La reattività di MXenes verso l'acqua è mostrata in questo esperimento in cui un MXene di carburo di Ti sopravvive più a lungo in un ambiente saturo di ossigeno, sistema non acquoso, in contrasto con lo stesso MXene disperso in acqua satura di argon. Credito:Shuohan Huang.
I ricercatori del Missouri S&T hanno scoperto che i materiali in carburo di titanio bidimensionali (2-D), o MXene, può reagire con l'acqua senza altri ossidanti coinvolti. La loro scoperta potrebbe portare a nuove intuizioni sulla chimica insolita di MXenes e, di conseguenza, avere un impatto sull'archiviazione di MXenes e sulla produzione di dispositivi.
Gli MXene sono una delle più grandi famiglie di materiali 2-D. Sono fogli dello spessore di pochi atomi con le strutture di carburi e nitruri di metalli di transizione e con proprietà distintive come l'elevata conduttività elettrica combinata con la loro capacità di disperdersi in acqua.
I ricercatori sono entusiasti del loro potenziale utilizzo nelle applicazioni di accumulo e raccolta di energia come batterie, supercondensatori e nanogeneratori triboelettrici, che convertono l'energia di attrito sprecata in elettricità, secondo il dottor Vadym Mochalin, professore associato di chimica presso Missouri S&T.
"La reattività di MXenes verso l'acqua che abbiamo dimostrato non solo cambia la percezione comune sulla resistenza del carburo di titanio all'idrolisi in condizioni ambientali, ma sottolinea anche le notevoli differenze nelle proprietà chimiche tra le forme bulk e 2-D dello stesso materiale, "dice Mochalin.
Mochalin e l'autore principale Shuohan Huang, uno studente di dottorato in chimica che lavora nel gruppo di ricerca di Mochalin al Missouri S&T, discutere le loro scoperte in "Idrolisi dei carburi di metalli di transizione 2-D (MXenes) in soluzioni colloidali", "un articolo pubblicato oggi sulla rivista dell'American Chemical Society Chimica inorganica .
"Le nostre nuove scoperte sono importanti perché ora sappiamo che è l'acqua stessa piuttosto che l'ossigeno da cui gli MXene devono essere protetti durante la produzione e lo stoccaggio, "dice Huang.
Per arrivare alla loro conclusione "solo acqua", Huang e Mochalin hanno testato sistematicamente l'idrolisi e la stabilità chimica di MXenes Ti3C2Tx e Ti2CTx in acqua e soluzioni colloidali non acquose esposte ad ambienti con ossigeno e/o gas inerti in diverse combinazioni, come esempio
mostrato nell'immagine.
"Sembra che nel loro stato 2-D, i carburi dei metalli di transizione sono abbastanza reattivi, " dice Mochalin. "Con il nostro risultato, non vediamo l'ora di studi di follow-up sulla loro ricca chimica nelle reazioni con l'acqua e altre molecole, compresi i composti organici, così come studi sulle possibili proprietà catalitiche di MXenes."
