Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ô nhiễm môi trường nước, không khí và đất do các kim loại nặng độc hại đang là vấn đề nghiêm trọng đối với hệ sinh thái và sức khỏe con người trên phạm vi toàn cầu. Sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp (luyện kim, sản xuất sơn, hóa chất, pin/ắc quy, khai thác khoáng sản), cùng với sự gia tăng dân số và đô thị hóa, đã giải phóng một lượng lớn kim loại nặng vào các nguồn nước. Khác với các chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng không thể bị phân hủy sinh học, có khả năng tồn lưu lâu dài trong môi trường và tích lũy sinh học qua chuỗi thức ăn, gây ra nhiều bệnh lý nguy hiểm như suy gan, tổn thương thận, rối loạn thần kinh, tổn thương xương (bệnh Itai-itai do ngộ độc Cadmium), hội chứng Wilson (do tích tụ Đồng), và ung thư.

Tại Việt Nam cũng như nhiều khu vực trên thế giới, ô nhiễm kim loại nặng xuất hiện phổ biến ở các vùng cửa sông, ven biển chịu nước thải công nghiệp và các vùng đất phèn (acid sulfate soils). Khi đất phèn bị oxy hóa và có độ pH < 4, các ion hydro giải phóng sẽ hòa tan các khoáng sét, làm giải phóng nồng độ kim loại nặng vượt ngưỡng vào dung dịch nước.

Để xử lý kim loại nặng trong nước, các phương pháp truyền thống như kết tủa hóa học, điện phân, trao đổi ion và hấp phụ đã được áp dụng. Trong đó, phương pháp hấp phụ được đánh giá cao nhờ quy trình đơn giản, thời gian xử lý nhanh, chi phí hợp lý và hiệu quả cao. Gần đây, các vật liệu nano một chiều như ống nano titanat (TNT) và vật liệu carbon hai chiều như oxit graphen (GO), oxit graphen giảm (rGO) thu hút sự chú ý lớn nhờ diện tích bề mặt riêng lớn, cấu trúc xốp và mật độ nhóm chức chứa oxy cao. Đề tài khóa luận "Development of Novel Titanate Nanotubes/ Reduced Graphene Oxide Composite for the Removal of Heavy Metals from Aqueous Solution" của tác giả Vũ Thị Hoài được thực hiện nhằm chế tạo vật liệu lai composite rGO-TNT phục vụ xử lý kim loại nặng trong nước.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể của khóa luận bao gồm:

  1. Phát triển và chế tạo vật liệu nano composite trên nền graphen và ống nano titanat (rGO-TNT) bằng phương pháp thủy nhiệt hỗ trợ vi sóng trong môi trường kiềm.
  2. Tổng hợp vật liệu ống nano titanat (TNT) từ bột tiền chất $TiO_2$ ST-01 và oxit graphen (GO) từ bột than chì tự nhiên bằng phương pháp Hummers cải tiến.
  3. Đặc trưng hóa cấu trúc vi mô, thành phần pha tinh thể và hình thái học của các vật liệu tổng hợp bằng các phương pháp phân tích hiện đại: Nhiễu xạ tia X (XRD), Quang phổ Raman, Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
  4. Khảo sát và đánh giá khả năng hấp phụ ion kim loại nặng $Cu(II)$ trong dung dịch nước của vật liệu composite rGO-TNT so sánh với vật liệu TNT đơn lẻ theo các nồng độ và khoảng thời gian phản ứng khác nhau.

Đối tượng nghiên cứu là vật liệu nano TNT, GO, composite rGO-TNT và quá trình hấp phụ ion $Cu(II)$ trong môi trường nước. Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Y sinh và Khoa học Môi trường (Đại học Quốc gia Thanh Hoa, Đài Loan) phối hợp cùng Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên, hoàn thành vào tháng 01/2015.


Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và nguyên lý vật liệu

  • Ống nano titanat (TNT): Vật liệu cấu trúc nano một chiều (1-D) có công thức tinh thể dạng $Na_xH_{2-x}Ti_3O_7$, sở hữu diện tích bề mặt riêng lớn, cấu trúc dạng lớp và thể tích lỗ xốp cao, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi ion và hấp phụ các cation kim loại nặng.
  • Oxit graphen (GO) và Oxit graphen giảm (rGO): Graphen là vật liệu carbon hai chiều (2-D) gồm các nguyên tử carbon lai hóa $sp^2$ sắp xếp theo mạng lưới tổ ong sáu cạnh, có diện tích bề mặt lý thuyết lên tới $2630\text{ m}^2/\text{g}$. GO chứa nhiều nhóm chức chứa oxy (hydroxyl, carboxyl, epoxy) trên bề mặt và biên tấm, mang tính acid và tích điện âm trong môi trường nước, giúp liên kết mạnh với các cation kim loại thông qua tương tác tĩnh điện và tạo phức phối trí. Việc khử một phần GO thành rGO kết hợp với TNT giúp hạn chế sự kết tụ của các hạt nano và tăng cường số lượng tâm hấp phụ.
  • Cơ chế hấp phụ: Phối trí giữa ion kim loại và các nguyên tử oxy của nhóm chức bề mặt, kết hợp với tương tác tĩnh điện và hiện tượng trao đổi ion trong cấu trúc lớp của titanat.

Hóa chất và thiết bị sử dụng

  • Hóa chất: Tiền chất $TiO_2$ ST01 (Ishihara Sangyo Ltd.), bột than chì tự nhiên (Alfa Aesar Co.), axit sunfuric ($H_2SO_4$), axit photphoric ($H_3PO_4$), thuốc tím ($KMnO_4$), hydro peroxit ($H_2O_2$), axit clohydric ($HCl$), natri hydroxit ($NaOH$), chất đệm MES ($C_6H_{13}NO_4S$), etanol tuyệt đối và nước khử ion (DI water, điện trở kháng $18\text{ M}\Omega\cdot\text{cm}$).
  • Thiết bị phân tích:
    • Máy nhiễu xạ tia X Rigaku Ultima IV / Siemens D5000 (bức xạ $Cu\text{ K}\alpha$) xác định pha tinh thể.
    • Máy quang phổ Raman JY Horiba HR-800 phân tích cấu trúc liên kết carbon và các dao động mạng của titanat.
    • Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) quan sát hình thái và kích thước cấu trúc ống nano/màng mỏng.
    • Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS - Varian Spectra AA 100/200, Perkin Elmer model 100) định lượng nồng độ kim loại trước và sau hấp phụ.
    • Hệ thống phản ứng vi sóng gia nhiệt, máy cô quay chân không (Rotary Vacuum Evaporator), máy ly tâm, máy lắc ủ nhiệt và máy trộn Vortex.

Quy trình tổng hợp thực nghiệm

  1. Tổng hợp Oxit Graphen (GO): Sử dụng phương pháp Hummers cải tiến: 2 g bột than chì tự nhiên được trộn với 225 mL $H_2SO_4$ và 25 mL $H_3PO_4$, thêm từ từ 5 g $KMnO_4$, khuấy ở 35 °C trong 10 giờ. Hỗn hợp được chuyển vào nước đá, thêm 3 mL $H_2O_2$, sau đó rửa tuần tự bằng $HCl$ 1 M, dung dịch đệm phosphat ($pH = 11$) và nước DI đến khi đạt pH trung tính; làm khô bằng máy cô quay chân không ở 45–60 °C.
  2. Tổng hợp Ống nano titanat (TNT): Phân tán 300 mg bột $TiO_2$ ST01 trong 10 mL dung dịch $NaOH$ 10 M, xử lý trong lò vi sóng công suất 600 W trong 3 giờ ở 150 °C. Sản phẩm được rửa bằng $HCl$ 0.1 M và nước DI, ủ lắc ở 25 °C, ly tâm kiểm tra pH đạt khoảng 6–8, rửa lại bằng cồn tuyệt đối và sấy ở 60 °C trong 6 giờ.
  3. Tổng hợp Composite rGO-TNT: Phân tán 50 mg GO trong 10 mL dung dịch $NaOH$ 1 M qua đêm để tạo huyền phù đồng nhất, sau đó thêm từ từ 300 mg bột $TiO_2$ ST01 và khuấy trong 1 giờ. Hỗn hợp được đưa vào bình phản ứng lót Teflon và gia nhiệt vi sóng ở 150 °C, công suất 800 W trong 3 giờ. Khối gel màu xám thu được được xử lý với $HCl$ 0.1 M, ủ lắc qua đêm ở 25 °C, rửa sạch bằng nước DI đến $pH \approx 7$, và sấy khô ở 50 °C trong 40 giờ.

Quy trình thử nghiệm hấp phụ

  • Dung dịch đệm MES được pha chế nhằm duy trì ổn định $pH = 5.0 - 5.1$.
  • Cân 10 mg chất hấp phụ (TNT hoặc rGO-TNT) cho vào ống ly tâm chứa 20 mL dung dịch ion $Cu(II)$ ở các nồng độ khảo sát (1, 2, 5, 10, 20 ppm/mg/L).
  • Quá trình hấp phụ diễn ra ở nhiệt độ phòng với các mốc thời gian tiếp xúc: 10 phút, 30 phút và 180 phút.
  • Mẫu sau phản ứng được lọc qua màng lọc ly tâm và đo nồng độ $Cu(II)$ còn lại bằng thiết bị AAS.
  • Dung lượng hấp phụ ($q$, mg/g) được tính theo công thức: $$q = \frac{(C_0 - C_{\text{filtered}}) \times V}{M}$$ Trong đó: $C_0$ là nồng độ ban đầu (mg/L), $C_{\text{filtered}}$ là nồng độ sau lọc (mg/L), $V$ là thể tích dung dịch (L), $M$ là khối lượng chất hấp phụ (g).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về kim loại nặng và ô nhiễm kim loại nặng

Chương 1 cung cấp cơ sở lý luận về định nghĩa, nguồn gốc phát sinh và phân loại kim loại nặng (kim loại độc hại: Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As; kim loại quý; kim loại phóng xạ). Tác giả phân tích chi tiết cơ chế tác động độc hại và các nguồn phát thải của 4 nguyên tố kim loại nặng điển hình:

  • Asen (As): Phát thải từ hoạt động núi lửa (khoảng 17.150 tấn/năm) và hoạt động luyện kim, khai khoáng (khoảng 62.000 tấn/năm). Dạng $As(III)$ có độc tính cao hơn $As(V)$, gây tổn thương hệ thần kinh, tim mạch, tiêu hóa và ung thư.
  • Cadmi (Cd): Tích tụ từ các nhà máy sản xuất thép, chất ổn định nhựa PVC, phân bón phosphat. Cd gây tổn thương thận, loãng xương và dẫn đến hội chứng Itai-itai.
  • Chì (Pb): Tồn tại trong pin, ắc quy, sơn, gốm sứ và phụ gia xăng dầu; tích tụ lâu dài trong xương (thời gian bán hủy 20–30 năm), làm giảm chỉ số IQ, gây thiếu máu và ung thư.
  • Đồng (Cu): Dù là nguyên tố vi lượng cần thiết nhưng khi tích tụ ở nồng độ cao trong gan và não sẽ gây độc hại nghiêm trọng (bệnh Wilson).

Chương này cũng tổng hợp thực trạng ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng cửa sông, rừng ngập mặn quốc tế (sông Severn - Anh, sông Deule - Pháp, vịnh Thâm Quyến - Trung Quốc) và tại Việt Nam, nơi có hàng triệu người tại đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long đối mặt với nguy cơ phơi nhiễm asen từ nước giếng khoan.

Chương 2: Tổng quan về các phương pháp xử lý và vật liệu composite rGO-TNT

Chương 2 phân tích các hướng tiếp cận xử lý kim loại nặng hiện nay:

  • Phương pháp sinh học (Phytoremediation): Sử dụng thực vật thủy sinh (bèo tây E. crassipes, bèo tấm Lemna, bèo hoa dâu Azolla...) để tích lũy sinh học kim loại nặng.
  • Vật liệu nano hấp phụ: Đánh giá các tiêu chí lựa chọn vật liệu nano xử lý nước (không độc hại, dung lượng hấp phụ và độ chọn lọc cao ở nồng độ thấp, dễ giải hấp phụ, có khả năng tái sinh).
  • Tổng quan vật liệu carbon và titanat: Tổng hợp các kết quả nghiên cứu trước đây về GO, rGO gắn hạt nano từ tính ($Fe_3O_4$), và lai tạo $TiO_2$/GO của Zhao và cộng sự (2011), Chandra và cộng sự (2010), Lee và Yang (2012), Nguyen-Phan và cộng sự (2012). Cấu trúc lai giữa ống nano titanat và graphen oxit giảm cho thấy khả năng tăng diện tích bề mặt, tăng số tâm hoạt tính và nâng cao độ bền cấu trúc.

Chương 3: Hóa chất, thiết bị và phương pháp thực nghiệm

Chương 3 trình bày chi tiết toàn bộ hóa chất, nguồn gốc xuất xứ, thông số kỹ thuật của hệ thống phân tích (Rigaku Ultima IV, Siemens D5000, JY Horiba HR-800, AAS Perkin-Elmer/Varian). Chương này mô tả các bước thực nghiệm chuẩn hóa: quy trình oxy hóa than chì thành GO bằng phương pháp Hummers cải tiến; quy trình thủy nhiệt vi sóng tạo ống nano titanat từ $TiO_2$ ST01; và quy trình kết hợp một bước tạo composite rGO-TNT trong môi trường kiềm có vi sóng ở 150 °C. Đồng thời, chương 3 nêu rõ phương pháp thiết lập thí nghiệm hấp phụ đẳng nhiệt và động học ion $Cu(II)$ ở $pH = 5$.

Chương 4: Đặc trưng cấu trúc và kết quả ứng dụng hấp phụ

Chương 4 trình bày các dữ liệu thực nghiệm về cấu trúc và hiệu quả xử lý kim loại nặng của vật liệu:

  • Phổ Raman: GO và rGO-TNT đều xuất hiện hai dải đặc trưng là dải D ($1346\text{ cm}^{-1}$, thể hiện khuyết tật lai hóa $sp^3$) và dải G ($1589\text{ cm}^{-1}$, dao động trong mặt phẳng của carbon $sp^2$). Tỷ số cường độ $I_D/I_G$ của rGO-TNT giảm so với GO, đồng thời dải G dịch chuyển khoảng $5\text{ cm}^{-1}$, khẳng định sự phục hồi mạng lưới liên kết carbon $sp^2$ và sự hiện diện của rGO trong composite. Các mode dao động đặc trưng của cấu trúc titanat xuất hiện rõ tại 98, 138, 190, 228, 276, 396, 664 và $865\text{ cm}^{-1}$.
  • Giản đồ XRD: GO thể hiện đỉnh sắc nét tại $2\theta = 10.5^\circ$ tương ứng mặt phản xạ (002). Giản đồ XRD của TNT và rGO-TNT xác nhận pha tinh thể đặc trưng của titanat dạng $Na_xH_{2-x}Ti_3O_7$. Đỉnh của graphen trong composite bị che khuất do sự phân tán cao của các ống titanat trên bề mặt tấm.
  • Ảnh TEM: Khẳng định TNT có cấu trúc ống rỗng đồng đều với chiều dài khoảng 200–250 nm. Ảnh TEM của composite rGO-TNT cho thấy các ống titanat neo bám chắc chắn trên các lớp màng rGO mỏng trong suốt, không xuất hiện các hạt tiền chất cầu tự do.
  • Khảo sát hấp phụ Cu(II): Kết quả AAS cho thấy dung lượng hấp phụ của composite rGO-TNT vượt trội hơn so với TNT đơn lẻ ở mọi dải nồng độ từ 1 ppm đến 20 ppm.
Nồng độ Cu(II) ban đầu Thời gian tiếp xúc Nồng độ Cu(II) còn lại sau xử lý bằng rGO-TNT
1 ppm 10 phút 0.015 mg/L
1 ppm 180 phút 0.003 mg/L
20 ppm (đối chứng: 0.591 mg/L) 10 phút 0.305 mg/L
20 ppm 30 phút 0.304 mg/L

Quá trình hấp phụ diễn ra rất nhanh, đạt trạng thái gần như cân bằng chỉ sau 30 phút tiếp xúc.

Chương 5: Thảo luận và kết luận

Chương 5 thảo luận về cơ chế tương tác giữa cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn và các nhóm chức bề mặt của composite rGO-TNT giúp nâng cao dung lượng và tốc độ hấp phụ ion kim loại nặng. Tác giả tổng kết các kết quả đạt được, chỉ ra tiềm năng của vật liệu rGO-TNT trong việc loại bỏ kim loại nặng khỏi nguồn nước ô nhiễm, đồng thời đề xuất các định hướng nghiên cứu mở rộng trong tương lai.


Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Đã tổng hợp thành công vật liệu nano lai rGO-TNT thông qua phương pháp thủy nhiệt kiềm hỗ trợ vi sóng ở nhiệt độ 150 °C và công suất 800 W trong 3 giờ.
  • Kết quả XRD, Raman và TEM chứng minh các ống nano titanat có chiều dài 200–250 nm được phân tán và gắn kết chặt chẽ trên các tấm oxit graphen giảm.
  • Tỷ số $I_D/I_G$ trên phổ Raman giảm và dải G dịch chuyển $5\text{ cm}^{-1}$ xác nhận cấu trúc carbon $sp^2$ được phục hồi tốt trong quá trình tạo composite.
  • Thử nghiệm hấp phụ ion $Cu(II)$ ở điều kiện phòng ($pH = 5$) chứng minh composite rGO-TNT có dung lượng hấp phụ cao hơn rõ rệt so với TNT đơn thuần; với dung dịch nồng độ 1 ppm, nồng độ Cu(II) giảm xuống còn 0.003 mg/L sau 180 phút; với nồng độ 20 ppm, nồng độ Cu(II) giảm từ 0.591 mg/L xuống 0.304 mg/L chỉ sau 30 phút phản ứng.

Đóng góp của đề tài

  • Làm rõ quy trình chế tạo nhanh vật liệu composite rGO-TNT sử dụng năng lượng vi sóng, giúp rút ngắn thời gian phản ứng so với phương pháp thủy nhiệt truyền thống.
  • Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về đặc trưng cấu trúc vi mô và động học hấp phụ của composite rGO-TNT đối với ion kim loại $Cu(II)$.
  • Đóng góp thêm cơ sở khoa học cho việc phát triển các vật liệu nano lai gốc carbon - titanat ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp và nước thải khai thác mỏ tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Phạm vi thực nghiệm mới chỉ dừng lại ở việc đánh giá khả năng hấp phụ đối với một ion kim loại đơn lẻ là $Cu(II)$, chưa tiến hành thực nghiệm trên hệ dung dịch đa kim loại hoặc các kim loại độc hại khác.
  • Nghiên cứu chỉ áp dụng duy nhất phương pháp Hummers cải tiến để chế tạo GO tiền chất.
  • Quy mô khảo sát hoàn toàn nằm trong điều kiện phòng thí nghiệm thể tích nhỏ (20 mL trong ống ly tâm), chưa đánh giá trên mẫu nước thải thực tế có thành phần hóa học phức tạp.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng thử nghiệm khả năng hấp phụ của composite rGO-TNT đối với các ion kim loại nặng khác như $Pb(II)$, $As(III)/As(V)$, $Hg(II)$, $Cd(II)$.
  • Khảo sát các phương pháp tổng hợp khác để nâng cao chất lượng và độ đồng đều của oxit graphen.
  • Thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các ion cạnh tranh trong môi trường nước tự nhiên và nước thải thực tế.
  • Mở rộng quy mô thử nghiệm (large scale) và nghiên cứu khả năng tái sinh, độ bền của vật liệu sau nhiều chu kỳ hấp phụ - giải hấp phụ để ứng dụng thực tế.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên cao học: Chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Vật liệu quan tâm đến quy trình tổng hợp vật liệu nano composite và kỹ thuật xử lý nước.
  • Nghiên cứu viên: Cần tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình tổng hợp thủy nhiệt vi sóng (microwave-assisted hydrothermal), phương pháp Hummers cải tiến chế tạo GO, và các bước phân tích phổ XRD, Raman, ảnh TEM phục vụ nghiên cứu vật liệu cấu trúc nano carbon/titanat.

