Ti3C2 MXene sentezi ve sentez şartlarının MXene özelliklerine olan etkisi

Yakın zamanda keşfedilen üstün elektriksel iletkenlik, büyük yüzey alanı, kullanım amacına göre değiştirilebilir yüzey grupları, hidrofilik davranışları ve antibakteriyel etkileri gibi birçok özelliğe sahip 2D nanomalzeme ailesinin bir üyesi olan Ti3C2TX MXene birçok mühendislik alanında kullanılmaktadır. Çevre Mühendisliği alanında da bu üstün özelliklerinden dolayı birçok proseste kullanılabilirliği düşünülmüş ve birçok çalışmaya konu olmuştur. Bu noktadan çıkışla MXene üretim şartları ve sentez prosedürlerinin MXene'nin kimyasal ve fiziksel yapısına olan etkisinin belirlenmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada Ti3C2TX MXene'nin Ti3AlC2 MAX fazından doğrudan HF ile ve LiF+HCl yoluyla aşındırılarak sentezlenmesi amaçlanmıştır. Sıcaklık, aşındırma süresi ve aşındırma çözeltisinin konsantrasyonunun olan etkisi, sentez koşullarının MXene'in yüzey gruplarına, morfolojik yapısına ve kimyasal yapısına olan etkisi belirlenmiştir. Çalışmada sıcaklığının arttırılması ile MAX fazından erken geçiş metali olan Al atomlarının uzaklaştırılmasının arttığı, doğrudan HF ile 40 oC 24 saat %30 konsantrasyonundaki HF koşullarında sentezlenen MXene'in MAX fazındaki Al atomlarının gideriminin yaklaşık %99 olduğu ve MXene'nin tanecik boyutlarının MAX fazının yaklaşık üçte bire düştüğü tespit edilmiştir. LiF+ HCl yoluyla MXene sentezinin doğrudan HF'ye kıyasla daha yüksek sıcaklıklarda gerçekleştiği belirlenmiştir. Yüksek sıcaklık şartlarında sentezlenen MXene'lerin daha yüksek termal dirence sahip olduğu gözlemlenmiştir. Aşındırma çözeltisinin konsantrasyonu arttıkça MXene yapısında oluşan akordiyonik yapıların derinliğinin arttığı belirlenmiştir. MAX fazının aşındırılması sonrası oluşan MXene yapısının yüzey gruplarının yapılan temas açısı analizleri sonuçlarına göre MAX fazına kıyasla daha hidrofilik bir malzemenin oluştuğu sonucuna varılmıştır.