In uno studio rivoluzionario riportato il 28 marzo 2025, nella prestigiosa sintesi della rivista Nature, i ricercatori hanno ottenuto una svolta significativa nel campo della scienza dei materiali. Impiegando tecniche di incisione precise guidate da calcoli teorici, hanno ottenuto con successo W2tic2tx mxene ordinati atomicamente, un nuovo materiale bidimensionale. Questo risultato rivoluziona le sfide associate alla delaminazione interstrato, aprendo la strada a applicazioni innovative della polvere di mxene in vari campi, in particolare nella produzione di idrogeno attraverso l'elettrolisi dell'acqua.
Metodo di sintesi innovativo:
Utilizzando i calcoli della teoria funzionale della densità (DFT), i ricercatori hanno esplorato la fattibilità degli strati di tungsteno nell'attacco in composti (W, TI) 4C4₋y. Hanno scoperto che l'eccesso di doping in alluminio (precursore 2AL) aiuta a ridurre le impurità di ossigeno e facilita l'attacco selettivo. Attraverso l'attacco selettivo degli strati di tungsteno incollati covalente da precursori in carburo a strati non max (W, TI) 4C4-Y usando HCl-LIF, hanno sintetizzato con successo il mxene metallico di transizione bimetallica ordinata (W2tic2TX).
Performance di reazione di evoluzione dell'idrogeno eccezionale:
Il mxene W2tic2tx delaminato ha mostrato la sua prestazione, con un sovrapotenziale di soli 144 mV a una densità corrente di 10 mA cm-2, superando l'attuale mxene W1.33CTX. I calcoli DFT hanno mostrato che l'energia libera da adsorbimento dell'idrogeno sulla superficie mista di tungsteno-titanio (siti di coordinazione W-TI3) si avvicina alla neutralità termica (ΔGAD = -0,37EV), sovraperformando le superfici di tungsteno puro (ΔGad = -1.79EV).
Proprietà del materiale versatile:
Inoltre, questo materiale vanta una conducibilità elettrica ad alta temperatura ambiente di 427 SCM-1, seguendo il modello di salto a intervallo variabile (VRH), che indica il trasporto di elettroni interstrato predominante. Presenta un comportamento di assorbimento saturabile sotto irradiazione laser a femtosecondi da 800 nm, evidenziando il suo potenziale valore nelle applicazioni fotoniche e laser. L'elevata conduttività e la stabilità di questo materiale lo rendono un candidato promettente per una vasta gamma di tecnologie optoelettroniche e laser.
Questo studio attraversa il tradizionale paradigma di sintesi di mxene e fornisce nuove idee per costruire efficienti i suoi catalizzatori e nuovi materiali 2D.
Nome della letteratura: sintesi di un mxene di tungsteno 2D per elettrocatalisi
