Un revêtement polymère protège le MXène et augmente la production de méthane à partir du dioxyde de carbone

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Su-Il In, du Département des sciences et de l’ingénierie de l’énergie du DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology), a mis au point une technologie photocatalytique qui améliore la stabilité du MXène, selon Phys.org. Le MXène est un nanomatériau bidimensionnel doté d’une excellente conductivité électrique. L’équipe a travaillé avec des groupes dirigés par le professeur Insik In, de la Korea National University of Transportation, le professeur Taegyeong Lee, de l’université Hanyang, et le professeur Soorathep Kheawhom, de l’université Chulalongkorn en Thaïlande.

Selon Phys.org, le MXène s’oxyde facilement lorsqu’il est exposé à l’eau et à l’oxygène, ce qui dégrade ses performances. L’équipe a appliqué une technique de modification de surface qui lie un polymère organique à la surface du MXène pour former une couche protectrice. Phys.org rapporte que le matériau revêtu a conservé des performances stables même dans des environnements où l’eau est présente.

L’équipe a combiné le MXène modifié en surface (f-MXene) avec du TiO₂ réduit (RT), qui déclenche des réactions chimiques lorsqu’il est exposé à la lumière, et des nanoparticules de cuivre (Cu). Un photocatalyseur est un matériau qui déclenche des réactions chimiques à l’aide de la lumière. Selon Phys.org, le MXène facilite le transfert d’électrons, c’est-à-dire le déplacement des électrons, tandis que le cuivre favorise la réaction qui convertit le dioxyde de carbone en méthane.

Les résultats expérimentaux ont montré que le photocatalyseur Cu/f-MXene/RT produisait 18,1 μmol/g (micromoles par gramme) de méthane, soit environ 200 fois la performance du RT seul, selon Phys.org. Phys.org rapporte que des expériences et des calculs théoriques ont confirmé comment le MXène modifié en surface et les nanoparticules de cuivre facilitent le transfert d’électrons et favorisent la formation de méthane.

Su-Il In a déclaré que l’étude avait simultanément amélioré la stabilité du photocatalyseur et sa performance de conversion du dioxyde de carbone en contrôlant la surface du MXène, qu’il a décrit comme vulnérable à l’eau et à la lumière. Il a indiqué que l’équipe s’attend à ce que cette technologie soit utilisée pour la conversion des ressources carbonées, qui utilise la lumière du soleil pour transformer le dioxyde de carbone en combustibles utiles tels que le méthane.

L’article, de Dongyun Kim et d’autres auteurs, est intitulé « Surface-Functionalized MXene for Enhanced Photocatalytic CO₂ Reduction » et a été publié dans Advanced Energy Materials avec le DOI 10.1002/aenm.71560. Phys.org a précisé que son article avait été fourni par le Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology.