Revestimento polimérico protege MXene e aumenta a produção de metano a partir de dióxido de carbono

Uma equipa de investigação liderada pelo professor Su-Il In, do Departamento de Ciência e Engenharia de Energia da DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology), desenvolveu uma tecnologia fotocatalítica que melhora a estabilidade do MXene, segundo o Phys.org. O MXene é um nanomaterial bidimensional com excelente condutividade elétrica. A equipa trabalhou com grupos liderados pelo professor Insik In, da Universidade Nacional de Transportes da Coreia, pelo professor Taegyeong Lee, da Universidade Hanyang, e pelo professor Soorathep Kheawhom, da Universidade Chulalongkorn, na Tailândia.

Segundo o Phys.org, o MXene oxida-se facilmente quando exposto à água e ao oxigénio, o que degrada o seu desempenho. A equipa aplicou uma técnica de modificação de superfície que liga um polímero orgânico à superfície do MXene para formar uma camada protetora. O Phys.org noticiou que o material revestido manteve um desempenho estável mesmo em ambientes onde há água.

A equipa combinou o MXene modificado à superfície (f-MXene) com TiO₂ reduzido (RT), que desencadeia reações químicas quando exposto à luz, e nanopartículas de cobre (Cu). Um fotocatalisador é um material que impulsiona reações químicas utilizando luz. Segundo o Phys.org, o MXene facilita a transferência de eletrões, o movimento dos eletrões, enquanto o cobre promove a reação que converte dióxido de carbono em metano.

Os resultados experimentais mostraram que o fotocatalisador Cu/f-MXene/RT produziu 18,1 μmol/g (micromoles por grama) de metano, cerca de 200 vezes o desempenho do RT isoladamente, segundo o Phys.org. O Phys.org noticiou que experiências e cálculos teóricos confirmaram como o MXene modificado à superfície e as nanopartículas de cobre facilitam a transferência de eletrões e promovem a formação de metano.

Su-Il In afirmou que o estudo melhorou simultaneamente a estabilidade do fotocatalisador e o seu desempenho de conversão de dióxido de carbono ao controlar a superfície do MXene, que descreveu como vulnerável à água e à luz. Disse que a equipa espera que a tecnologia seja utilizada para a conversão de recursos de carbono que usa a luz solar para converter dióxido de carbono em combustíveis úteis, como o metano.

O artigo, de Dongyun Kim e outros, intitula-se 'Surface-Functionalized MXene for Enhanced Photocatalytic CO₂ Reduction' e foi publicado na Advanced Energy Materials com o DOI 10.1002/aenm.71560. O Phys.org disse que o seu artigo foi fornecido pelo Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology.