Sledovanie vplyvu leptantov na elektrochemické správanie vzoriek MXénu Ti3C2Tx

Authors: Veronika Gajdošová 1    Lenka Lorencová 1    Ján Tkáč 1   
1 Chemický Ústav SAV, Bratislava, Slovensko   
Year: 2019
Section: Utilization of instrumental methods in the analysis of biologically important substances
Abstract No.: 1809
ISBN: 978-80-972360-4-5

V roku 2011 bol objavený nový 2D nanomateriál nazývaný "MXén" [1]. Mxén pozostáva z prechodných kovov karbidov, nitridov alebo karbonitridov so štruktúrnym vzorcom Mn+1AXn (n = 1, 2, 3), pričom M predstavuje prechodný kov, X predstavuje uhlík alebo dusík a A fázu tvoria prvky v 13. a 14. skupine. Bolo syntetizovaných viac  ako 70 druhov MXénov, ktoré sú pripravované leptaním A fázy s využitím leptantu s fluórom vo svojej štruktúre. Proces vedie k tvorbe vysoko stabilných vrstiev Mn+1XnTx. Tx predstavuje funkčnú skupinu na povrchu, ktorou môže byť kyslík (=O), hydroxyl (-OH) alebo fluorid (-F) [2].

V práci sme sa zamerali na analýzu elektrochemického správanie vzoriek leptaných odlišným spôsobom – jedna vzorka bola leptaná HF a druhá jemnejším spôsobom s LiF+HCl.

Cyklická voltampérometria (CV) odhalila, že vzorka s LiF+HCl tvorí výraznejší oxidačný pík pri potenciáli +0,4 V ako vzorka s HF. Vzorka leptaná šetrnejším spôsobom s LiF+HCl zvyšuje aktívnu plochu elektródy o 1,3 mm2 a zvyšuje odpor elektródy pri EIS meraní. Hodnoty Rct pre nemodifikovanú GCE sú 164 ± 36 Ω a pre GCE/MX (LiF) sú  5010 ± 250 Ω. Pomocou CV sme pozorovali redukciu H2O2 [3]. Redukcia H2O2 začala u nemodifikovanej GCE pri potenciáli -224 mV, u GCE/MX (HF)  pri -190 mV a u GCE/LiF pri -140 mV. V prípade vzorky MXénu leptanej s LiF + HCl sme pozorovali prúdovú hustotu 2100 µA cm-2  pri potenciáli -894 mV, čo znamená že vzorka má vyššiu katalytickú aktivitu oproti vzorke MXénu leptanej HF.

Zistili sme že vzorky sú stabilnejšie v katodických potenciálových rozsahoch a katalyticky aktívne s potenciálom pre prípravu biosenzorov, pričom vzorka leptaná s LIF+HCl vykazuje lepšie elektrochemické vlastnosti.

Tento príspevok je výsledkom realizácie projektu VEGA 2/0137/18 a 2/0090/16, a APVV 17-0300. Radi by sme poďakovali podpore z ERC Proof of Concept grant (No. 825586).
[1] M. Naguib, M. Kurtoglu, V. Presser, et al., Adv. Mater. 2011, 23, 4248.
[2] B. Anasori,M. R. Lukatskaya, Y. Gogotsi, Nat. Rev. Mater. 2017, 2, 16098.
[3] L. Lorencova, T. Bertok, E. Dosekova et al., Electrochim. Acta. 2017, 235, 471-479.