I chimici della TU di Dresda hanno fabbricato aerogel di metalli nobili puliti dalla superficie che migliorano le prestazioni dell'elettrocatalisi rivisitando la chimica dei ligandi. Hanno riportato i loro risultati in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .

Gli aerogel di metalli nobili (NMA) sono una classe emergente di materiali porosi che abbracciano dimensioni nanometriche, metalli nobili altamente attivi e strutture porose, mostrando prestazioni senza precedenti in diversi processi elettrocatalitici. Però, impurità varie, ligandi particolarmente organici, sono spesso coinvolti nella sintesi e rimangono nei prodotti corrispondenti, ostacolando lo studio delle proprietà elettrocatalitiche intrinseche degli NMA. D'altra parte, la presenza di ligandi organici è generalmente considerata dannosa per il processo catalitico perché possono bloccare i siti attivi. Però, questo non è stato ancora verificato nei sistemi NMA a causa della mancanza di metodi per impartire ligandi in NMA puliti in modo controllato.

Ran Du dalla Cina è un ricercatore Alexander von Humboldt che ha lavorato come postdoc nel gruppo di chimica fisica del professor Alexander Eychmüller alla TU Dresden dal 2017. Lui e il prof. Stephan Barcikowski dell'Università di Duisburg-Essen hanno recentemente creato surface-clean aerogel di metalli nobili utilizzando nanoparticelle prodotte al laser, rivelando così una nuova dimensione per migliorare le prestazioni dell'elettrocatalisi per l'elettroossidazione dell'etanolo (la reazione anodica per le celle a combustibile ad etanolo diretto) modulando la chimica del ligando.

Ran Du e il suo team hanno preparato varie nanoparticelle metalliche stabilizzate con sali inorganici mediante ablazione laser, che fungono da precursori privi di ligandi organici. In questo modo, hanno fabbricato NMA d'oro (Au) prive di impurità, palladio (Pd), e oro-palladio (Au-Pd). Questo risultato mette in evidenza le proprietà elettrocatalitiche intrinseche degli NMA. Inoltre, questi gel puliti sono stati usati come piattaforma per innestare deliberatamente ligandi specifici, con cui è stata dimostrata senza ambiguità la modulazione diretta dal ligando delle proprietà elettrocatalitiche. I meccanismi sottostanti sono stati attribuiti a modulazioni di densità elettronica poste da diversi ligandi, dove l'attività elettrocatalitica della reazione di ossidazione dell'etanolo (EOR) è stata positivamente correlata con lo stato di ossidazione dei metalli. A questo proposito, l'aerogel bimetallico Au-Pd modificato con polivinilpirrolidone (PVP) ha fornito una densità di corrente prominente di 5,3 volte superiore al Pd/C commerciale (palladio/carbonio) e 1,7 volte superiore agli aerogel incontaminati di Au-Pd.

"Con questo lavoro, non solo forniamo una strategia per fabbricare NMA privi di impurità per sondare le loro proprietà intrinseche, ma offrono anche una nuova dimensione per ideare elettrocatalizzatori ad alte prestazioni rivisitando gli effetti dei ligandi, "dice Ran Du.