Crédito:Wiley
La conductividad metálica y la hidrofilia de los MXenes los han establecido como electrodos en baterías recargables y supercondensadores, así como otras aplicaciones, incluida la terapia fototérmica contra el cáncer, blindaje electromagnético, purificación de agua y detección de gas. En el diario Angewandte Chemie , Los investigadores han introducido ahora un nuevo método de producción. En lugar de usar convencional, aún más caro, carburo de titanio y aluminio, Graban selectivamente silicio a partir de carburo de silicio de titanio, un precursor más barato y común, para sintetizar carburo de titanio.
Materiales bidimensionales, que consta de 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 una sola capa de átomos de carbono. En 2011, Se sintetizó una nueva clase de materiales bidimensionales en la Universidad de Drexel en Filadelfia (Pensilvania, ESTADOS UNIDOS). Conocido como MXenes, los materiales están hechos de carburos y nitruros de metales de transición, donde la M representa un metal de transición, como el titanio, vanadio, o molibdeno, X puede ser carbono y / o nitrógeno, y hay muchas composiciones disponibles (ya se han demostrado experimentalmente unas 30 y se esperan docenas más). Uno de esos MXene es el carburo de titanio, Ti 3 C 2 .
La obtención del MXene deseado generalmente implica un proceso indirecto:carburos y nitruros en capas, conocidas 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 este modo, El carburo de titanio se puede obtener grabando el aluminio en carburo de titanio y aluminio (Ti 3 AlC 2 ). Sin embargo, este material de partida es caro, y la producción es compleja. A diferencia de, el análogo de silicio, carburo de silicio de 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 de forma selectiva en 2011, pero la síntesis falló usando ácido fluorhídrico solo porque los átomos de silicio están fuertemente unidos a los átomos adyacentes del metal de transición.
Un equipo dirigido por Yury Gogotsi en la Universidad de Drexel ahora ha desarrollado una variación exitosa de este proceso. Añadiendo 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 pilas de carburo de titanio, que se puede deslaminar para hacer copos, que tienen aproximadamente 1 nanómetro de espesor. Los investigadores utilizaron este método para hacer flexibles, películas de carburo de titanio eléctricamente conductoras 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 2-D disponibles para científicos e ingenieros.
