USTH CÓ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐƯỢC CÔNG BỐ TRÊN TẠP CHÍ “NATURE MATERIALS”

Thứ hai - 14/03/2016 20:42

Rất nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đang tập trung nghiên cứu cách điều chế nhiên liệu sạch H2 từ nước và năng lượng mặt trời. Một trong những khó khăn là xác định các loại vật liệu rẻ tiền, hiệu quả cao thay thế các xúc tác đắt tiền và hiếm như Pt (bạch kim). Molybden sulfide (a-MoSx) là một vật liệu hứa hẹn và đang thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học. Nhóm nghiên cứu của TS. Trần Đình Phong tại Khoa Khoa học vật liệu tiên tiến và Công nghệ nano, Trường Đại học và Công nghệ Hà Nội (Đại học Việt Pháp, USTH) cùng với các nhà nghiên cứu tại Pháp, Singapore và Nhật Bản đã thành công trong việc xác định đầy đủ cấu trúc và cơ chế hoạt động của loại vật liệu này. Điều này mở ra triển vọng nghiên cứu biến tính vật liệu này làm tăng hiệu quả xúc tác hoặc thiết kế các vật liệu mới ưu việt hơn. Kết quả này đã được công bố trên Tạp chí Nature Materials, tạp chí số 1 thế giới về khoa học vật liệu với chỉ số ảnh hưởng 36,5. Ngày 14 tháng 3 vừa qua, nhóm nghiên cứu của TS. Trần Đình Phong tại Khoa Khoa học vật liệu tiên tiến và Công nghệ Nano, Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (Đại học Việt Pháp, USTH) công bố một kết quả nghiên cứu quan trọng trên tạp chí khoa học số một thế giới về khoa học vật liệu: Natural Materials (http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4588.html). Trong nghiên cứu này, lần đầu tiên cấu trúc và cơ chế hoạt động của molybden sulfide vô định hình, một loại vật liệu dễ chế tạo, rẻ tiền và có thể thay thế xúc tác kim loại hiếm Pt (bạch kim) cho phản ứng điều chế nhiên liệu sạch H2 từ nước đã được chứng minh một cách hoàn chỉnh (hình vẽ).
Phong Nature 1024x554
Cấu trúc của Molybden sulfide vô định hình. Vật liệu này là một polymer vô cơ hình thành từ các monomer [Mo3S13]2- thông qua chia sẻ các cầu disulfide (S-S)2-. Trong nước, các cầu disulfide (S-S)2- tự do không chia sẻ bị loại bỏ tạo thành các trung tâm xúc tác Mo cho phản ứng tạo H2. Thực tế, nghiên cứu chuyển hóa năng lượng mặt trời thành H2, một nhiên liệu sạch dùng trong pin nhiên liệu, đang thu hút rất nhiều sự quan tâm và đầu tư trên thế giới. Các nhà khoa học đang cố gắng copy quá trình tổng hợp quang hóa tự nhiên để thiết kế các lá xanh nhân tạo: những thiết bị rẻ tiền có thể chuyển hóa năng lượng mặt trời và nước thành H2 (2H2O ® 2H2 + O2). Để đạt được mục đích đó, tìm kiếm các chất xúc tác hiệu quả cho phản ứng oxi hóa nước thành O2 và khử nước thành H2 là rất cấp bách. Hiện nay, xúc tác tốt nhất cho phản ứng khử nước thành H2 vẫn là Pt (bạch kim), một kim loại cực kì quí hiếm. Trong số các xúc tác hứa hẹn có thể thay thế Pt, molybden sulfide vô định hình, thường được viết tắt là a-MoSx, là một ứng viên thu hút rất nhiều sự quan tâm nghiên cứu. a-MoSx có thể được chế tạo dễ dàng với lượng lớn và dễ sử dụng. Đặc biệt, hoạt tính xúc tác của a-MoSx cao hơn nhiều so với tinh thể c-MoS2 một vật liệu cũng được nghiên cứu rất nhiều trong thời gian gần đây vì cấu trúc đa lớp tương tự graphen của nó. Tuy nhiên, khác với tinh thể c-MoS2, cấu trúc của a-MoSx vô định hình gần đây vẫn còn là một ẩn số. Điều này ngăn cản các nhà khoa học tìm hiểu về cơ chế hoạt động của loại xúc tác tuyệt vời này dẫn tới gặp khó khăn trong việc biến tính nó hay thiết kế các vật liệu mới ưu việt hơn. Bằng các công cụ nghiên cứu phân tích điện hóa, phân tích quang phổ, kính hiển vi điện tử phân giải cao và phân tích hóa học hiện đại, nhóm nghiên cứu của TS. Trần Đình Phong đã chỉ ra rằng a-MoSx là một polymer vô cơ với các monomer là các cluster ba (3) nhân [Mo3S13]2-. Mỗi cluster [Mo3S13]2- chia sẻ hai (2) phối tử disulfide (S-S)2- với hai (2) cluster bên cạnh và giữ một phối tử disulfide (S-S)2- tự do. Trong điều kiện phản ứng xúc tác tách H2 từ nước, phối tử disulfide (S-S)2- tự do bị loại bỏ, tạo ra trung tâm Mo hoạt động. Như vậy, cấu trúc và cách thức hoạt động của a-MoSx hoàn toàn khác với c-MoS2. Cơ chế hoạt động của a-MoSx cũng có thể được liên tưởng tới hoạt động của các enzymes chứa Mo trong tự nhiên như CO-dehydrogenases, formate dehydrogenases. Kết quả vừa công bố là thành quả hợp tác nghiên cứu quốc tế giữa nhóm nghiên cứu của TS. Trần Đình Phong với nhóm của TS. Vincent Artero ở Trung tâm Năng lượng nguyên tử và Năng lượng thay thế Cộng hòa Pháp (CEA-Grenoble), nhóm của GS. Honma ở Đại học Tohoku, Nhật Bản, nhóm của TS. Maylis Orio ở Marseille - Cộng hòa Pháp, nhóm của TS. Sing Yang Chiam ở ASTAR Singapore và nhóm của GS. James Barber ở Đại học Công nghệ Nangyang, Singapore. Đồng tác giả của công trình nghiên cứu còn có hai nhà nghiên cứu trẻ người Việt là TS. Trần Viết Thứ (hiện công tác tại Học viện Kĩ thuật quân sự) và TS. Trương Quang Đức (nghiên cứu sinh sau TS tại Đại học Tohoku, Nhật Bản) Kết quả nghiên cứu quan trọng này sẽ là cơ sở để nhóm nghiên cứu của TS. Trần Đình Phong tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) và các đồng nghiệp thiết kế chế tạo các vật liệu xúc tác mới ưu việt hơn tiến tới thiết kế chế tạo một lá xanh nhân tạo hoàn chỉnh cho việc tách H2 từ nước sử dụng năng lượng mặt trời. Phong D. Tran*, Thu V. Tran, Maylis Orio, Stephane Torelli, Quang Duc Truong, Keiichiro Nayuki, Yoshikazu Sasaki, Sing Yang Chiam, Ren Yi, Itaru Honma, James Barber, Vincent Artero* Coordination polymer structure and revisited hydrogen evolution catalytic mechanism for amorphous molybdenum sulfide Nature Materials. XX Feb 2016 DOI: 10.1038/NMAT4588   Về TS. Trần Đình Phong: Trần Đình Phong (35 tuổi), tốt nghiệp đại học hệ Đào tạo Cử nhân Khoa học Tài năng (K3) ngành Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội năm 2003 và Tiến sĩ ngành Hóa học tại trường Đại học Paris 11, Orsay, Cộng hòa Pháp năm 2007. Từ 2008 đến 2010, TS. Phong làm nghiên cứu sinh sau Tiến sĩ (Postdoc) tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (CNRS) và Trung tâm Năng lượng nguyên tử và Năng lượng thay thế (CEA) Pháp. Từ năm 2011 đến tháng 6 năm 2015, TS. Phong làm việc tại Viện Nghiên cứu Năng lượng thuộc Đại học công nghệ Nanyang, Singapore. Từ tháng 7 năm 2015 đến nay, TS. Phong là Đồng Trưởng khoa, giảng viên tại Khoa Khoa học Vật liệu Tiên tiến và Công nghệ Nano, trường Đại học Khoa học và Công Nghệ Hà Nội (Đại học Việt Pháp, USTH). Hiện nay tại USTH, nhóm nghiên cứu của TS. Phong đang tiến hành các nghiên cứu chế tạo các vật liệu nano ứng dụng cho chuyển hóa năng lượng và xử lí môi trường. TS. Phong là đồng tác giả của 37 bài báo công bố trên các tạp chí quốc tế, trong đó có các tạp chí hàng đầu như Nature Materials, Nature Chemistry, Science, Angewandte Chimie, Energy Environment Sciences, ACS Nano. Đến nay chỉ số trích dẫn của TS. Phong là hơn 1700 và chỉ số H là 18.  Liên hệ: TS. Trần Đình Phong - Khoa Khoa học vật liệu tiên tiến và Công nghệ Nano Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (Đại học Việt Pháp, USTH) Website: http://www.usth.edu.vn/vi/ Email: tran-dinh.phong@usth.edu.vn - ĐT: +84 (0)96 46 021 46 Tải bản MS Word tại đây: USTH-Press-release TRAN DINH PHONG

Chia sẻ: