PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, giảng viên cao cấp Trường Hóa và Khoa học sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội. Ảnh: ĐHBK

Trong nghiên cứu hóa học, cấu trúc và thành phần của vật liệu xúc tác có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của các quá trình chuyển hóa công nghiệp. Đây là vấn đề được PGS.TS. Phạm Thanh Huyền, giảng viên cao cấp Trường Hóa và Khoa học sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội, tập trung nghiên cứu trong nhiều năm.

Theo hồ sơ khoa học của Đại học Bách khoa Hà Nội, bà có chỉ số H-index trên Scopus là 15. Các hướng nghiên cứu chính gồm xúc tác dị thể, vật liệu xúc tác – hấp phụ, công nghệ hóa dầu, mô phỏng quá trình công nghệ hóa học và công nghệ xanh trong xử lý môi trường, nước thải. Danh mục công bố của bà cho thấy sự mở rộng từ nghiên cứu xúc tác trong chế biến dầu khí sang các ứng dụng về năng lượng và môi trường.

Nghiên cứu vật liệu xúc tác cho công nghiệp hóa dầu

Tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu năm 1996, hoàn thành chương trình thạc sĩ năm 1998 và bảo vệ luận án tiến sĩ năm 2004 tại Đại học Bách khoa Hà Nội, PGS.TS. Phạm Thanh Huyền lựa chọn gắn bó với nghiên cứu xúc tác và công nghệ hóa dầu.

Một trong những hướng nghiên cứu bà theo đuổi là phát triển vật liệu xúc tác nhằm cải thiện hiệu quả các phản ứng chuyển hóa hydrocarbon. Năm 2018, bà cùng các cộng sự công bố bài báo ZSM-5/SBA-15 versus Al-SBA-15 as supports for the hydrocracking/hydroisomerization of alkanes trên tạp chí Catalysis Today, tập 306, trang 121–127.

Công trình so sánh hai loại vật liệu ZSM-5/SBA-15 và Al-SBA-15 làm chất mang xúc tác cho quá trình hydrocracking và hydroisomer hóa alkane. Đây là hai quá trình quan trọng trong chế biến dầu khí. Trong đó, hydrocracking giúp phân cắt các phân tử hydrocarbon lớn thành những phân tử nhỏ hơn, còn hydroisomer hóa làm thay đổi cấu trúc mạch carbon để tạo ra các đồng phân có đặc tính phù hợp hơn với mục đích sử dụng nhiên liệu.

Năm 2021, bà tiếp tục tham gia công bố bài báo Influence of boron promotion on the physico-chemical properties and catalytic behavior of Zn/ZSM-5 in the aromatization of n-hexane trên Catalysis Today, tập 366, trang 97–102.

Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung boron vào hệ xúc tác Zn/ZSM-5 trong phản ứng thơm hóa n-hexane. Nhóm tác giả sử dụng nhiều phương pháp phân tích như nhiễu xạ tia X, phổ hồng ngoại, hấp phụ nitơ, cộng hưởng từ hạt nhân và kính hiển vi điện tử để khảo sát đặc tính vật liệu.

Kết quả cho thấy việc bổ sung kẽm làm thay đổi sự phân bố các tâm axit Lewis và Brønsted trong vật liệu. Khi bổ sung boron, hoạt tính ban đầu của xúc tác giảm nhẹ nhưng tốc độ mất hoạt tính cũng chậm hơn. Kết quả này cung cấp thêm cơ sở để nghiên cứu việc điều chỉnh thành phần vật liệu nhằm cải thiện độ ổn định của xúc tác.

Một công trình khác là bài báo Hydrogenation of condensed aromatic compounds over Pt-Al-SBA-15 and -Al-MCM-41 mesoporous bifunctional catalysts following a Diels–Alder adduct pathway, đăng trên ChemCatChem năm 2016. Nghiên cứu tập trung vào quá trình hydro hóa các hợp chất thơm đa vòng trên hệ xúc tác lưỡng chức chứa platinum và vật liệu mao quản trung bình, đồng thời làm rõ cơ chế phản ứng thông qua con đường hợp chất cộng Diels–Alder.

