Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite trên cơ sở hợp chất khung cơ kim và ống nano carbon để chế tạo sensor điện hóa phân tích Bisphenol A và Paracetamol

Ô nhiễm môi trường nước do các hợp chất phenolic gây ra những hậu quả nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và cân bằng sinh thái. Các hợp chất này có tác động cấp tính và mãn tính lên cơ thể con người, với các triệu chứng từ khó thở, suy cơ, hôn mê đến các rối loạn chức năng hệ tiêu hóa, thần kinh, tuần hoàn, gan và thận khi phơi nhiễm lâu dài. Phenolic đã được liệt kê là chất gây ô nhiễm cần lưu ý bởi các tổ chức môi trường quốc tế như EPA và NPRI, với nồng độ giới hạn được quy định chặt chẽ trong môi trường nước mặt. Mức độ độc hại cao của chúng (9-25 mg/L) nhấn mạnh sự cần thiết cấp bách trong việc phát triển các phương pháp và công cụ phân tích nhanh, hiệu quả để phát hiện các hợp chất phenolic.

Luận án này hướng đến đối tượng là các nhà khoa học, nghiên cứu sinh, giảng viên và sinh viên chuyên ngành hóa học vật liệu, hóa lý, hóa phân tích, khoa học môi trường và công nghệ nano, những người quan tâm đến việc phát triển vật liệu mới và ứng dụng chúng trong lĩnh vực cảm biến điện hóa để giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường.

Luận án này tập trung vào việc tổng hợp và ứng dụng các vật liệu composite tiên tiến để chế tạo cảm biến điện hóa nhằm phát hiện nhanh chóng và nhạy bén các hợp chất phenolic như Bisphenol A (BPA) và Paracetamol (PA) trong môi trường nước. Mục tiêu chính là tổng hợp thành công các vật liệu composite mới trên cơ sở vật liệu khung cơ kim (MOF) chứa các kim loại như Zr, Cu, Fe, Ni và ống nano carbon (CNT) bằng các phương pháp nhiệt dung môi và điện hóa. Nội dung nghiên cứu bao gồm việc khảo sát chi tiết đặc trưng cấu trúc, hình thái học và tính chất điện hóa của các vật liệu tổng hợp thông qua nhiều kỹ thuật phân tích hiện đại như Nhiễu xạ tia X (XRD), Phổ hồng ngoại (FT-IR), Hiển vi điện tử quét (SEM), Quang điện tử tia X (XPS), Tán xạ năng lượng tia X (EDX), Đo đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitrogen (BET), Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), Phổ tổng trở (EIS), Quét thế tuần hoàn (CV) và Von-ampe xung vi phân (DPV). Sau đó, các vật liệu composite này được ứng dụng để biến tính điện cực than thủy tinh (GCE) nhằm phát triển các cảm biến điện hóa có khả năng phân tích nhanh BPA và PA trong nước. Đề tài mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, không chỉ thành công trong việc tổng hợp các vật liệu MOF đơn kim loại và lưỡng kim mới với khả năng tăng cường hấp phụ và xúc tác quá trình oxi hóa điện hóa các hợp chất phenolic, mà còn góp phần phát triển các cảm biến điện hóa tiên tiến với độ nhạy và tính chọn lọc vượt trội. Đồng thời, luận án cũng đề xuất cơ chế hấp phụ và oxi hóa điện hóa của các hợp chất phenolic trên bề mặt điện cực biến tính, mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực phân tích môi trường.