La conductividad metálica y la hidrofilia de los MXenes los han establecido como electrodos en baterías recargables y supercondensadores, así como en otras aplicaciones, incluida la terapia fototérmica contra el cáncer, el blindaje electromagnético, la purificación del agua y la detección de gases. En la revista Angewandte Chemie , los investigadores ahora han introducido un nuevo método de producción. En lugar de usar carburo de titanio y aluminio convencional, pero más costoso, graban selectivamente silicio en carburo de silicio de titanio, un precursor más barato y más común, para sintetizar carburo de titanio.
Los materiales bidimensionales, que consisten en capas extremadamente delgadas que tienen unos pocos átomos de espesor, tienen propiedades únicas que son completamente diferentes a las versiones tridimensionales normales. Un ejemplo destacado de esto es el grafeno, que está hecho de capas individuales de carbonoEn 2011, se sintetizó una nueva clase de materiales bidimensionales en la Universidad de Drexel en Filadelfia Pensilvania, EE. UU. Conocidos como MXenes, los materiales están hechos de carburos y nitruros de metales de transición, donde la M representa un metal de transición,tales como titanio, vanadio o molibdeno, X puede ser carbono y / o nitrógeno, y hay muchas composiciones disponibles aproximadamente 30 ya se han demostrado experimentalmente y se esperan docenas más. Uno de estos MXene es carburo de titanio, Ti 3 C2.
La obtención del MXene deseado generalmente implica un proceso indirecto: los carburos y nitruros en capas, conocidos como fases MAX, se graban selectivamente con ácido fluorhídrico para eliminar las capas del elemento "A", que es un elemento del grupo 13 o 14 como el aluminio, silicio o germanio. De esta forma, el carburo de titanio se puede obtener al grabar el aluminio en carburo de titanio y aluminio Ti 3 AlC 2. Sin embargo, este material de partida es costoso y la producción es compleja.Por el contrario, el análogo de silicio, carburo de silicio y titanio Ti 3 SiC 2, está disponible comercialmente y es menos costoso. Ti 3 SiC 2 fue la primera fase MAX que los investigadores de Drexel intentaron grabar selectivamente en 2011, perola síntesis falló usando solo ácido fluorhídrico solo porque los átomos de silicio están fuertemente unidos a los átomos de metal de transición adyacentes.
Un equipo dirigido por Yury Gogotsi en la Universidad de Drexel ahora ha desarrollado una variación exitosa de este proceso. Al agregar un agente oxidante, los investigadores podrían debilitar los enlaces de silicio y oxidar el silicio. Usando mezclas de ácido fluorhídrico y un agente oxidante como el ácido nítrico, peróxido de hidrógeno o permanganato de potasio, el equipo produjo carburo de titanio MXene mediante la eliminación selectiva de silicio de Ti 3 SiC 2.
El proceso de grabado deja atrás pilas de carburo de titanio, que pueden deslaminarse para formar escamas, que tienen un grosor de aproximadamente 1 nanómetro. Los investigadores utilizaron este método para hacer películas de carburo de titanio flexibles y conductoras de electricidad a una escala relativamente grande.
Este nuevo método podría facilitar la producción de MXenes y abrir caminos para la producción de nuevos MXenes y materiales bidimensionales relacionados a partir de precursores que contienen silicio, expandiendo la familia de nanohojas 2D disponibles para científicos e ingenieros.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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