Các công trình này tập trung vào mối liên hệ giữa cấu trúc vật liệu, tính chất hóa lý và hoạt tính xúc tác những yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ xúc tác phục vụ chế biến và chuyển hóa hydrocarbon.

Phát triển xúc tác xử lý khí thải và chất ô nhiễm

Bên cạnh công nghiệp dầu khí, PGS.TS. Phạm Thanh Huyền còn nghiên cứu phát triển vật liệu xúc tác phục vụ xử lý các chất gây ô nhiễm môi trường.

Giai đoạn 2019–2023, bà chủ nhiệm đề tài Nafosted 104.05-2018.306 mang tên Synthesis of bimetal ion-exchanged chabazite-type zeolites for the low-temperature selective catalytic reduction (SCR) of NOx with NH3. Nghiên cứu tập trung tổng hợp vật liệu zeolit cấu trúc chabazite trao đổi ion lưỡng kim loại, phục vụ phản ứng khử xúc tác chọn lọc NOx bằng NH3 ở nhiệt độ thấp. Đề tài được nghiệm thu vào tháng 3/2023.

NOx là nhóm khí ô nhiễm phát sinh từ hoạt động đốt nhiên liệu và nhiều quá trình công nghiệp. Công nghệ khử xúc tác chọn lọc (SCR) sử dụng amoniac làm chất khử để chuyển hóa NOx thành các sản phẩm ít gây hại hơn. Hiệu quả của quá trình phụ thuộc đáng kể vào cấu trúc, thành phần và đặc tính của vật liệu xúc tác.

Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu tập trung điều chỉnh thành phần kim loại trong cấu trúc zeolit chabazite nhằm tìm kiếm vật liệu có hoạt tính phù hợp ở điều kiện nhiệt độ thấp.

Cùng hướng nghiên cứu, năm 2022, bà tham gia công bố bài báo Influence of hydrothermal time on the formation of SAPO-56 structure and its catalytic activity of removal NOx by NH3-SCR with Cu/SAPO-56 trên Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption. Công trình khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt đến quá trình hình thành vật liệu SAPO-56 và hoạt tính xúc tác của vật liệu chứa đồng.

Nhóm nghiên cứu tổng hợp SAPO-56 ở nhiệt độ 200 độ C với các khoảng thời gian thủy nhiệt khác nhau. Kết quả phân tích cho thấy, dù các mẫu có cùng cấu trúc khung AFX, chúng khác nhau về kích thước tinh thể, diện tích bề mặt và tính axit. Những đặc điểm này có liên quan đến hoạt tính xúc tác trong phản ứng loại bỏ NOx bằng phương pháp SCR sử dụng NH3.

Năm 2021, bài báo Hybrid Cu-Fe/ZSM-5 Catalyst Prepared by Liquid Ion-Exchange for NOx Removal by NH3-SCR Process đăng trên Journal of Chemistry tiếp tục nghiên cứu các hệ xúc tác Cu/ZSM-5, Fe/ZSM-5 và Cu-Fe/ZSM-5 được tổng hợp bằng phương pháp trao đổi ion trong dung dịch. Các tác giả khảo sát ảnh hưởng của thành phần kim loại đến đặc tính hóa lý và hoạt tính xúc tác. Trong đó, phương pháp cộng hưởng thuận từ điện tử được sử dụng để đánh giá trạng thái hóa trị và môi trường phối trí của các ion đồng, sắt trong cấu trúc zeolit.

Các nghiên cứu về vật liệu xử lý môi trường còn mở rộng sang lĩnh vực nước thải. Năm 2023, bà tham gia công bố bài báo Hollow lanthanum ferrite perovskite for the enhanced adsorption-photo-Fenton catalytic activity of degradation of ibuprofen trên Journal of Porous Materials, tập 30, trang 775–786.

Công trình nghiên cứu vật liệu perovskite ferrite lanthanum có cấu trúc rỗng, hướng tới tăng cường khả năng hấp phụ và hoạt tính xúc tác quang – Fenton trong phân hủy ibuprofen. Đây là hướng nghiên cứu liên quan đến xử lý dư lượng dược phẩm trong nước.

Năm 2022, bài báo Application of Autoclaved Aerated Concrete Grains Coated with Stearic Acid for Removal of Oil from Water đăng trên Water, Air, and Soil Pollution đề cập việc sử dụng các hạt bê tông khí chưng áp phủ axit stearic để loại bỏ dầu khỏi nước. Nghiên cứu khai thác khả năng biến tính bề mặt vật liệu nhằm tạo ra đặc tính phù hợp cho quá trình tách dầu và nước.

Nghiên cứu nhiên liệu sinh học và thu hồi kim loại

Một hướng nghiên cứu khác trong danh mục công bố của PGS.TS. Phạm Thanh Huyền là ứng dụng xúc tác trong chuyển hóa nguyên liệu sinh học thành nhiên liệu và thu hồi tài nguyên từ chất thải công nghiệp.

Năm 2020, bà là đồng tác giả bài báo An efficient hydrogenation catalytic model hosted in a stable hypercrosslinked porous-organic-polymer: From fatty acids to bio-based alkanes diesel synthesis, đăng trên Green Chemistry, tập 22, trang 2049–2068.

Công trình nghiên cứu hệ xúc tác palladium được giữ trên nền polymer hữu cơ xốp liên kết chéo, phục vụ quá trình chuyển hóa axit béo thành hydrocarbon có thể sử dụng làm thành phần nhiên liệu diesel sinh học.

Trong nghiên cứu, axit stearic được sử dụng làm hợp chất đại diện cho nhóm axit béo mạch dài có trong dầu thực vật. Ở điều kiện tối ưu, hệ xúc tác đạt mức chuyển hóa axit stearic lên tới 90%, với độ chọn lọc 83% đối với sản phẩm alkane C17.

Xúc tác duy trì độ ổn định qua năm lần tái sử dụng mà không ghi nhận hiện tượng rò rỉ palladium. Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng tính toán lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) để làm rõ cơ chế phản ứng, vai trò của bề mặt xúc tác và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo sản phẩm.

Kết quả nghiên cứu cho thấy vai trò của thiết kế vật liệu xúc tác trong việc nâng cao hiệu quả chuyển hóa nguyên liệu có nguồn gốc sinh học thành nhiên liệu.

Trước đó, năm 2016, PGS.TS. Phạm Thanh Huyền cùng các cộng sự công bố bài báo Electrochemical copper recovery from galvanic sludge trên tạp chí Hydrometallurgy, tập 164, trang 295–303.

Nghiên cứu tập trung thu hồi đồng bằng phương pháp điện hóa từ bùn thải phát sinh trong quá trình mạ điện. Đây là loại chất thải công nghiệp vừa đặt ra yêu cầu xử lý môi trường, vừa có khả năng thu hồi kim loại có giá trị. Công trình mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các giải pháp xử lý chất thải và thu hồi tài nguyên.

Mở rộng nghiên cứu sang vật liệu hấp phụ CO₂ và cảm biến

Những năm gần đây, các hướng nghiên cứu của PGS.TS. Phạm Thanh Huyền tiếp tục mở rộng sang vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOF), vật liệu xốp và ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong mô hình hóa quá trình hấp phụ.

Năm 2026, bà tham gia công bố bài báo Hybrid Isotherm–Machine Learning Modeling of CO₂ Adsorption in Modulator-Tuned MIL-101(Cr) trên tạp chí Water, Air, and Soil Pollution, DOI 10.1007/s11270-026-09844-z.

