Ngày 13/6, tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, nghiên cứu sinh (NCS) Trần Phương Dung, ngành Hóa lý thuyết và hóa lý, khóa đào tạo năm 2020, đã bảo vệ luận án tiến sĩ với đề tài “Nghiên cứu phản ứng khử oxy trên xúc tác metalloporphyrin bằng phương pháp tính toán” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Đỗ Ngọc Sơn (Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM) và PGS.TS. Phạm Trần Nguyên Nguyên (Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM).
Tại buổi bảo vệ, NCS Trần Phương Dung đã trình bày các kết quả nghiên cứu về hoạt tính xúc tác của hệ vật liệu metalloporphyrin và hệ xúc tác dị thể metalloporphyrin trên vật liệu hỗ trợ hai chiều MoS₂ đối với phản ứng khử oxy (ORR). Đây là phản ứng quan trọng trong các quá trình chuyển hóa năng lượng, đặc biệt trong lĩnh vực phát triển vật liệu xúc tác cho pin nhiên liệu và các hệ năng lượng sạch.
Để thực hiện nghiên cứu, NCS đã sử dụng phương pháp mô phỏng hóa học tính toán dựa trên lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT), kết hợp với mô hình nhiệt động học nhằm khảo sát sự thay đổi cấu trúc điện tử, quá trình chuyển điện tích và cơ chế năng lượng của các bước phản ứng ở cấp độ nguyên tử.
Luận án tập trung vào ba hướng nghiên cứu chính. Thứ nhất, nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các nhóm chức (methyl, amino, carboxyl) được thay thế tại vị trí meso của vòng sắt porphyrin, qua đó làm rõ vai trò của các nhóm thế trong việc điều chỉnh sự phân bố điện tích quanh tâm kim loại hoạt động Fe và ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của vật liệu.
Thứ hai, nghiên cứu đánh giá hệ xúc tác dị chất MeTMP/MoS₂ (Me = Fe, Co, Ni), trong đó kết quả tính toán cho thấy sự tương tác giữa lớp porphyrin và vật liệu hỗ trợ MoS₂ có thể cải thiện đặc tính xúc tác. Hệ xúc tác chứa Co được xác định có tiềm năng cao trong phản ứng ORR nhờ khả năng giảm năng lượng hoạt hóa và hạn chế phản ứng cạnh tranh tạo hydro (HER).
Thứ ba, luận án khảo sát ảnh hưởng của việc pha tạp các dị nguyên tử (B, P, S, Co) tại vùng trung tâm xúc tác CoTMP/MoS₂. Kết quả cho thấy quá trình pha tạp một số nguyên tố như B và P có khả năng điều chỉnh năng lượng phản ứng, góp phần nâng cao tính chọn lọc của vật liệu xúc tác theo các hướng phản ứng mong muốn.
Các kết quả của luận án góp phần bổ sung cơ sở lý thuyết trong nghiên cứu cơ chế phản ứng trên bề mặt vật liệu xúc tác bằng phương pháp hóa học tính toán. Đồng thời, nghiên cứu cung cấp những thông tin có giá trị cho việc định hướng thiết kế và phát triển vật liệu xúc tác khử oxy dựa trên nền tảng metalloporphyrin phục vụ các ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng sạch.
Hội đồng nhận định luận án có cơ sở khoa học, phương pháp nghiên cứu phù hợp, đồng thời có giá trị tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực liên quan và đề nghị công nhận học vị Tiến sĩ Hóa học cho nghiên cứu sinh Trần Phương Dung.
