A reatividade de MXenes em relação à água é mostrada neste experimento, onde um carboneto de Ti MXene sobrevive mais em um ambiente saturado de oxigênio, sistema não aquoso, em contraste com o mesmo MXene disperso em água saturada com argônio. Crédito:Shuohan Huang.
Pesquisadores da Missouri S&T descobriram que materiais de carboneto de titânio bidimensional (2-D), ou MXenes, pode reagir com água sem nenhum outro oxidante envolvido. Sua descoberta pode levar a novos insights sobre a química incomum dos MXenes e, consequentemente, ter impactos no armazenamento e na fabricação de dispositivos dos MXenes.
MXenes são uma das maiores famílias de materiais 2-D. Eles são algumas folhas de espessura de átomo com as estruturas de carbonetos e nitretos de metais de transição e com propriedades distintas, como alta condutividade elétrica combinada com sua capacidade de se dispersar na água.
Os pesquisadores estão entusiasmados com seu uso potencial em aplicações de armazenamento e coleta de energia, como baterias, supercapacitores e nanogeradores triboelétricos, que convertem energia de atrito desperdiçada em eletricidade, de acordo com o Dr. Vadym Mochalin, professor associado de química no Missouri S&T.
"A reatividade dos MXenes em relação à água, que demonstramos, não muda apenas a percepção comum sobre a resistência do carboneto de titânio à hidrólise em condições ambientais, mas também aponta as diferenças marcantes nas propriedades químicas entre as formas em massa e 2-D do mesmo material, "diz Mochalin.
Mochalin e o autor principal Shuohan Huang, estudante de doutorado em química trabalhando no grupo de pesquisa de Mochalin no Missouri S&T, discutir suas descobertas em "Hydrolysis of 2-D Transition – Metal Carbides (MXenes) in Colloidal Solutions, "um artigo publicado hoje no jornal American Chemical Society Química Inorgânica .
"Nossas novas descobertas são importantes porque agora sabemos que é a própria água, e não o oxigênio, que os MXenes precisam ser protegidos durante a fabricação e armazenamento, "diz Huang.
Para chegar à sua conclusão "somente água", Huang e Mochalin testaram sistematicamente a hidrólise e a estabilidade química de MXenes Ti3C2Tx e Ti2CTx em água e soluções coloidais não aquosas expostas a ambientes de oxigênio e / ou gás inerte em diferentes combinações, como o exemplo
mostrado na imagem.
"Parece que em seu estado 2-D, carbonetos de metais de transição são bastante reativos, "diz Mochalin." Com o nosso resultado, estamos ansiosos para estudos de acompanhamento de sua rica química em reações com água e outras moléculas, incluindo compostos orgânicos, bem como estudos sobre as possíveis propriedades catalíticas de MXenes. "