Công trình kết hợp mô hình đẳng nhiệt hấp phụ với phương pháp học máy để mô phỏng quá trình hấp phụ CO₂ trên vật liệu MIL-101(Cr) được điều chỉnh bằng chất điều biến. Cách tiếp cận này kết nối nghiên cứu vật liệu xốp với phương pháp tính toán và phân tích dữ liệu nhằm mô tả, dự báo khả năng hấp phụ khí.

Bên cạnh nghiên cứu hấp phụ CO₂, bà còn tham gia các công trình về vật liệu ứng dụng trong cảm biến. Bài báo Hierarchically structured LaFeO3 with hollow core and porous shell as efficient sensing material for ethanol detection, đăng trên Sensors and Actuators B: Chemical năm 2022, nghiên cứu vật liệu LaFeO3 có cấu trúc lõi rỗng, vỏ xốp phục vụ phát hiện ethanol.

Năm 2023, công trình Graphite paste electrode modified with zeolitic imidazolate framework (ZIF-67) for the determination of acetaminophen được công bố trên Studia Universitatis Babeș-Bolyai Chemia, nghiên cứu điện cực biến tính bằng vật liệu khung imidazolate zeolit ZIF-67 để xác định acetaminophen.

Những công trình này mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu mới sang lĩnh vực cảm biến và phân tích hóa học, bên cạnh các ứng dụng về năng lượng và xử lý môi trường.

Gắn nghiên cứu với đào tạo tại Đại học Bách khoa Hà Nội

Không chỉ tham gia các công trình nghiên cứu cùng cộng sự trong nước và quốc tế, PGS.TS. Phạm Thanh Huyền còn gắn hoạt động khoa học với đào tạo sau đại học. Bà hướng dẫn nghiên cứu sinh thực hiện các đề tài về tổng hợp, biến tính vật liệu khung hữu cơ kim loại làm xúc tác cho quá trình chuyển hóa CO₂ và tổng hợp xúc tác đa kim loại/zeolit cho phản ứng khử xúc tác chọn lọc NOx bằng NH3.

Trong giảng dạy, bà tham gia các học phần Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu, Động học xúc tác, Xúc tác công nghiệp, Kỹ thuật tổng hợp xúc tác; đồng thời hướng dẫn sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh trong lĩnh vực chuyên môn.

Bên cạnh công tác giảng dạy và nghiên cứu, bà từng đảm nhiệm nhiều vị trí quản lý tại Đại học Bách khoa Hà Nội, gồm Phó Viện trưởng Viện Đào tạo Quốc tế, Phó trưởng Phòng Tuyển sinh, Trưởng phòng Truyền thông và Quản trị thương hiệu. Từ năm 2023, bà đảm nhiệm cương vị Trưởng ban Công tác sinh viên.

Gần 30 năm công tác tại Đại học Bách khoa Hà Nội, PGS.TS. Phạm Thanh Huyền theo đuổi các hướng nghiên cứu từ xúc tác phục vụ chế biến hydrocarbon đến vật liệu xử lý NOx, phân hủy dược phẩm, thu hồi kim loại và hấp phụ CO₂. Các công trình cho thấy sự kết nối giữa khoa học vật liệu, kỹ thuật hóa học với những vấn đề đặt ra trong sản xuất công nghiệp và bảo vệ môi trường.

Hành trình của PGS.TS. Phạm Thanh Huyền là một trong những câu chuyện về nữ trí thức trưởng thành từ nhà trường, tiếp tục làm việc và đóng góp cho nơi từng đào tạo mình. Qua các thế hệ giảng viên, nhà khoa học và cán bộ quản lý, lịch sử phát triển của một cơ sở giáo dục đại học còn được ghi dấu bởi những chặng đường nghề nghiệp gắn bó lâu dài với hoạt động đào tạo và nghiên cứu.