Los investigadores de Missouri S&T han descubierto que los materiales de carburo de titanio bidimensionales (2-D), o MXenes, puede reaccionar con agua sin otros oxidantes involucrados. Su hallazgo puede conducir a nuevos conocimientos sobre la química inusual de MXenes y, en consecuencia, tener un impacto en el almacenamiento y la fabricación de dispositivos de MXenes.

Los MXenes son una de las familias más grandes de materiales 2-D. Son unas pocas hojas de un átomo de espesor con estructuras de carburos y nitruros de metales de transición y con propiedades distintivas como alta conductividad eléctrica combinada con su capacidad para dispersarse en agua.

Los investigadores están entusiasmados con su uso potencial en aplicaciones de almacenamiento y recolección de energía, como baterías, supercondensadores y nanogeneradores triboeléctricos, que convierten la energía de fricción desperdiciada en electricidad, según el Dr. Vadym Mochalin, profesor asociado de química en Missouri S&T.

"La reactividad de los MXenes hacia el agua que hemos demostrado no solo cambia la percepción común sobre la resistencia del carburo de titanio a la hidrólisis en condiciones ambientales, pero también señala las sorprendentes diferencias en las propiedades químicas entre las formas a granel y 2-D del mismo material, "dice Mochalin.

Mochalin y el autor principal Shuohan Huang, un estudiante de doctorado en química que trabaja en el grupo de investigación de Mochalin en Missouri S&T, discuten sus hallazgos en "Hidrólisis de carburos metálicos de transición 2-D (MXenes) en soluciones coloidales, "un artículo publicado hoy en la revista American Chemical Society Química Inorgánica .

"Nuestros nuevos hallazgos son importantes porque ahora sabemos que es el agua en sí, en lugar del oxígeno, de lo que los MXenes deben protegerse durante la fabricación y el almacenamiento, "dice Huang.

Para llegar a su conclusión de "solo agua", Huang y Mochalin probaron sistemáticamente la hidrólisis y la estabilidad química de MXenes Ti3C2Tx y Ti2CTx en agua y soluciones coloidales no acuosas expuestas a ambientes de oxígeno y / o gas inerte en diferentes combinaciones, como el ejemplo
mostrado en la imagen.

"Parece que en su estado 2-D, los carburos de metales de transición son bastante reactivos, "dice Mochalin." Con nuestro resultado, esperamos con interés los estudios de seguimiento de su rica química en reacciones con agua y otras moléculas, incluyendo compuestos orgánicos, así como estudios sobre las posibles propiedades catalíticas de los MXenes ".