Nanocompósitos de TiO2 mesoporosos em duas dimensões uniformemente ordenados, obtidos por montagem de monomicelas confinadas por solvente induzido hidrotermicamente.

Os nanomateriais bidimensionais (2D) têm sido o foco de substancial interesse em pesquisa recentemente, devido às suas propriedades fascinantes e excelentes. No entanto, os materiais porosos em 2D ainda são bastante raros devido à dificuldade de criar poros em nanostruturas 2D. Aqui, sintetizamos um novo tipo de nanosheets de TiO2 mesoporosos em 2D de camada única, com tamanho e espessura muito uniformes, assim como uma mesoestrutura ordenada, a partir de uma abordagem sem precedentes de montagem confinada por solvente induzida hidrotermicamente. As monomicelas esféricas de F127/TiO2 são inicialmente formadas e redispersas em etanol e glicerol, seguidas por um tratamento hidrotermal para montar essas subunidades em uma mesoestrutura 2D de camada única devido ao efeito de confinamento do solvente de glicerol altamente aderido. As nanosheets de TiO2 mesoporosos obtidas têm um tamanho médio relativo em torno de 500 × 500 nm e podem ser empilhadas aleatoriamente em um bloco. As nanosheets de TiO2 possuem apenas uma camada de mesopores ordenados com um tamanho de poro de 4,0 nm, uma área de superfície muito alta de 210 m2 g-1 e uma espessura uniforme de 5,5 nm. A espessura pode ser ainda manipulada de 5,5 a 27,6 nm simplesmente ajustando a concentração do precursor ou a razão do solvente. Devido à morfologia 2D bem definida e à grande mesoporosidade, assim como às paredes de mesopores cristalinas de anatásio, essas nanosheets uniformes de TiO2 são capazes de fornecer grandes vazios acessíveis para adsorção e intercalação de íons de sódio, além de prevenir a expansão volumétrica. Como esperado, essas nanosheets de TiO2 mesoporosos exibiram uma capacidade reversível excelente de 220 mAh g-1 a 100 mA g-1 como ânodos de bateria de íons de sódio, e podem manter 199 mAh g-1 após numerosos ciclos em diferentes densidades de corrente. A capacidade é mantida em 44 mAh g-1 mesmo em uma alta densidade de corrente de 10 A g-1 após 10.000 ciclos, demonstrando um desempenho notável para armazenamento de energia.