L'elettrocatalisi è ampiamente coinvolta in molti importanti processi legati all'energia come la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR) per le celle a combustibile, la reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER) per la produzione di idrogeno verde, e la reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER) per batterie metallo-aria. Gli aerogel di metalli nobili (NMA) sono emersi come una nuova classe di eccezionali elettrocatalizzatori, combinando le caratteristiche dei metalli e degli aerogel. Però, lo sviluppo di questi materiali porosi è stato ostacolato da metodi di fabbricazione lenti, che richiedono diverse ore o addirittura settimane. Inoltre, le proprietà ottiche uniche dei metalli nobili, ad esempio, risonanza plasmonica - sono stati finora ignorati nelle NMA, limitando le loro potenziali elevate prestazioni in elettrocatalisi.

Ran Du dalla Cina è un ricercatore Alexander von Humboldt che ha lavorato dal 2017 come postdoc nel gruppo di chimica fisica del professor Alexander Eychmüller alla TU Dresden. Insieme, hanno recentemente rivelato un comportamento di autoguarigione non convenzionale nei gel di metalli nobili, una caratteristica rara nei sistemi gel esclusivamente inorganici. Su questa base, hanno sviluppato un metodo per accelerare enormemente la velocità di gelificazione. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Questione .

Questa strategia non convenzionale e concettualmente nuova per la gelificazione rapida è un metodo di gelificazione controintuitivo promosso da disturbi. L'introduzione in situ di un campo di disturbo durante la gelificazione facilita notevolmente il trasporto di massa e induce una cinetica di reazione accelerata. Alla rimozione del campo di disturbo, i pezzi di gel risultanti possono essere riassemblati in un monolite tramite la proprietà di autoriparazione. Ciò porta alla gelificazione entro 1-10 minuti a temperatura ambiente senza alterare le microstrutture dei gel. Si tratta di due o tre ordini di grandezza più rapidi rispetto agli approcci tradizionali. Il meccanismo è stato anche supportato da simulazioni Monte Carlo. In particolare, i metodi di disturbo possono essere estesi allo scuotimento e al gorgogliamento, e il metodo è applicabile a varie composizioni, come l'oro (Au), palladio (Pd), rodio (Rh), oro-palladio (Au-Pd), oro-palladio-platino (Au-Pd-Pt), e morfologie, Per esempio, la struttura core-shell o struttura omogenea.

Ran Du ha anche sfruttato le attività ottiche e catalitiche combinate dei metalli nobili:"Siamo stati anche i primi a dimostrare le proprietà fotoelettrocatalitiche degli NMA utilizzando la reazione di ossidazione dell'etanolo (EOR) come reazione modello, mostrando un aumento di attività fino al 45,5% per illuminazione e realizzando una densità di corrente fino a 7,3 volte superiore a quella del palladio/carbonio commerciale (Pd/C). Così, abbiamo aperto la strada all'esplorazione della fotoelettrocatalisi su NMA, aprendo un nuovo spazio per studi sia fondamentali che orientati all'applicazione per i gel di metalli nobili e altri sistemi."