By etching Nb₄AlC₃ powders in hydrofluoric acid, a phase-pure, highly conductive, Nb₄C₃ MXene – the second with formula M₄X₃ – was produced. The latter's structure was investigated using pair distribution function analysis.

In this study, a transition from metallic to semiconducting-like behavior has been demonstrated in two-dimensional (2D) transition metal carbides by replacing titanium with molybdenum in the outer transition metal (M) layers of M3C2 and M4C3 MXenes. The MXene structure consists of n + 1 layers of near-close packed M layers with C or N occupying the octahedral site between them in an [MX]nM arrangement. Recently, two new families of ordered 2D double transition metal carbides MXenes were discovered, M'2M''C2 and M'2M''2C3- where M' and M'' are two different early transition metals, such as Mo, Cr, Ta, Nb, V, and Ti. The M' atoms only occupy the outer layers and the M'' atoms fill the middle layers. In other words, M' atomic layers sandwich the middle M''-C layers. Using X-ray atomic pair distribution function (PDF) analysis on Mo2TiC2 and Mo2Ti2C3 MXenes, we present the first quantitative analysis of structures of these novel materials and experimentally confirm that Mo atoms are in the outer layers of the [MC]nM structures. The electronic properties of these Mo-containing MXenes are compared with their Ti3C2 counterparts, and are found to be no longer metallic-like conductors; instead the resistance increases mildly with decreasing temperatures. Density functional theory (DFT) calculations suggest that OH terminated Mo-Ti MXenes are semiconductors with narrow band gaps. Measurements of the temperature dependencies of conductivities and magnetoresistances have confirmed that Mo2TiC2Tx exhibits semiconductor-like transport behavior, while Ti3C2Tx is a metal. This finding opens new avenues for the control of the electronic and optical applications of MXenes and for exploring new applications, in which semiconducting properties are required.

Electrodeposited manganese oxide films (MnOx) are promising stable oxygen evolution catalysts. They are able to catalyze the oxygen evolution reaction in acidic solutions but with only modest activity when prepared by constant anodic potential deposition. We now show that the performance of these catalysts is improved when they are "activated" by potential cycling protocols, as measured by Tafel analysis (where lower slope is better): upon activation the Tafel slope decreases from ∼120 to ∼70 mV/decade in neutral conditions and from ∼650 to ∼90 mV/decade in acidic solutions. Electrochemical, spectroscopic, and structural methods were employed to study the activation process and support a mechanism where the original birnessite-like MnOx (δ-MnO2) undergoes a phase change, induced by comproportionation with cathodically generated Mn(OH)2, to a hausmannite-like intermediate (α-Mn3O4). Subsequent anodic conditioning from voltage cycling or water oxidation produces a disordered birnessite-like phase, which is highly active for oxygen evolution. At pH 2.5, the current density of activated MnOx (at an overpotential of 600 mV) is 2 orders of magnitude higher than that of the original MnOx and begins to approach that of Ru and Ir oxides in acid.