Ngày 27/10, tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, đã diễn ra buổi báo cáo nghiệm thu đề tài nghiên cứu chế tạo vật liệu carbon xốp nguồn gốc sinh khối (carbon aerogel) từ ba loại phụ phẩm nông nghiệp phổ biến tại Việt Nam gồm bã mía, lõi ngô và thân đậu phộng. Đề tài mang lại nhiều kết quả khoa học nổi bật, mở ra hướng đi mới trong việc tận dụng nguồn phụ phẩm dồi dào để phát triển các vật liệu điện cực chi phí thấp, thân thiện môi trường cho các công nghệ điện hóa tiên tiến.
Đề tài tập trung vào việc nghiên cứu, chế tạo vật liệu carbon aerogel từ ba loại phụ phẩm nông nghiệp rất phổ biến tại Việt Nam bao gồm bã mía, lõi ngô và thân đậu phộng. Trong quá trình thực hiện, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thu hồi thành công cellulose từ cả ba nguồn sinh khối này với độ tinh khiết đạt 90–99%. Lượng cellulose này sau đó được chuyển hóa thành dạng cellulose aerogel có độ xốp cao lên tới 84–93%. Thông qua quá trình than hóa, pha tạp N/S bằng urea/thiourea và biến tính với các hạt nano kim loại (như Ni, Co, Cu, Au kích thước 30–100 nm) cùng nhiều loại oxide kim loại (TiO₂, CuO, ZnO, NiFe₂O₄), vật liệu carbon aerogel thu được đạt diện tích bề mặt riêng rất lớn (454–1003 m²/g), tạo nền tảng vững chắc cho nhiều hướng ứng dụng điện hóa khác nhau.
Trên cơ sở các vật liệu mới này, nhóm nghiên cứu đã chế tạo điện cực carbon xốp sử dụng chất kết dính PVA/GA có khả năng thấm ướt cao, đem lại hiệu suất vượt trội trong các phản ứng xúc tác điện hóa. Cụ thể, điện cực mang nano Ni và Co thể hiện hoạt tính tốt đối với phản ứng sinh hydrogen (HER), cho độ ổn định cao qua 12 chu kỳ quét LSV và tiếp tục duy trì 80% hoạt tính sau 12 giờ đo. Đối với phản ứng khử CO₂ (CO₂RR), điện cực đồng biến tính ZnO và Cu giúp cải thiện đáng kể hoạt tính với quá thế đạt −349 mV. Đặc biệt, vật liệu còn cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong việc thu giữ CO₂ từ không khí thông qua công nghệ khử ion điện dung (CDI); trong đó, điện cực carbon mang CuO đạt dung lượng hấp phụ NaHCO₃ cực đại lên đến 71,9 mg/g.
Bên cạnh các ứng dụng trong chuyển hóa và lưu trữ, carbon sinh khối còn chứng tỏ hiệu quả ấn tượng trong lĩnh vực cảm biến điện hóa. Điện cực Ni@NiO/carbon aerogel cho tín hiệu phát hiện glucose ổn định, tuyến tính và có độ chọn lọc tốt với các chất gây nhiễu; trong khi điện cực mang nano vàng (Au/CA) cho phép phát hiện đồng thời dopamine và acid uric, cũng như phát hiện hydroquinone ở nồng độ cực thấp.
Về các sản phẩm khoa học và công nghệ, đề tài đã hoàn thành 04 báo cáo khoa học (sản phẩm dạng mềm) và 03 nhóm vật liệu carbon sinh khối chức năng (sản phẩm dạng cứng). Những kết quả nghiên cứu đột phá này đã được công bố trên 04 bài báo thuộc danh mục WoS/Scopus, bao gồm 03 bài báo thuộc nhóm Q1 uy tín (Chemosphere, Materials Research Bulletin, Ceramics International) và 01 bài báo thuộc nhóm Q2 (Journal of Chemical Technology & Biotechnology).
Không chỉ dừng lại ở các giá trị học thuật và ứng dụng, đề tài còn đóng góp tích cực vào công tác đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao của nhà trường. Cụ thể, nghiên cứu đã hỗ trợ đào tạo 01 nghiên cứu sinh, 04 học viên cao học đã bảo vệ thành công luận văn thạc sĩ, cùng với 11 cử nhân Hóa học và 04 kỹ sư Công nghệ kỹ thuật hóa học.