Không nằm ngoài xu hướng chung của thế giới, vật liệu chấm lượng tử mà đặc biệt là GQDs đã và đang nhận được sự quan tâm, chú ý của các nhà khoa học trong nước. Các công trình nghiên cứu đã được công bố chủ yếu tập trung vào: - Nghiên cứu chế tạo GQDs hợp kim bán dẫn ứng dụng trong xử lý quang, chế
tạo pin nhiên liệu;
- Chế tạo GQDs ứng dụng trong pin mặt trời
Nguyễn Thị Tố Nhi và cộng sự [109] đã tổng hợp thành công QDs-PbS bằng phương pháp hóa học và ứng dụng làm chất nhạy quang gắn kết lên màng điện cực anot quang TiO2 bằng phương pháp ngâm tẩm hóa học. Pin mặt trời được chế tạo bằng cách ghép màng điện cực PbS/TiO2 trên đế thủy tinh dẫn điện trong suốt (FTO) với điện cực đối, điện cực đối được chế tạo bằng cách phủ một lớp màng mỏng Pt lên bề mặt FTO, dung dịch điện ly được sử dụng là dung dịch Iot. Kết quả cho thấy pin có hệ số lấp đầy và hiệu suất tương ứng là 56 % và 0,016 %.
40
Hoàng Thị Thu và cộng sự [110] đã tổng hợp thành công vật liệu GQDs trên cơ sở phương pháp Hummer cải tiến kết hợp khử NH3. Các hạt GQDs tổng hợp được có đường kính trung bình khoảng 6 nm, được ứng dụng làm lớp truyền lỗ trống trong pin mặt trời hữu cơ, tăng hiệu suất lượng tử của pin mặt trời. Trong nghiên cứu này, GQDs được tổng hợp bằng phương pháp đơn giản, tiền chất thân thiện với môi trường, sản phẩm thu được có thể cô cạn dưới dạng bột và hòa tan tốt trong các dung môi phân cực.
Lâm Minh Long [111] đã thực hiện đề tài luận án tiến sĩ ngành vật liệu và linh kiện nano với nội dung nghiên cứu cấu trúc, tính chất điện và nhạy khí của vật liệu nano compozit graphen. Trong nghiên cứu này, tác giả đã nghiên cứu và chế tạo thành công GQDs trên cơ sở phương pháp Hummer cải tiến đi từ nguồn nguyên liệu graphit. GQDs được thẩm tách bằng màng thẩm tách < 2000 Da trong 24 giờ, sau đó kết hợp GQDs với poly(3,4-ethyelendioxythiophene) để chế tạo màng hút ẩm có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, bào tử nấm mốc hoặcdùng trong các loại cảm biến. Kết quả của luận án đã mở ra hướng nghiên cứu ứng dụng GQDs vào trong các vi mạch tích hợp thông minh chứa các cảm biến đa chức năng siêu nhỏ, phục vụ giám sát ô nhiễm khí độc trong môi trường, phát hiện độc tố trong thực phẩm và virus gây bệnh nan y trong cơ thể con người.
Nguyễn Hải Yến [112] và cộng sự nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng GQDs bằng phương pháp từ dưới lên sử dụng kỹ thuật nhiệt phân kết hợp với thủy nhiệt và vi sóng, đi từ tiền chất axit citric, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của 1 vài yếu tố tới đặc tính GQDs. Cụ thể, nhiệt phân axit citric ở 200°C trong 30 phút, kết hợp với tổng hợp thủy nhiệt trong dung dịch NaOH ở 160°C với thời gian 4h. Kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ axit citric và thời gian nhiệt phân tăng tuyến tính với bước sóng cực đại phổ PL thu được. Ngoài ra, pH cũng ảnh hưởng lớn đến cường độ phổ PL cũng như phổ hấp thụ.
41
Từ năm 2012, nhóm nghiên cứu tại PTNTĐ [113-119] dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Vũ Thị Thu Hà đã bắt đầu thực hiện định hướng chiến lược về phát triển công nghệ chế tạo và ứng dụng vật liệu nano, xúc tác điện hóa Pt/rGO biến tính trong pin nhiên liệu sử dụng alcohol trực tiếp.
Năm 2016, PTNTĐ tiếp tục nghiên cứu chế tạo xúc tác điện hóa trên cơ sở kim loại quí mang trên chất mang graphen, ứng dụng cho phản ứng oxi hóa điện hóa etanol và đạt được những kết quả khả quan. Các nghiên cứu đã được công bố trên các tạp chí chuyên ngành trong nước và quốc tế. Trong số hàng loạt chất xúc tác đã được nghiên cứu, các chất xúc tác trên cơ sở Pt-Al-Si/rGO, Pd-Al- Si/rGO tương ứng là các chất xúc tác có hiệu quả cao cho quá trình oxi hóa điện hóa của etanol và metanol. Các kết quả có thể tóm tắt được như sau:
- Đã xây dựng qui trình và điều chế được các xúc tác trên cơ sở Pt/rGO biến tính có hoạt tính cao trong quá trình oxi hóa điện hóa etanol. Xúc tác có độ bền tương đối tốt khi độ suy giảm cường độ dòng thế tuần hoàn trong môi trường axit giảm 55 % sau 1200 chu kỳ quét và giảm 49 % sau 300 chu kỳ quét trong môi trường kiềm.
- Đã chế tạo được mô hình pin DEFC, sử dụng xúc tác trên cơ sở Pt/rGO biến tính, với mật độ phủ Pt là 4 mg.cm-2, kích thước điện cực 7 cm x 7 cm, có công suất tương đương nhau, đạt giá trị 76 mW; có hiệu suất chuyển hóa hóa năng thành điện năng đạt 10 %;
Từ năm 2018 đến nay, PTNTĐ tiếp tục tiến hành các đề tài, dự án khoa học công nghệ về các loại vật liệu graphen như: graphen arogel, GQDs, graphen ít lớp, vật liệu xúc tác điện hóa và mực xúc tác trên các chất mang này, ứng dụng trong DEFC và DMFC. Các kết quả bước đầu cho thấy, xúc tác có hoạt tính cao hoặc rất cao trong MOR và EOR trong cả hai môi trường kiềm và axit.
42