Sáng 16/10, tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, nghiên cứu sinh 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”. Luận án do PGS. TS. Phạm Văn Việt và PGS. TS. Lê Tiến Khoa hướng dẫn khoa học.

Luận án tập trung nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp có khả năng hấp phụ và quang xúc tác nhằm loại bỏ các hợp chất kháng sinh trong nước. Nghiên cứu hướng đến xây dựng quy trình hoạt hóa diatomite thô, tổng hợp WO₃ pha tạp sắt bằng phương pháp thủy nhiệt và cố định vật liệu xúc tác trên bề mặt diatomite.

Trên cơ sở đó, nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng của quá trình pha tạp sắt (Fe) đến cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của WO₃. Kết quả cho thấy, việc pha tạp sắt có thể cải thiện độ kết tinh, mở rộng khả năng hấp thụ bức xạ thông qua sự thay đổi năng lượng vùng cấm, đồng thời góp phần tăng mật độ hạt tải điện và hạn chế sự tái hợp của các cặp electron – lỗ trống quang sinh. Những đặc điểm này góp phần nâng cao hiệu quả quang xúc tác của vật liệu.

Một kết quả đáng chú ý của luận án là xác định được hiệu ứng kết hợp giữa khả năng hấp phụ của diatomite và hoạt tính quang xúc tác của WO₃ pha tạp sắt, đặc biệt khi sử dụng thêm H₂O₂. Với thành phần vật liệu tối ưu được khảo sát, gồm 10% khối lượng vật liệu 7% Fe₃ trên nền diatomite, hệ vật liệu có khả năng loại bỏ 57,1% tetracycline khỏi dung dịch sau 180 phút xử lý.

Bên cạnh hiệu quả loại bỏ kháng sinh, nghiên cứu còn đánh giá sự thay đổi hàm lượng carbon hữu cơ tổng (TOC) và hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch sau xử lý. Các kết quả cho thấy hàm lượng carbon hữu cơ tổng giảm, đồng thời hoạt tính kháng khuẩn suy yếu, thể hiện qua sự thu hẹp vòng kháng khuẩn. Đây là những chỉ dấu quan trọng để đánh giá quá trình phân hủy kháng sinh và sự thay đổi đặc tính của các chất còn lại sau xử lý.

Luận án cũng đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm nâng cao khả năng ứng dụng của vật liệu trong thực tiễn, bao gồm thử nghiệm vật liệu 10% WF7-D kết hợp H₂O₂ trong hệ thống xử lý nước thải thực tế; tối ưu hóa quy trình điều chế để cải thiện độ bền và duy trì hiệu suất xử lý; đồng thời chuẩn hóa quy trình tổng hợp ở quy mô lớn.

Các kết quả nghiên cứu góp phần bổ sung cơ sở khoa học cho việc phát triển vật liệu hấp phụ – quang xúc tác ứng dụng trong xử lý nước ô nhiễm kháng sinh. Hướng nghiên cứu này mở ra triển vọng phát triển các giải pháp vật liệu phục vụ xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong môi trường nước, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ tài nguyên nước.