TS. Vũ Thị Duyên, giảng viên chính Khoa Lý - Hóa, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng. Ảnh: UED.

Đầu năm 2026, một công trình của nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng đưa hai vật liệu quen thuộc là nickel và nickel oxide vào cùng một cấu trúc nano để thử khả năng xúc tác cho phản ứng giải phóng hydro. Điểm đáng chú ý không nằm ở việc tìm một nguyên tố hoàn toàn mới, mà ở cách điều chỉnh tỷ lệ giữa hai pha vật liệu và điều kiện chế tạo để cải thiện hoạt tính điện hóa.

TS. Vũ Thị Duyên, giảng viên chính Khoa Lý - Hóa, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng, đứng tên đầu trong nhóm bảy tác giả của công trình đăng trên Journal of Applied Electrochemistry. Bài báo được xuất bản trực tuyến ngày 14/1/2026. Bà được đào tạo tiến sĩ chuyên ngành điện hóa học tại Liên bang Nga và hiện tập trung vào vật liệu nano, hấp phụ và xúc tác.

Điều chỉnh vật liệu thay vì chỉ thay vật liệu

Điện phân nước cần các phản ứng điện hóa xảy ra trên bề mặt điện cực. Ở phía tạo hydro, chất xúc tác có nhiệm vụ giúp phản ứng diễn ra thuận lợi hơn, qua đó giảm lượng năng lượng bổ sung cần thiết để đạt một mật độ dòng điện nhất định. Các kim loại quý có thể cho hiệu quả cao nhưng giá thành và nguồn cung khiến việc tìm những hệ xúc tác dựa trên kim loại phổ biến hơn tiếp tục là một hướng nghiên cứu lớn.

Trong công trình năm 2026, nhóm của TS. Vũ Thị Duyên sử dụng nickel nitrate cùng imidazole để tạo nanocomposite Ni/NiO bằng phương pháp đốt cháy dung dịch một bước. Vật liệu sau đó được khảo sát bằng nhiều kỹ thuật như nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét và truyền qua, Raman và quang phổ quang điện tử tia X. Kết quả xác nhận các hạt Ni và NiO có kích thước tinh thể trong khoảng 9–50 nanomet. 

Nhóm không xem tỷ lệ giữa hai pha Ni và NiO là một thông số cố định. Bằng cách thay đổi tỷ lệ mol nickel và imidazole, nhiệt độ cũng như thời gian xử lý, họ theo dõi cấu trúc vật liệu và khả năng xúc tác biến đổi ra sao. Mẫu được tạo với tỷ lệ mol 1:2, xử lý ở 350°C trong 20 phút cho kết quả tốt nhất trong nhóm mẫu khảo sát, với quá thế 254 mV tại mật độ dòng 10 mA/cm² và độ dốc Tafel 118 mV/dec. Các tác giả cho rằng sự phối hợp giữa các hạt Ni và NiO góp phần cải thiện hoạt tính của chất xúc tác đối với phản ứng tạo hydro. 

Những con số này cần được đặt đúng phạm vi. Đây là kết quả thử nghiệm điện hóa của một hệ vật liệu trong dung dịch NaOH 1 M, chưa phải dữ liệu về một thiết bị điện phân hydro vận hành ở quy mô công nghiệp. Công trình cũng là sản phẩm của nhóm bảy tác giả gồm TS. Vũ Thị Duyên, ThS. Đoàn Văn Dương, TS. Đinh Văn Tạc, TS. Trần Đức Mạnh, Lê Vũ Trường Sơn, Trịnh Ngọc Đạt và PGS.TS. Võ Thắng Nguyên; không có căn cứ để quy toàn bộ kết quả cho riêng một cá nhân. 

Sinh viên Khoa Lý – Hóa, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng trong một hoạt động thực hành hóa học. Khoa hiện có các thiết bị phục vụ nghiên cứu như máy đo điện hóa, UV-Vis, Raman, XRD và SEM.

Một hướng nghiên cứu được nối qua nhiều phép thử

Công trình Ni/NiO năm 2026 không xuất hiện như một nhánh nghiên cứu tách biệt. Trước đó, TS. Vũ Thị Duyên đã chủ nhiệm đề tài về vật liệu khung hữu cơ kim loại nickel 2-methylimidazole, khảo sát cả khả năng hấp phụ lẫn xúc tác điện phân nước. Trong các công bố năm 2023, bà cùng đồng nghiệp nghiên cứu Ni-MOF trên nền bọt nickel và ảnh hưởng của thành phần dung dịch điện ly đến phản ứng giải phóng hydro. 

Mạch nghiên cứu này cho thấy một sự chuyển dịch đáng chú ý về cấu trúc vật liệu. Ở Ni-MOF/NF, nickel được tổ chức trong khung hữu cơ kim loại và phân tán trên nền bọt nickel. Sang công trình mới, nhóm tạo trực tiếp nanocomposite gồm hai pha Ni và NiO rồi điều chỉnh điều kiện tổng hợp để tìm cấu hình cho hoạt tính điện hóa phù hợp hơn. Hai công trình không sử dụng cùng một vật liệu, nhưng cùng xoay quanh câu hỏi về cách khai thác nickel cho phản ứng điện hóa tạo hydro. 

Hướng nghiên cứu cũng được đưa vào đào tạo sinh viên. Một nhóm sinh viên do TS. Vũ Thị Duyên hướng dẫn đã phát triển vật liệu Ni-MOF/NF làm chất xúc tác và nhận giải Khuyến khích tại Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka năm 2024. Hồ sơ chuyên môn của bà còn ghi nhận việc hướng dẫn luận văn thạc sĩ về Ni-MOF phân tán trên bọt nickel và về vật liệu Ni/NiO từ phức nickel với imidazole. 

Phiên đánh giá công trình nghiên cứu khoa học sinh viên lĩnh vực Khoa học Tự nhiên tại Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng năm 2025. Hoạt động nghiên cứu của sinh viên tại trường trải rộng từ hóa học, vật liệu đến công nghệ nano. Ảnh: UED.

Nhìn trong chuỗi công việc này, giá trị của nghiên cứu không nằm ở một tuyên bố rằng nickel đã giải quyết bài toán sản xuất hydro. Khoảng cách từ một chất xúc tác được đánh giá trong phòng thí nghiệm tới hệ điện phân có độ bền dài hạn, sản xuất được ở quy mô lớn và cạnh tranh về chi phí vẫn còn đáng kể. Công trình năm 2026 cung cấp thêm một dữ liệu thực nghiệm về quan hệ giữa thành phần, điều kiện chế tạo và hoạt tính của hệ Ni/NiO.

Với TS. Vũ Thị Duyên, hướng đi đó cũng phản ánh khá rõ chuyên môn điện hóa được duy trì từ đào tạo đến nghiên cứu và giảng dạy. Năm học 2025–2026, bà tiếp tục tham gia đào tạo sau đại học về phương pháp nghiên cứu khoa học và xử lý số liệu thực nghiệm tại Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng. Công việc trong phòng thí nghiệm, vì thế, không tách khỏi việc đào tạo những người tiếp tục bước vào phòng thí nghiệm sau bà.