| Texto completo | |
| Autor(es): |
Mocelim, Mauricio
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Fonseca, Henrique A. B.
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Moraes, Pedro Ivo R.
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Da Silva, Juarez L. F.
Número total de Autores: 4
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| Tipo de documento: | Artigo Científico |
| Fonte: | ACS OMEGA; v. 10, n. 29, p. 16-pg., 2025-07-15. |
| Resumo | |
MXenes are promising two-dimensional materials for energy storage, catalysis, and electronics; however, our atomistic understanding of the stability mechanisms that rule the stability and physicochemical properties of multiple-metal MXenes is far from satisfactory. In this study, we investigated the configurational space, structural parameters, energetic stability, and the electronic properties of the MXenes (M ' M '') n+1(X ' X '') n O2 family, where M = Mo, Cr, Mn, Nb, V, Ti, Y, and X = C, N, B. We used density functional theory calculations within the Perdew-Burke-Ernzerhof functional including Hubbard corrections for the Cr, Mn, and V d-states. We identified a correlation between the magnitude of the occupation of the M d z 2 -states and the preferential occupation of the O-sites on the MXene surface. Specifically, a reduced occupation of the d z 2 -states leads to an energetic preference for the face-centered cubic sites, which is observed in most systems, except for Mo2CO2, CrMoNO2, MoVCO2 (Mo side), and MoNbNO2, where a higher occupancy of the d z 2 -states promotes a preference for hexagonal close-packed sites. The in-plane configuration, that is, with metals or X mixed in the same layer, is more stable for MnNbCO2, MoNbNO2, NbYBO2, Ti3CNO2, and Nb3CNO2 MXenes, while the out-of-plane configuration, that is, with M or X separated in different layers, minimized the total energy for MoVCO2, CrMoNO2, and Ti2NbCNO2. Furthermore, we found a clear correlation between the work function and surface area and the chemical composition. As expected, the majority of our compositions are metallic, which is advantageous for applications of these materials as electrodes, e.g., in electrochemistry applications. (AU) | |
| Processo FAPESP: | 18/21401-7 - EMU concedido no processo 2017/11631-2: cluster computacional de alto desempenho - ENIAC |
| Beneficiário: | Juarez Lopes Ferreira da Silva |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários |
| Processo FAPESP: | 21/05728-9 - Investigação teórica de clusters de metais de transição com suporte em materiais 2D como candidatos a catalisadores para a redução de CO2 |
| Beneficiário: | Henrique Alves Bacco Fonseca |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |
| Processo FAPESP: | 23/12824-0 - Triagem de Catalisadores para a Separação Eletroquímica da Água com Base em Técnicas Computacionais para o Design de Materiais |
| Beneficiário: | Pedro Ivo Rodrigues Moraes |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado |
| Processo FAPESP: | 17/11631-2 - CINE: desenvolvimento computacional de materiais utilizando simulações atomísticas, meso-escala, multi-física e inteligência artificial para aplicações energéticas |
| Beneficiário: | Juarez Lopes Ferreira da Silva |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa Aplicada |
| Processo FAPESP: | 23/15357-3 - Seleção de Materiais de Baixo Custo para Produção de Hidrogênio por Meio de Eletrólise |
| Beneficiário: | Mauricio Mocelim |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado |