Ngày 28/3, tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, đề tài khoa học và công nghệ cấp ĐHQG-HCM do PGS.TS. Huỳnh Lê Thanh Nguyên – giảng viên Khoa Vật lý – Vật lý Kỹ thuật – làm chủ nhiệm, đã được Hội đồng tổ chức phiên họp nghiệm thu và đánh giá kết quả thực hiện. Đề tài được ghi nhận có giá trị học thuật cao và tiềm năng ứng dụng rõ nét trong lĩnh vực xử lý nước sạch, đặc biệt là công nghệ khử mặn HCDI (Hybrid Capacitive Deionization).
Đề tài “Tổng hợp các hệ vật liệu nanocomposite từ oxide kim loại (MnO₂ và TiO₂) và nano carbon (CNT, Graphene) làm điện cực cathode lai cho thiết bị khử mặn hiệu năng cao theo công nghệ HCDI” (mã số B2023-18-07) do Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM chủ trì, được triển khai trong giai đoạn từ tháng 02/2023 đến tháng 02/2025, với tổng kinh phí 820 triệu đồng.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và phát triển các vật liệu điện cực tiên tiến ứng dụng trong công nghệ khử mặn hiệu suất cao, góp phần giải quyết bài toán thiếu hụt nước sạch – một trong những thách thức cấp bách hiện nay.
Định hướng và phương pháp nghiên cứu
Nhóm nghiên cứu đã tập trung phát triển các hệ vật liệu nano composite tiên tiến, tổng hợp từ oxide kim loại (MnO₂, TiO₂) kết hợp với các dạng nano carbon (CNTs, graphene). Đây là nền tảng để chế tạo điện cực cathode lai cho thiết bị khử mặn HCDI.
Các vật liệu này được tối ưu hóa thông qua việc lựa chọn các hệ MnO₂@C và TiO₂@C để tổng hợp điện cực. Các phương pháp tổng hợp như thủy nhiệt, sol-gel và phủ nano carbon bằng siêu âm được áp dụng nhằm kiểm soát cấu trúc vi mô, tối ưu hiệu suất hấp phụ ion. Mô hình thiết bị HCDI thử nghiệm đã được xây dựng và vận hành tại phòng thí nghiệm.
Kết quả nghiên cứu và đóng góp học thuật
Một trong những kết quả nổi bật là vật liệu điện cực α-MnO₂/CNTs do nhóm nghiên cứu phát triển, đạt hiệu suất hấp phụ muối lên đến xấp xỉ 40 mg/g, tiệm cận hoặc vượt qua nhiều kết quả công bố gần đây. Nhóm cũng thành công trong việc chế tạo các hệ vật liệu MnO₂@C và TiO₂@C, tích hợp vào màng điện cực khử mặn trong thiết bị HCDI.
Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên nhiều tạp chí khoa học quốc tế uy tín, bao gồm một bài báo Q1 (Desalination), hai bài báo Q2 (Journal of Solid State Electrochemistry và Adsorption), cùng với một số công bố khác trong và ngoài nước. Những thành tựu này đã khẳng định giá trị học thuật của đề tài và góp phần vào việc nâng cao vị thế của Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM trong lĩnh vực Khoa học tự nhiên, Công nghệ và Kỹ thuật.
Bên cạnh các thành tựu chuyên môn, đề tài còn đóng góp đáng kể vào công tác đào tạo và phát triển nguồn nhân lực nghiên cứu trẻ, thông qua việc đào tạo 1 thạc sĩ và hướng dẫn 5 sinh viên thực hiện khóa luận tốt nghiệp theo định hướng nghiên cứu của đề tài.
Triển vọng ứng dụng và phát triển
Kết quả nghiên cứu mở ra nhiều triển vọng ứng dụng thực tiễn, đặc biệt tại các khu vực chịu xâm nhập mặn, vùng ven biển và trong nông nghiệp công nghệ cao. Công nghệ HCDI sử dụng điện cực từ vật liệu mới phát triển có ưu điểm tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí, thân thiện với môi trường và dễ dàng mở rộng quy mô.
Nghiên cứu này là nền tảng quan trọng cho chuyển giao công nghệ, thúc đẩy hợp tác giữa nhà trường, doanh nghiệp và địa phương trong lĩnh vực tài nguyên – môi trường. Đồng thời, nó có thể là cơ sở tham khảo cho các chương trình xử lý nước tại các khu vực thiếu nước hoặc bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu, góp phần vào chiến lược quốc gia về an ninh tài nguyên nước và phát triển bền vững.
Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, trong khuôn khổ định hướng chiến lược của Đại học Quốc gia TP.HCM, tiếp tục phát huy thế mạnh nghiên cứu, đổi mới sáng tạo và chuyển giao công nghệ vào thực tiễn.