В журнале Inorganic Chemistry (ИФ 4,6) опубликована статья с участием сотрудников Института Васильченко Д.Б., Николаева В.А., Поповецкого П.С. и Колесова Б.А.

“Unraveling the Carbon Footprint: How Ti₃C₂T_x MXene Stability Affects CO₂ Photoreduction on TiO₂» Danila Vasilchenko, Vladislav Nikolaev, Roman Alekseev, Evgeny Gerasimov, Pavel Popovetskiy, Boris Kolesov, Denis Mishchenko, Angelina Zhurenok, Ekaterina Kozlova // Inorganic Chemistry. 2026. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6c02232. Посмотреть статью

HR-TEM микрофотография композита Ti₃C₂T_X(5%)/TiO₂, частицы MXene (Ti₃C₂T_X) выделены желтым цветом. Кинетика выделения метана в среде аргона (синяя кривая) и диоксида углерода (красная кривая): наблюдается значительное снижение скорости процесса в атмосфере CO₂.

MXene (максены) – это обширный класс двумерных наноматериалов, состоящих из ультратонких (толщиной в несколько атомных слоев) карбидов, нитридов или карбонитридов переходных металлов. Наночастицы MXene считаются перспективными сокатализаторами для фотокаталитического восстановления CO₂ (CO₂RR) на полупроводниковых носителях, таких как TiO₂. Однако их собственная гидролитическая нестабильность может приводить к образованию углеродсодержащих газообразных продуктов, идентичных целевым продуктам.

В данном исследовании систематически изучается это взаимовлияние на примере модельной системы Ti₃C₂T_x/TiO₂. Показано, что водные «чернила» Ti₃C₂T_x подвергаются непрерывному гидролизу в условиях окружающей среды с выделением CH₄, CO, CO₂ и углеводородов C₂, причем этот процесс значительно ускоряется под действием видимого света за счет фототермального эффекта. Фотокаталитические испытания модельных катализаторов Ti₃C₂T_x/TiO₂ позволили сделать ключевое наблюдение: CO₂ не только не увеличивает скорость выделения CH₄, но даже подавляет процесс по сравнению с инертной атмосферой (Ar). Образование продуктов (CH_x, CO) коррелировало с загрузкой MXene и степенью его дисперсии, при этом однослойные и малослойные частицы деградировали быстрее. Общее количество выделившегося углерода в час составляло лишь около 1% от изначально присутствовавшего в MXene, что согласуется со многими литературными данными.

Полученные результаты доказывают, что гидролитическое разложение Ti₃C₂T_x приводит к неверной интерпретации эффективности фотокатализа. Для разграничения истинного восстановления CO₂ фотокатализаторами на основе MXene и деградации катализатора необходимо проведение строгих контрольных экспериментов.