Sáng 16/10, tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, NCS. Nguyễn Thế Luân đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ ngành Khoa học vật liệu với đề tài “Nghiên cứu chế tạo và đánh giá khả năng quang xúc tác loại bỏ hợp chất kháng sinh trong nước của vật liệu WO3 pha tạp sắt trên nền diatomite”, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Phạm Văn Việt và PGS. TS. Lê Tiến Khoa.
Luận án được thực hiện nhằm phát triển các phương pháp chế tạo vật liệu hấp phụ – quang xúc tác ứng dụng trong loại bỏ kháng sinh trong nước. Trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng quy trình đơn giản nhằm hoạt hóa diatomite thô, tổng hợp WO3 pha tạp sắt bằng phương pháp thủy nhiệt và cố định pha xúc tác lên bề mặt diatomite.
Để đạt được mục tiêu này, nghiên cứu đã đi sâu làm sáng tỏ cơ chế thúc đẩy tăng cường hoạt tính quang xúc tác thông qua việc pha tạp sắt (Fe) vào cấu trúc WO3. Quá trình này tạo ra các hiệu ứng đồng thời như tăng độ tinh thể hóa, mở rộng vùng hấp thu bức xạ (thu hẹp năng lượng vùng cấm), tăng mật độ hạt tải và thế oxy hóa của lỗ trống, hạn chế tối đa sự tái hợp của cặp electron – lỗ trống quang sinh.
Một trong những kết quả nổi bật và mang tính đột phá của luận án là chứng minh được hiệu ứng hiệp đồng giữa khả năng hấp phụ vượt trội của diatomite và hoạt tính quang xúc tác của WO3 pha tạp sắt, đặc biệt khi có sự hỗ trợ của H2O2. Kết quả cho thấy, ở tỉ lệ kết hợp tối ưu (chứa 10% khối lượng 7% Fe:WO3), vật liệu tổ hợp có thể loại bỏ 57,1% kháng sinh tetracycline ra khỏi dung dịch sau 180 phút.
Nghiên cứu đồng thời xác định dung dịch tetracycline sau xử lý có giá trị TOC (tổng carbon hữu cơ) giảm và vòng tròn kháng khuẩn nhỏ hơn. Điều này minh chứng cho việc kháng sinh đã bị khoáng hóa hoàn toàn; lượng tetracycline còn lại và các hợp chất trung gian đều có hoạt tính kháng khuẩn suy yếu đáng kể. Đáng chú ý, việc kết hợp WO3 pha tạp sắt cố định trên giá mang diatomite ứng dụng trong loại bỏ kháng sinh là công trình đầu tiên được thực hiện cả trong và ngoài nước.
Bên cạnh các kết quả đạt được, luận án cũng đặt ra những hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm đưa vật liệu vào thực tiễn. Trong đó, các hướng ưu tiên gồm: ứng dụng vật liệu 10% WF7-D cùng H2O2 vào hệ thống xử lý nước thải thực tế; tiếp tục khảo sát tối ưu hóa quá trình điều chế để nâng cao độ bền và ổn định hiệu suất; đồng thời chuẩn hóa quy trình tổng hợp trên quy mô lớn.
Các kết quả của luận án không chỉ góp phần làm phong phú thêm các phương pháp chế tạo vật liệu hấp phụ – quang xúc tác, mà còn cung cấp cơ sở khoa học vững chắc, mở ra hướng đi mới trong việc quản lý, xử lý nguồn nước bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ và kháng sinh trong tương lai.
