Membrane 2D al MXene: sintesi, materiali e design per purificazione dell'acqua, separazione dei gas e filtrazione solventi. = 2D MXene Membranes: synthesis, materials and design for fast water purification, gas separation and solvent filtration.

Sin da quando i MXeni (una nuova classe di materiali bidimensionali) vennero scoperti e prodotti la prima volta nel 2011, sono diventati interessanti nanomateriali per le loro uniche multiproprietà con prospettive di utilizzo che rivaleggiano quelle del graphene in un ampio range di potenziali applicazioni industriali. Un numero sempre crescente di studi ha testato le differenti applicazioni in ambito ambientale dei differenti MXeni per quanto riguarda le membrane, la catalisi e l'assorbimento. Questa tesi si focalizza in tre parti, la parte uno discute dei MXeni come nuovo materiale 2D, la loro composizione, metodi di sintesi, tipi di MXeni presenti oggigiorno, le loro proprietà uniche e possibili applicazioni con le sfide che si stanno affacciando nell'immediato futuro. La parte due, che è il corpo principale del documento, parla delle membrane a base di MXeni allo stato attuale dei lavori, per applicazioni di purificazione dell'acqua come il trattamento di acque sporche e la desalinizzazione, applicazioni di separazione dei gas come la separazione dell'idrogeno da miscele di gas, carbon capture e filtri antiparticolato, infine applicazioni per la rimozione dei solventi come la nanofiltrazione dei solventi e la deidratazione dei solventi grazie all'evaporazione. In questa parte ci focalizziamo sulle proprietà dei MXeni specifiche per le membrane come la loro naturale tendenza a bagnarsi, la ricca chimica di superficie, l'alta conduttività e gli effetti antibatterici naturali, spiegando la fisica che c'è dietro alla permeazione dell'acqua e alla diffusione dei gas attraverso le membrane. Specialmente in questa parte sono citati molti lavori, quasi tutti reviews, molto interessanti per le applicazioni sopra citate e verso la fine di questa sezione viene data un idea per le future direzioni che si possono intraprendere nel campo delle membrane ai MXeni, come le electroresponsive membrane o l'interfacial polymerization come metodo di sviluppo delle membrane, vengono inoltre puntualizzati i punti in cui manca una adeguata informazione e ricerca ad oggi. La terza parte contiene le conclusioni, con tre tabelle che riassumono i risultati ottenuti finora. In particolare la tabella 1 riassume i risultati ottenuti dagli altri materiali 2D (come graphene, TMDs ecc) nel campo delle membrane per la purificazione dell'acqua , la tabella 2 invece riassume i lavori citati in questa tesi mentre la tabella 3 riassume in generale i lavori che hanno contribuito all'evoluzione dei MXeni dal 2011 fino ad oggi.