The performance of two-dimensional (2D) Ti3C2Tx MXene nanosheets in the adsorption and copper removal from aqueous media was investigated. Delaminated (DL)-Ti3C2Tx exhibited excellent Cu removal ability, because of their large specific surface area, hydrophilicity, and unique surface functional properties. Scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive spectroscopy (SEM–EDS), transmission electron microscopy (TEM), Brunauer–Emmett–Teller (BET), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and X-ray diffraction (XRD) analyses were performed to analyze the structural changes in Ti3C2Tx MXene and its interaction with Cu ions. Oxygenated moieties in the layered structure of MXene facilitated reductive adsorption of Cu2+ forming Cu2O and CuO species. DL-Ti3C2Tx exhibited a higher and faster Cu uptake, compared to multilayer (ML)-Ti3C2Tx. The maximum experimental adsorption capacity (Qexp,max) was 78.45 mg g–1, and 80% of the total content of metal ions was adsorbed within 1 min. A pseudo-second-order kinetic model and the Freundlich adsorption isotherm accurately describe the equilibrium time and maximum Cu uptake onto the adsorbent material, respectively. Thermodynamic analysis revealed that the adsorption process was endothermic. The adsorption capacity (Qe) of DL-Ti3C2Tx was 2.7 times higher than that of a commercially available activated carbon. The present results illustrate the promising potential of 2D MXene nanosheets for the removal of toxic metals from water.

A simple hydrothermal treatment process was used for the fabrication of a Ti3C2Tx (MXene) nanosheet-based hybrid photocatalyst. The chemical composition of the MXene and its derivatives (nanosize {0 0 1} facets of TiO2 in Ti3C2Tx (001-T/MX)), as well as the structural properties and morphology of the as-prepared photocatalyst, were well characterised. The heterostructure of the as-prepared photocatalyst was obtained by controlled oxidation action via the Schottky junction formed between TiO2-MXene interfaces. The adsorption/photocatalytic degradation abilities of the pristine MXene and the as-synthesised 001-T/MX nanocomposite for carbamazepine (CBZ) were investigated. The determined Kapp value of CBZ under ultraviolet light was 0.0304 min−1, higher than that under natural solar light, and the degradation capacity was strongly controlled under acidic conditions (pH 3.0–5.0). During the photocatalytic degradation, OH and O2 attacked the CBZ molecule; detailed degradation pathways were proposed accordingly. The novel heterojunction 001-T/MX exhibited excellent applicability for CBZ decomposition.

Graphene-based two-dimensional materials have been explored in a variety of applications, including the treatment of heavy-metal-rich water/wastewater.

In the development of direct methanol and direct urea fuel cells, efficient electrocatalytic methanol oxidation reaction (MOR) and urea oxidation reaction (UOR) are employed. These approaches are essential in fuel cell technology for addressing the rising global energy and environmental concerns. In this research, nickel 2‐methylimidazole metal–organic framework (Ni‐MOF) and Ni‐MOF‐integrated titanium carbide (Ti 3 C 2 ) MXene hybrid nanostructures (Ni‐MOF/Ti 3 C 2 ) were controllably synthesized via a facile solvothermal method. Ti 3 C 2 MXene nanosheets are utilized as two‐dimensional support to enhance the catalytic activity of the Ni‐MOF/Ti 3 C 2 hybrid nanostructure. Furthermore, the methanol and urea electro‐oxidation activity of the Ni‐MOF/Ti 3 C 2 hybrid nanostructure is investigated. The synergistic effect between Ni‐MOF and Ti 3 C 2 MXene resulted in excellent and durable electrochemical performance. Thus, the newly synthesized electrode material exhibited high electrocatalytic activity at 0.8 V vs. Hg/HgO for methanol (166 mA cm −2 ) and urea electro‐oxidations (161 mA cm −2 ). The methanol and urea oxidation rates of the Ni‐MOF/Ti 3 C 2 ‐10 hybrid nanostructure are approximately five and three times higher than that of pure Ti 3 C 2 MXene and pristine Ni‐MOF, respectively. This work provides the potential of the Ni‐MOF‐integrated Ti 3 C 2 MXene hybrid nanostructure as a promising electrocatalyst for MOR and UOR.