Họ và tên NCS: Nguyễn Công Hồng Nhật

Tên luận án: Nghiên cứu tổng hợp chất xúc tác điện hóa Cu, Ce, Mn trên nền nickel foam cho quá trình sản xuất hydrogen và oxi hóa các hợp chất hữu cơ

Ngành: Hóa hữu cơ

Mã số: 9440114

Chức danh, học vị, họ và tên người hướng dẫn:

PGS.TS. Lê Trung Hiếu

1. Nguyễn Chinh Chiến

Khóa đào tạo: 2023 – 2026

Tên đơn vị đào tạo: Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế

NỘI DUNG

Từ các kết quả nghiên cứu đạt được, luận án đã làm rõ một số đóng góp khoa học quan trọng trong việc phát triển và tối ưu hóa vật liệu xúc tác điện hóa trên nền nickel foam, cụ thể như sau:

Phát triển thành công phương pháp tổng hợp vật liệu Cu/Cu2O/NF–Gly bằng thủy nhiệt sử dụng glycerol làm tác nhân điều hướng cấu trúc. Luận án đã làm rõ vai trò đa chức năng của glycerol trong việc thúc đẩy hình thành các tâm hoạt động Cu/ Cu2O, bảo vệ nền nickel foam và nâng cao độ bền vật liệu. Đồng thời, bản chất tương tác giao diện được chứng minh thông qua sự hình thành các liên kết Cu–Ni và Ni–O–Cu bằng các phương pháp thực nghiệm kết hợp với tính toán DFT.

Đề xuất thành công phương pháp tổng hợp vật liệu Ce@NF–GA dựa trên sự phối hợp giữa glycerol và acetic acid để tạo hệ CeOx/β-Ni(OH)2 giàu khuyết tật oxygen trên nền nickel foam. Lần đầu tiên, cơ chế hình thành cấu trúc nano hai chiều giàu khuyết tật được làm sáng tỏ thông qua vai trò điều chỉnh quá trình khử của glycerol và định hướng tăng trưởng tinh thể của acetic acid, đồng thời xác nhận sự hình thành liên kết Ni–O–Ce và tương tác liên pha hiệu quả.

Xây dựng hướng tiếp cận mới trong thiết kế vật liệu xúc tác điện hóa trên nền nickel foam thông qua sử dụng các hợp chất hữu cơ làm tác nhân điều khiển đồng thời cấu trúc nano, trạng thái oxi hóa và mật độ khuyết tật ngay trong quá trình tổng hợp, góp phần mở rộng chiến lược thiết kế vật liệu xúc tác điện hóa hiệu quả.

Chứng minh hiệu quả của các vật liệu Cu/ Cu2O/NF–Gly và Ce@NF–GA trong hệ điện phân sản xuất hydrogen kết hợp phản ứng oxi hóa glucose, cho phép giảm điện áp vận hành, duy trì hiệu suất Faradaic gần 100% và độ bền điện hóa cao, khẳng định tiềm năng ứng dụng của các vật liệu trong công nghệ sản xuất hydrogen xanh kết hợp chuyển hóa các hợp chất hữu cơ.

THE NEW CONTRIBUTIONS OF THE DOCTORAL DISSERTATION

Dissertation title: “Synthesis of Cu-, Ce-, and Mn-Based Electrocatalysts on Nickel Foam for Hydrogen Production and Oxidation of Organic Compounds”.

Code number: 9440114       Major: Organic Chemistry Full name of PhD student: Nguyen Cong Hong Nhat Training course: 2023 – 2026

Scientific supervisors:

Assoc. Prof. Dr. Le Trung Hieu

Dr. Nguyen Chinh Chien

Training institution: University of Sciences, Hue University

CONTENT

Based on the obtained results, this dissertation has clarified several important scientific contributions related to the development and optimization of nickel foam- based electrocatalytic materials, as summarized below:

Developed a hydrothermal method for synthesizing Cu/Cu2O/NF–Gly using glycerol as a structure-directing agent. The multifunctional role of glycerol in promoting Cu/Cu2O active sites,  protecting the nickel  foam substrate,  and  enhancing catalyst stability was clarified. Interfacial Cu–Ni and Ni–O–Cu bonding was confirmed by advanced characterization and DFT calculations.

Developed a hydrothermal strategy for fabricating oxygen-vacancy-rich CeOx/β-Ni(OH)2 nanosheets (Ce@NF–GA) through the synergistic effects of glycerol and acetic acid. The formation mechanism of the defect-rich two-dimensional structure was elucidated, and the Ni–O–Ce interface together with abundant oxygen vacancies was demonstrated.

Established a new strategy  for  designing nickel foam-supported electrocatalysts by using organic compounds to simultaneously regulate nanostructure, oxidation states, and defect density during synthesis, providing a versatile approach for structural and defect engineering.

Demonstrated the excellent performance of Cu/Cu2O/NF–Gly and Ce@NF– GA for energy-efficient hydrogen production coupled with glucose oxidation, featuring low cell voltage, nearly 100% Faradaic efficiency, and excellent electrochemical stability.