CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.2 Tổng quan về polyme Resorcinol-Formaldehyde
1.2.3 Ứng dụng của vật liệu Resorcinol-Formaldehyde
Với nỗ lực nghiên cứu phát triển các kỹ thuật tổng hợp để kiểm sốt đặc tính mao quản, vật liệu RF gel đang được coi là chìa khóa cho các ứng dụng cơng nghệ mới nổi như chất xúc tác-hấp phụ, vật liệu điện cực cho pin và siêu tụ điện.
a. Thiết kế các hệ vật liệu có cấu trúc mao quản
Trong khoa học vật liệu, polyme RF được sử dụng rộng rãi để tổng hợp carbon cấu trúc nano cho các ứng dụng khác nhau. Ví dụ, Fang và cộng sự đã sử dụng chất hoạt động bề mặt CTBA trong quá trình tổng hợp sol-gel để thiết kế hình thái của các hạt RF [25]. Nhóm đã tổng hợp thành công cấu trúc nano carbon core-shell, rỗng và York-shell [25].
b. Vật liệu xúc tác
Từ năm 2015, Zhang và các đồng nghiệp đã công bố khả năng xử lý chất hữu cơ khó phân hủy của RF gel pha tạp nguyên tố N và RF gel trên nền graphene oxide (GRO) [26].
Năm 2019, Shiraishi và các cộng sự người Nhật đã đăng trên tạp chí Nature về khả năng quang xúc tác khử nước tạo H2O2 của polyme RF. Kết quả cho thấy rằng, trong điều kiện tối ưu nhất, RF có khả năng tạo ra lượng H2O2 nhiều gấp
20
đôi lượng H2O2 sinh ra bởi vật liệu g-C3N4/PDI-rGO. Tác giả cũng công bố rằng trong điều kiện và nhiệt độ áp suất cao, thành phần cấu trúc cầu Methine trong sản phẩm tăng, làm cho khả năng quang xúc tác của vật liệu tăng [23].
Dựa trên hoạt động quang xúc tác hấp dẫn của polyme RF, vật liệu này có thể là một ứng cử viên đầy hứa hẹn để sửa đổi Carbon nitride để tạo ra vật liệu composite không chứa kim loại. Sự kết hợp này đã được nghiên cứu bởi Liu và các đồng nghiệp. Tác giả đã tổng hợp thành công các hạt nano carbon từ polyme Resorcinol-Formaldehyde và dẫn xuất nitơ của nó, sau đó gắn các hạt nano carbon lên Graphitic carbon nitride thông qua phương pháp thủy nhiệt đơn giản [27]. DFT được sử dụng để chứng minh rằng các hạt nano RF được hấp phụ vật lý trên bề mặt của vật liệu g-C3N4 bởi lực Van der Waals, và sự kết hợp này có thể làm giảm giá trị năng lượng vùng cấm của vật liệu g-C3N4 ban đầu [27]. Vật liệu tổng hợp Carbon nanosphere / g-C3N4 đã được chứng minh là có khả năng phân hủy Sulfachloropyridazine (SCP), một loại kháng sinh được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp [27]. Điều này cho thấy rằng việc kết hợp các hạt nano carbon RF với vật liệu g-C3N4 sẽ tạo ra một vật liệu quang xúc tác khơng chứa kim loại có thể được sử dụng trong việc xử lý môi trường.
c. Vật liệu trong các thiết bị điện tử
Siêu tụ điện là một trong những linh kiện quan trọng trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo và ngành công nghiệp xe điện. Các vật liệu dựa trên RF gel là những ứng cử viên tiềm năng cho điện cực của các siêu tụ điện do chúng có diện tích bề mặt lớn, độ xốp lớn, có độ dẫn điện cao và giá thành rẻ.
Nhóm nghiên cứu của Kai Zhang và các đồng nghiệp đã tổng hợp thành công vật liệu composite graphene oxide/RF gel ứng dụng làm điện cực cho siêu tụ điện [28]. Một số kết quả nổi bật của nghiên cứu đó như sau: điện dung của vật liệu tăng khi hàm lượng của graphene trong mẫu tăng, tuy nhiên với hàm lượng graphene từ 5% trở lên thì điện dung của vật liệu giảm. Mẫu có hàm lượng graphene là 3% RG3 có diện tích bề mặt và giá trị điện dung tối ưu nhất so với các mẫu còn lại và cao hơn so với graphene đơn thuần, cụ thể diện tích bề mặt là
21
1652 m2.g-1, giá trị điện dung trong dung dịch KOH 397 F.g-1, trong dung dịch H2SO4 316 F.g-1.