Từ năm 2017 đến năm 2020, TS. Võ Nguyễn Đăng Khoa cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng đã thực hiện đề tài: “Tổng hợp, đặc trưng và hoạt tính xúc tác quang của vật liệu ống nano TiO₂ với oxit graphen và bạc nano trong điều kiện chiếu xạ bằng tia gamma”.

Đề tài hướng đến thực hiện các mục tiêu sau: Nghiên cứu điều chế vật liệu tổ hợp nano bạc (AgNPs) - graphen oxit (GO) - ống nano TiO₂ (TNTs) bằng phương pháp chiếu xạ γ⁶⁰Co; so sánh kết quả đạt được về các thông số đặc trưng của vật liệu khi sử dụng các yếu tố chất bắt gốc tự do (isopropanol), bắt e - aq (N₂O), từ đó phác hoạ về cơ chế khử bức xạ của vật liệu tổ hợp nano bạc (AgNPs) - graphen oxit (GO) - ống nano TiO₂ (TNTs). Sau khi đã tổng hợp, vật liệu tổ hợp nano bạc (AgNPs) - graphen oxit (GO) - ống nano TiO₂ (TNTs) được khảo sát khả năng ứng dụng trong xúc tác quang đối với khả năng diệt khuẩn, phân hủy ethylene trong bảo quản sau thu hoạch… trong điều kiện ánh sáng bình thường.

Sau ba năm nghiên cứu, đề tài đã thu được các kết quả nổi bật như sau:

- Tổng hợp thành công các vật liệu thành phần: GO, AgNPs và TNTs đáp ứng yêu cầu cho các tổng hợp về sau.

- Hạn chế ảnh hưởng của các lỗ xốp của vật liệu GO, khảo sát sơ bộ vật liệu hai thành phần GO - hạt nano TiO₂ và GO - hạt nano Fe₃O₄ - hạt nano TiO₂ thu được những kết quả khả quan, cho thấy tiềm năng cao gắn kết giữa GO, AgNPs và TNTs khi khả năng tương tác do nằm trong lỗ xốp và hình thành liên kết trên bề mặt của GO sẽ diễn ra.

- AgNPs trong điều kiện chiếu xạ thường có kích thước nhỏ, có khả năng nằm “lọt” trong lỗ xốp của GO, vì vậy, tương tác và sự gắn kết giữa AgNPs và GO nhiều khả năng có độ bền cao hơn. Hơn nữa, TNTs có diện tích bề mặt riêng lớn hơn TiO₂ dạng hạt nano, cho thấy khả năng quang xúc tác cũng lớn hơn. Cấu trúc một chiều (onedimensional) của ống nano TiO₂ cũng là một trong những ưu điểm của vật liệu này so với hạt nano TiO₂ hình cầu. Qua những nhận định từ kết quả thực nghiệm trên, cơ sở khoa học gắn kết GO, AgNPs và TNTs phù hợp với đề xuất, tạo ra vật liệu tổ hợp có hoạt tính cao trong xử lý các phân tử màu nhuộm có hại cho môi trường.

- Khảo sát các vật liệu hai thành phần: GO-AgNPs, GO-TNTs và AgNPs-TNTs cung cấp những kết quả quan trọng, làm tiền đề cho sự kết hợp ba thành phần.

- Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu tổ hợp GO-AgNPs-TNTs bằng phản ứng phân hủy màu nhuộm RhB dưới điều kiện chiếu ánh sáng mặt trời tự nhiên, với kết quả thu được là tất cả các mẫu vật liệu tổ hợp, dù ở liều xạ cao hay thấp, đều có hoạt tính quang xúc tác tốt hơn so với các vật liệu thành phần đơn lẻ.

- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu tổ hợp GO-AgNPs-TNTs trên vi khuẩn E. coli, thu được kết quả khả quan: các vật liệu tổ hợp GO-AgNPs-TNTs bộc lộ khả năng kháng khuẩn rất tốt, cao hơn so với từng vật liệu riêng rẽ.

- Khảo sát tác động của vật liệu tổ hợp GO-AgNPs-TNTs trong bảo quản nông sản sau thu hoạch thông qua thử nghiệm trên quả nho xanh Việt Nam. Kết quả cho thấy vật liệu tổ hợp GO-AgNPs-TNTs có tác động vào quá trình phát triển của vi sinh vật (nấm men và nấm mốc) gây hại trên quả nho.

Điểm mới của đề tài là đề xuất được một loại vật liệu tổ hợp có hoạt tính quang xúc tác và khả năng kháng khuẩn tốt, đáp ứng yêu cầu loại bỏ các chất gây ô nhiễm và các vi khuẩn có hại trong nguồn nước tự nhiên, được tổng hợp bằng một phương pháp vật lý đơn giản, kiểm soát được, ít hao tốn các hóa chất độc hại với môi trường.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18796/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)