Rivestimento polimerico protegge il MXene e aumenta la produzione di metano da anidride carbonica

Un team di ricerca guidato dal professor Su-Il In del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dell'Energia della DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology) ha sviluppato una tecnologia fotocatalitica che migliora la stabilità del MXene, secondo Phys.org. Il MXene è un nanomateriale bidimensionale con un'eccellente conduttività elettrica. Il team ha collaborato con gruppi guidati dal professor Insik In della Korea National University of Transportation, dal professor Taegyeong Lee della Hanyang University e dal professor Soorathep Kheawhom della Chulalongkorn University in Thailandia.

Secondo Phys.org, il MXene si ossida facilmente se esposto all'acqua e all'ossigeno, il che ne degrada le prestazioni. Il team ha applicato una tecnica di modificazione superficiale che lega un polimero organico alla superficie del MXene per formare uno strato protettivo. Phys.org ha riferito che il materiale rivestito ha mantenuto prestazioni stabili anche in ambienti in cui è presente acqua.

Il team ha combinato il MXene modificato in superficie (f-MXene) con il TiO₂ ridotto (RT), che innesca reazioni chimiche quando esposto alla luce, e nanoparticelle di rame (Cu). Un fotocatalizzatore è un materiale che guida reazioni chimiche usando la luce. Secondo Phys.org, il MXene facilita il trasferimento di elettroni, il movimento degli elettroni, mentre il rame promuove la reazione che converte l'anidride carbonica in metano.

I risultati sperimentali hanno mostrato che il fotocatalizzatore Cu/f-MXene/RT ha prodotto 18,1 μmol/g (micromoli per grammo) di metano, circa 200 volte le prestazioni del solo RT, secondo Phys.org. Phys.org ha riferito che esperimenti e calcoli teorici hanno confermato come il MXene modificato in superficie e le nanoparticelle di rame facilitino il trasferimento di elettroni e promuovano la formazione di metano.

Su-Il In ha affermato che lo studio ha migliorato simultaneamente la stabilità del fotocatalizzatore e le sue prestazioni di conversione dell'anidride carbonica controllando la superficie del MXene, che ha descritto come vulnerabile all'acqua e alla luce. Ha detto che il team si aspetta che la tecnologia venga utilizzata per la conversione delle risorse di carbonio, che usa la luce solare per convertire l'anidride carbonica in combustibili utili come il metano.

L'articolo, di Dongyun Kim e altri, è intitolato 'Surface-Functionalized MXene for Enhanced Photocatalytic CO₂ Reduction' ed è stato pubblicato su Advanced Energy Materials con DOI 10.1002/aenm.71560. Phys.org ha detto che il suo articolo è stato fornito dal Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology.