Un recubrimiento de polímero protege el MXene y aumenta la producción de metano a partir de dióxido de carbono

Un equipo de investigación liderado por el profesor Su-Il In, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de la Energía de DGIST (Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk), desarrolló una tecnología fotocatalítica que mejora la estabilidad del MXene, según Phys.org. El MXene es un nanomaterial bidimensional con excelente conductividad eléctrica. El equipo trabajó con grupos liderados por el profesor Insik In, de la Universidad Nacional de Transporte de Corea; el profesor Taegyeong Lee, de la Universidad de Hanyang, y el profesor Soorathep Kheawhom, de la Universidad de Chulalongkorn, en Tailandia.

Según Phys.org, el MXene se oxida fácilmente cuando se expone al agua y al oxígeno, lo que degrada su rendimiento. El equipo aplicó una técnica de modificación superficial que une un polímero orgánico a la superficie del MXene para formar una capa protectora. Phys.org informó de que el material recubierto mantuvo un rendimiento estable incluso en entornos donde hay agua.

El equipo combinó el MXene modificado en superficie (f-MXene) con TiO₂ reducido (RT), que desencadena reacciones químicas al exponerse a la luz, y nanopartículas de cobre (Cu). Un fotocatalizador es un material que impulsa reacciones químicas mediante la luz. Según Phys.org, el MXene facilita la transferencia de electrones, el movimiento de electrones, mientras que el cobre promueve la reacción que convierte el dióxido de carbono en metano.

Los resultados experimentales mostraron que el fotocatalizador Cu/f-MXene/RT produjo 18,1 μmol/g (micromoles por gramo) de metano, unas 200 veces el rendimiento del RT por sí solo, según Phys.org. Phys.org informó de que experimentos y cálculos teóricos confirmaron cómo el MXene modificado en superficie y las nanopartículas de cobre facilitan la transferencia de electrones y promueven la formación de metano.

Su-Il In dijo que el estudio mejoró simultáneamente la estabilidad del fotocatalizador y su rendimiento de conversión de dióxido de carbono mediante el control de la superficie del MXene, que describió como vulnerable al agua y a la luz. Dijo que el equipo espera que la tecnología se utilice para la conversión de recursos de carbono que emplea la luz solar para convertir el dióxido de carbono en combustibles útiles, como el metano.

El artículo, de Dongyun Kim y otros, se titula 'Surface-Functionalized MXene for Enhanced Photocatalytic CO₂ Reduction' y se publicó en Advanced Energy Materials con DOI 10.1002/aenm.71560. Phys.org dijo que su artículo fue proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk.