Nova estratégia proposta para nanofolhas MXene de poucas camadas e livres de defeitos com propriedades físico-químicas aprimoradas

Pesquisadores dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências propuseram uma estratégia de síntese otimizada para obter M de camada baixa livre de defeitos₄C₃T_x (M = V, Nb, Ta) Nanofolhas MXene. Seus resultados foram publicados em Ciência Avançada.

Os materiais MXene têm enorme potencial para aplicações como armazenamento de energia, conversão de energia e blindagem eletromagnética devido às suas excelentes propriedades físicas e químicas. M₄C₃T_x (M = V, Nb, Ta) MXenes têm recebido muita atenção.

No entanto, obtendo um precursor de fase MAX puro, o ataque completo para M multicamadas₄C₃T_x MXenes e requisitos rigorosos para agentes de intercalação e operações de esfoliação são dificuldades na síntese desses M de poucas camadas.₄C₃T_x MXenes. Como resultado, apenas algumas investigações se concentraram no estudo de M finos.₄C₃T_x (M = V, Nb, Ta) MXenes.

Neste estudo, os cientistas propõem um roteiro para a síntese de M de poucas camadas sem defeitos₄C₃T_x (M = V, Nb, Ta) nanofolhas. Inclui calcinação em alta temperatura, ataque seletivo HF, intercalação e esfoliação. Produz três camadas M distintas e sem defeitos₄C₃T_x (M = V, Nb, Ta) nanofolhas.

A caracterização extensiva confirma sua estrutura livre de defeitos, espaçamento significativo entre camadas (variando de 1.702 a 1.955 nm), diversos grupos funcionais (-OH, -F, -O) e estados de valência abundantes (M⁵⁺M⁴⁺M³⁺M²⁺M⁰).

Além disso, eles fabricaram um filme independente por filtração a vácuo de algumas camadas M₄C₃T_x (M = V, Nb, Ta) Tinta MXene, que exibiu propriedades físico-químicas notáveis, como alta condutividade, alta estabilidade e hidrofilicidade.

“Nosso trabalho fornece diretrizes detalhadas para a síntese de outras nanofolhas MXene de poucas camadas e livres de defeitos”, disse Huang Yanan, membro da equipe, “e serve como um catalisador para a extensa exploração de aplicações funcionais de M₄C₃T_x (M = V, Nb, Ta) nanofolhas MXene no futuro.”