In this study, we successfully demonstrate the electrochemical etching of Al from porous Ti₂AlC electrodes in dilute hydrochloric acid to form a layer of Ti₂CT_x MXene on Ti₂AlC.

Although MXene nanosheets have attracted significant scientific and industrial attention, these materials are highly susceptible to oxidation, which leads to their chemical degradation and loss of functional properties in a matter of days. Here we demonstrate an effective method to prevent the oxidation of colloidal Ti3C2Tx MXene nanosheets by using sodium L-ascorbate as an antioxidant. The success of the method is evident in the stable morphology, structure, and colloidal stability of Ti3C2Tx. Even in the presence of water and oxygen, the electrical conductivity of Ti3C2Tx nanosheets treated with sodium L-ascorbate was orders of magnitude higher as compared with untreated ones after 21 days. This resistance to oxidation also persists in the dried state. We propose that the sodium L-ascorbate protects the edges of the nanosheets, restricting water molecules from otherwise reactive sites; this is supported by molecular dynamics simulations that show association of the ascorbate anion with the nanosheet edge.

Abstract Ti 3 C 2 T x belongs to the family of MXenes, 2D materials with an attractive combination of functional properties suitable for applications such as batteries, supercapacitors, and strain sensors. However, the fabrication of devices and functional coatings based on Ti 3 C 2 T x remains challenging as they are prone to chemical degradation by their oxidation to TiO 2 . In this paper, we examine the oxidation of Ti 3 C 2 T x in air, liquid, and solid media via conductivity measurements to assess the shelf life of Ti 3 C 2 T x MXenes. The oxidation of Ti 3 C 2 T x was observed in all the media used in this study, but it is fastest in liquid media and slowest in solid media (including polymer matrices). We also show that the conventional indicators of MXene oxidation, such as changes in color and colloidal stability, are not always reliable. Finally, we demonstrate the acceleration of oxidation under exposure to UV light.

We demonstrate that functionalized pyrene derivatives effectively stabilize single- and few-layer graphene flakes in aqueous dispersions. The graphene/stabilizer yield obtained by this method is exceptionally high relative to conventional nanomaterial stabilizers such as surfactants or polymers. The mechanism of stabilization by pyrene derivatives is investigated by studying the effects of various parameters on dispersed graphene concentration and stability; these parameters include stabilizer concentration, initial graphite concentration, solution pH, and type and number of functional groups and counterions. The effectiveness of the pyrene derivatives is pH-tunable, as measured by zeta potential, and is also a function of the number of functional groups, the electronegativity of the functional group, the counterion, the relative polarity between stabilizer and solvent, and the distance from the functional group to the basal plane. Even if the dispersion is destabilized by extreme pH or lyophilization, the graphene does not aggregate because the stabilizer remains adsorbed on the surface. These dispersions also show promise for applications in graphene/polymer nanocomposites (examined in this paper), organic solar cells, conductive films, and inkjet-printed electronic devices.

The shape of Ti₃C₂T_xMXenes can be altered using spray drying, providing a new route for controlling MXene nanosheet morphology.

Bendable, stretchable MXene multilayer coatings are deposited onto a wide variety of surfaces, rendering them conductive and responsive.