Les scientifiques étudient activement les matériaux 2D ultra-minces pour améliorer l’efficacité des technologies d’énergie renouvelable ; la famille MXene se distingue particulièrement. Les MXene, composés à basse dimension, peuvent convertir les composants de l’air en ammoniac, ingrédient clé des engrais et utilisable pour produire des carburants de transport. Leurs propriétés chimiques uniques permettent d’ajuster la composition pour contrôler précisément les performances.

Cette recherche, menée par le professeur de génie chimique Abdoulaye Djire, le professeur Perla Balbuena et le doctorant Ray Yoo, est publiée dans le Journal of the American Chemical Society. L’équipe de Djire remet en question la compréhension traditionnelle des mécanismes des matériaux à base de métaux de transition, où l’efficacité catalytique dépendait uniquement du type de métal ; ils visent à élargir cette vision. Djire a déclaré : « L’objectif est d’approfondir la compréhension du rôle catalytique des matériaux en conditions électrocatalytiques ; ces connaissances pourraient identifier les composants clés pour produire des produits chimiques et carburants à partir des ressources abondantes de la Terre. »

La structure des MXene peut être régulée en modifiant les interactions entre atomes d’azote dans le réseau, affectant les caractéristiques de vibration moléculaire, cruciales pour l’efficacité des réactions chimiques catalytiques. Grâce à ce contrôle fin, ils peuvent être optimisés pour diverses applications en énergie renouvelable, devenant un substitut idéal aux coûteux électrocatalyseurs. Yoo a ajouté : « Les MXene sont des candidats idéaux pour remplacer les matériaux à base de métaux de transition ; les MXene nitrurés jouent un rôle important en électrocatalyse, avec des performances nettement supérieures aux MXene carburés. »