Tiến sĩ Trần Đình Phong (Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội, USTH) và đồng nghiệp đã tìm ra cấu trúc, cơ chế hoạt động của molybden sulfide vô định hình, một xúc tác có thể thay thế cho vật liệu đắt tiền là bạch kim trong phản ứng điều chế nhiên liệu sạch hydro (H2) từ nước. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí số một thế giới về khoa học vật liệu Natural Materials.
Tiến sĩ Trần Đình Phong. Ảnh: usth.
Bạch kim là vật liệu quý hiếm và đắt tiền, từ lâu giới khoa học mong muốn thiết kế các vật liệu rẻ tiền để chuyển hóa năng lượng mặt trời và nước thành H2 - nhiên liệu sạch dùng trong pin nhiên liệu. Để làm điều này, các nhà khoa học đã tìm kiếm chất xúc tác cho phản ứng oxy hóa nước thành oxy (O2) và khử nước thành H2.
Một trong các chất xúc tác đó là molybden sulfide vô định hình. Nhưng cấu trúc của nó vẫn là bí ẩn, ngăn cản việc tìm hiểu cơ chế hoạt động của chất xúc tác và việc thiết kế vật liệu mới có nhiều ưu việt trở nên khó khăn. Từ cuối năm 2012, tiến sĩ Phong đã phát hiện ra những điều không đồng nhất trong nhiều nghiên cứu trước đó, nên anh bắt tay vào việc tìm hiểu cấu trúc của molybden sulfide.
Sau 3 năm nghiên cứu với sự hợp tác của đồng nghiệp quốc tế, sử dụng các công cụ phân tích điện hóa, phân tích quang phổ, kính hiển vi điện tử phân giải cao và phân tích hóa học hiện đại, lần đầu tiên nhóm của tiến sĩ Phong tìm ra cấu trúc và cơ chế hoạt động của molybden sulfide vô định hình trong phản ứng điều chế nhiên liệu sạch H2 từ nước.
"Molybden sulfide vô định hình là chất xúc tác rất tốt nhưng rất nhạy cảm nên nếu để điều kiện phân tích không đúng thì sẽ nhanh chóng chuyển sang vật liệu khác bền hơn nhưng ít hiệu quả hơn", tiến sĩ Phong nói và cho biết kết quả này là cơ sở quan trọng để anh cùng 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.
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.
Tiến sĩ Trần Đình Phong 35 tuổi, tốt nghiệp Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội năm 2003 và tiến sĩ ngành Hóa học tại Đại học Paris 11, Orsay, Cộng hòa Pháp năm 2007. Từ 2008 đến 2010, tiến sĩ Phong làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ 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 6/2015, anh làm việc tại Viện nghiên cứu năng lượng thuộc Đại học công nghệ Nanyang, Singapore. Từ tháng 7/2015 đến nay, anh là đồng Trưởng khoa, giảng viên tại khoa Khoa học vật liệu tiên tiến và công nghệ Nano, Đại học Khoa học và Công Nghệ Hà Nội (USTH).
"Về nước tôi có phòng thí nghiệm của riêng mình, cùng với quyết tâm của bản thân, tôi tự tin rằng chúng tôi sẽ có nghiên cứu cạnh tranh với các nước trong khu vực dù mất nhiều thời gian. Làm việc cẩn thận và đam mê sẽ giúp chúng ta thành công", tiến sĩ Phong nói về lý do trở về Việt Nam.
Nhóm của anh đang thực hiện các nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ứng dụng cho chuyển hóa năng lượng và xử lý môi trường.
Phạm Hương