Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu cấu trúc lỗ xốp của giấy lọc nano trên nền ống nano cacbon

Giấy lọc nano được chế tạo từ ống nano cacbon (CNT) là một trong những vật liệu tiên tiến trong lĩnh vực lọc và xử lý nước. Sự phát triển của cấu trúc lỗ xốp trong giấy lọc nano không chỉ giúp cải thiện khả năng lọc mà còn nâng cao hiệu suất xử lý chất lỏng. Các đặc tính vượt trội của CNT như độ bền hóa học, khả năng hấp phụ và diện tích bề mặt lớn đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ xử lý nước đến các ứng dụng trong công nghệ nano. Theo nghiên cứu, việc kiểm soát kích thước lỗ xốp trong giấy lọc là yếu tố quyết định đến khả năng lọc của màng, cho phép chỉ những chất có kích thước phù hợp đi qua. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển giấy lọc nano từ ống nano cacbon là một chủ đề nghiên cứu quan trọng, với tiềm năng ứng dụng cao trong thực tiễn.

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phủ màng điện di để chế tạo giấy lọc nano từ ống nano cacbon. Phương pháp này cho phép điều chỉnh các thông số phủ, từ đó kiểm soát kích thước lỗ xốp trên bề mặt màng. Cụ thể, quá trình điều hướng các ống nano cacbon bằng đường sức điện trường trật tự giúp tạo ra các sợi CNT được sắp xếp theo trật tự, từ đó hình thành hệ thống kênh dẫn dày đặc. Kết quả thu được từ phương pháp tổng trở điện hóa cho thấy sự thay đổi của kích thước lỗ xốp trên bề mặt màng theo thời gian và cường độ điện trường. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khả năng hấp phụ của CNT và các nhóm carboxyl -COOH trên bề mặt giúp màng có khả năng giữ lại các ion và tạp chất trong dung dịch một cách hiệu quả. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất lọc mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các công nghệ lọc hiện đại.

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng kích thước lỗ xốp trên bề mặt màng giảm dần theo thời gian phủ và cường độ điện trường. Các hình ảnh từ kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy sự phân bố đồng đều của các ống CNT trên bề mặt màng, cùng với sự gia tăng bán kính lát cắt dọc theo độ sâu lỗ xốp. Điều này chứng tỏ rằng đã tạo ra hệ thống kênh dẫn dày đặc bên trong cấu trúc màng. Phương pháp nghiên cứu đã đề xuất một cách tiếp cận mới trong việc đánh giá hình thái lỗ xốp, dễ áp dụng ở quy mô phòng thí nghiệm. Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc ứng dụng hóa học nano trong chế tạo giấy lọc có thể mở rộng khả năng ứng dụng của sản phẩm trong xử lý nước và các lĩnh vực khác, như lọc khí và điện cực trong pin.

Nghiên cứu về cấu trúc lỗ xốp của giấy lọc nano từ ống nano cacbon không chỉ có giá trị trong lĩnh vực khoa học mà còn mang lại ứng dụng thực tiễn cao. Với khả năng lọc hiệu quả, giấy lọc này có thể được ứng dụng trong xử lý nước, bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng cuộc sống. Hơn nữa, việc phát triển công nghệ lọc nước từ CNT có thể giúp giải quyết vấn đề thiếu nước sạch ở nhiều khu vực trên thế giới. Nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các sản phẩm lọc khác, từ đó góp phần vào sự phát triển bền vững và bảo vệ môi trường. Từ những kết quả đạt được, có thể khẳng định rằng nghiên cứu này có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng vào thực tiễn và thúc đẩy các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực vật liệu nano.