Câu hỏi thường gặp

1. Vật liệu composite rGO-TNT trong khóa luận được tổng hợp bằng phương pháp nào?
Vật liệu được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt kiềm hỗ trợ vi sóng (microwave-assisted alkaline hydrothermal treatment) tại nhiệt độ 150 °C, công suất vi sóng 800 W trong 3 giờ từ bột $TiO_2$ ST-01 và huyền phù GO trong dung dịch $NaOH$ 1 M.

2. Kích thước và hình thái của ống nano titanat (TNT) thu được như thế nào?
Ảnh chụp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) xác nhận các ống nano titanat có cấu trúc dạng ống rỗng đồng đều với chiều dài trong khoảng 200–250 nm, phân bố bám dính trên các tấm màng mỏng rGO trong suốt.

3. Phổ Raman đã cung cấp những bằng chứng nào chứng minh sự tồn tại của rGO trong vật liệu composite?
Phổ Raman ghi nhận sự xuất hiện của hai dải đặc trưng D ($1346\text{ cm}^{-1}$) và G ($1589\text{ cm}^{-1}$). Ở vật liệu rGO-TNT, tỷ số cường độ $I_D/I_G$ giảm so với GO ban đầu (cho thấy mật độ khuyết tật giảm) và dải G có độ dịch chuyển xanh khoảng $5\text{ cm}^{-1}$, chứng minh sự tái tạo liên kết $sp^2$ của graphen trong composite.

4. Khả năng hấp phụ Cu(II) của rGO-TNT đạt trạng thái cân bằng trong thời gian bao lâu và hiệu quả ra sao so với TNT đơn lẻ?
Quá trình hấp phụ Cu(II) của rGO-TNT diễn ra nhanh và đạt trạng thái gần như cân bằng trong vòng 30 phút. Ở nồng độ 20 ppm, lượng kim loại trong dung dịch giảm xuống 0.304 mg/L sau 30 phút. Ở mọi dải nồng độ thử nghiệm, composite rGO-TNT đều thể hiện dung lượng hấp phụ cao hơn vật liệu TNT đơn lẻ nhờ sự kết hợp giữa cấu trúc xốp và các nhóm chức bề mặt.

5. Thí nghiệm hấp phụ Cu(II) được tiến hành ở điều kiện pH và hệ đệm nào?
Thực nghiệm hấp phụ Cu(II) được thực hiện ở nhiệt độ phòng và duy trì ổn định ở $pH = 5.0 - 5.1$ bằng dung dịch đệm axit 2-(N-morpholino)ethanesulfonic (MES, công thức $C_6H_{13}NO_4S$) điều chỉnh bằng $NaOH$.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Vũ Thị Hoài đã hoàn thành việc tổng hợp thành công vật liệu nano composite lai rGO-TNT bằng phương pháp thủy nhiệt kiềm hỗ trợ vi sóng. Các phân tích cấu trúc XRD, Raman và TEM đã làm sáng tỏ hình thái ống titanat dài 200–250 nm neo bám trên các lớp oxit graphen giảm. Kết quả thực nghiệm khẳng định composite rGO-TNT có hiệu suất và tốc độ hấp phụ ion $Cu(II)$ vượt trội so với TNT đơn lẻ, hoàn tất cân bằng trong 30 phút ở $pH = 5$. Nghiên cứu cung cấp cơ sở thực nghiệm vững chắc cho việc ứng dụng vật liệu nano gốc titanat/graphen vào công nghệ xử lý kim loại nặng trong môi trường nước.