Os MXenes atualmente sintetizados provêm principalmente de precursores da fase MAX, e a síntese controlada de MXenes à base de tungstênio é extremamente desafiadora devido à instabilidade prevista pelos cálculos. Portanto, encontrar estratégias de síntese adequadas para preparar catalisadores HER eficientes ainda enfrenta muitos desafios.
Em 28 de março de 2025, o periódico Nature Synthesis relatou que pesquisadores usaram cálculos teóricos para orientar a gravação precisa de camadas de tungstênio ligadas covalentemente, obtendo W2TiC2Tx MXene atomicamente ordenado e resolvendo o problema de delaminação entre camadas.

Neste trabalho, pesquisadores previram a viabilidade de corrosão de camadas de tungstênio em (W, Ti) 4C4 ₋ y por meio de cálculos de DFT e descobriram que a dopagem excessiva de alumínio (precursor de 2Al) pode reduzir impurezas de oxigênio e promover corrosão seletiva. Eles sintetizaram o metal de transição duplo ordenado MXene (W2TiC2Tx) por meio da corrosão seletiva de camadas de tungstênio ligadas covalentemente a partir de precursores de carboneto (W, Ti) 4C4-y sem MAX, utilizando HCl LiF.
Pesquisas demonstraram que o MXene W2TiC2Tx descascado apresenta excelente desempenho de HER, com um sobrepotencial de apenas 144 mV a uma densidade de corrente de 10 mA cm-2, muito superior ao MXene W1.33CtX existente. A DFT mostra que a energia livre de adsorção de hidrogênio (Δ Gad = -0,37 eV) do sítio de coordenação W-Ti3 na superfície mista de tungstênio-titânio está próxima da neutralidade térmica e é superior à da superfície de tungstênio puro (Δ Gad = -1,79 eV).
Além disso, o material apresenta alta condutividade de 427 Scm-1 à temperatura ambiente, o que está em conformidade com o modelo de salto de alcance variável (VRH), indicando que o transporte de elétrons entre camadas é dominante. Sob laser de femtossegundo de 800 nm, o material apresenta comportamento de absorção anti-saturação, e sua alta condutividade e estabilidade o tornam potencialmente valioso em aplicações optoeletrônicas e de laser.
Este estudo rompe com o paradigma de síntese tradicional do MXene e fornece novas ideias para a construção de catalisadores HER eficientes e novos materiais 2D.

Nome da literatura: Síntese de um MXene de tungstênio 2D para eletrocatálise.

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