POROUS MATERIALs
for
Sustainable Chemical Technologies
TÓM TẮT NGHIÊN CỨU
Tôi thiết kế vật liệu mao quản: những chất rắn chứa đầy các khoảng trống nhỏ với hình dạng chính xác, có thể giữ, lưu trữ hoặc biến đổi phân tử. Công việc của tôi tập trung vào khung hữu cơ kim loại (MOF) và các vật liệu tiên tiến liên quan, cũng như tìm ra những cách sạch hơn, nhanh hơn để tạo ra chúng.
Những vật liệu này có thể góp phần giải quyết nhiều thách thức toàn cầu, bao gồm loại bỏ kháng sinh, thuốc nhuộm và vi nhựa khỏi nước, giảm lưu huỳnh trong nhiên liệu, lưu trữ hydro và phân tách hydro, thu giữ và lưu trữ CO2, cũng như nhả chậm thuốc trừ sâu và hóa chất bảo vệ cây trồng cho nông nghiệp bền vững.
Tôi cũng muốn những vật liệu này có thể được sản xuất trong thực tế. Tôi và nhóm nghiên cứu sử dụng CO2 siêu tới hạn, vi sóng và nghiền bi để giảm dung môi, năng lượng và thời gian sản xuất theo hướng hóa học xanh, đồng thời tái sinh rác thải nhựa và đất sét tự nhiên thành nguyên liệu hữu ích. Công việc này góp phần vào phát triển bền vững, theo các Mục tiêu Phát triển Bền vững của Liên Hợp Quốc về năng lượng sạch (Mục tiêu 7), tiêu dùng và sản xuất có trách nhiệm (Mục tiêu 12) và hành động vì khí hậu (Mục tiêu 13).
Các hướng nghiên cứu chính:
-
Tổng hợp và đặc trưng vật liệu mao quản, khung hữu cơ kim loại
-
Tổng hợp vật liệu có cấu trúc đa mao quản bằng các phương pháp xanh, có khả năng mở rộng quy mô
-
Công nghệ xúc tác tiên tiến sử dụng vật liệu mao quản chức năng và cấu trúc dị thể chứa vật liệu bán dẫn
-
Chuyển đổi và lưu trữ năng lượng, lưu trữ hydro bằng vật liệu có cấu trúc đa mao quản
Một trong những đóng góp khoa học chính của tôi là phát triển quy trình tổng hợp ít dung môi, thân thiện hơn với môi trường để sản xuất chất xúc tác MOF trên nền đồng có cấu trúc đa mao quản. Tôi đã phát triển một phương pháp mới sử dụng CO2 siêu tới hạn (scCO2), một con đường tiết kiệm thời gian và nguyên liệu để tổng hợp MOF, cho phép kiểm soát tốt quá trình kết tinh nhằm tạo ra các tính chất vật liệu mong muốn. Tôi cũng có những đóng góp quan trọng vào việc phát triển các phương pháp tổng hợp thông minh, có khả năng mở rộng quy mô để tạo thêm các lỗ lớn trong cấu trúc MOF khuyết tật, vốn rất có lợi cho hoạt tính xúc tác. Trong xúc tác dị thể, những MOF mới có cấu trúc đa mao quản này mang lại hiệu suất cao hơn nhờ các chất phản ứng tiếp cận nhanh tâm hoạt động.
Bên cạnh đó, kinh nghiệm với các phương pháp hóa học xanh giúp tôi sản xuất vật liệu nano một cách kinh tế. Chẳng hạn, bằng cách tái sinh rác thải nhựa và sử dụng đất sét halloysite tự nhiên, tôi đã phát triển các vật liệu nanocomposite có cấu trúc dị thể mới, bao gồm AgInS2@MIL-101(Cr) và O-g-C3N4@MIL-53(Fe) đa chức năng có độ xốp cao qua quy trình đơn giản, nanocomposite Co-Fe-BTC/CN có cấu trúc lưỡng kim loại bằng phương pháp thủy nhiệt hỗ trợ vi sóng, cùng Ag@AgBr/Al-SBA-15, Ag-g-C3N4@HNT và V2O5/Al-SBA-15 là các vật liệu mao quản chứa vật liệu bán dẫn, tổng hợp xanh một bước. Các nanocomposite mới này giúp cải thiện hoạt tính của chất xúc tác hoạt động dưới ánh sáng khả kiến trong việc xử lý hiệu quả nhiều chất ô nhiễm độc hại trong nước. Điều này có thể giúp biến chất thải trở lại thành vật liệu có giá trị kinh tế, đồng thời bảo vệ động vật hoang dã và môi trường khỏi ô nhiễm thêm.
