ditunjukkan oleh hasil difraksi sinar-X. Selain itu, gambar SEM menunjukkan struktur yang lebih rapat teramati pada penampang lintang dari membran termodifikasi. Penambahan PTA juga meningkatkan serapan air dan mengurangi permeabilitas metanol pada membran selulosa. Nilai konduktivitas dari membran selulosa termodifikasi PTA juga menunjukkan adanya peningkatan sebesar 45,2 % dari semula 0.073 menjadi 0,106 mS/cm. Hasil perhitungan DFT menunjukkan bahwa penambahan PTA dapat membentuk jalur proton baru dengan PTA bertindak sebagai donor proton. Hasil komputasi juga menunjukkan bahwa energi penghalang untuk proses transfer proton bergantung pada tingkat hidrasi gugus protogenik. ================================================================================================ This study aims to determine the effect of phosphotungstic acid on proton conductivity and proton transfer mechanism in the cellulose based membrane. Phosphotungstic acid-functionalized-cellulose membranes are synthesized by mixing microcrystalline cellulose as matrix and phosphotungstic acid fillers in NaOH/Urea Solution. The synthesized membrane then was characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Computational modelling of phosphotungstic acid functionalized cellulose membrane using density functional theory (DFT) was employed to investigate the proton transfer mechanism that occurs in the membrane. The crystallinity of the cellulose membranes decreased after modification as indicated by the X-ray diffraction results. Moreover, SEM image shows that a denser structure was observed at cross-section of the modified membranes. Addition of PTA also improve water uptake and reduce methanol permeability of cellulose membrane. The conductivity of PTA-modified cellulose membranes also showed an increase of 45.2% from 0.073 to 0.106 mS/cm. The results of DFT calculations show that the addition of PTA can form a novel proton pathaway with PTA act as a proton donor. The computational calculations also show that the energy barrier for the proton transfer process depends on the hydration rate of the proteogenic group