Come una nuova classe di materiali porosi, aerogel di metalli nobili (NMA) hanno attirato l'attenzione per le loro architetture autoportanti, superfici elevate e i loro numerosi siti otticamente e cataliticamente attivi, consentendo prestazioni impressionanti in diversi campi.

Però, gli attuali metodi di fabbricazione soffrono di lunghi periodi di fabbricazione, impurità inevitabili, e strutture multiscala incontrollate, scoraggiare le applicazioni pratiche.

Il Dr. Ran Du dalla Cina è ricercatore Alexander von Humboldt presso la TU Dresden dal 2017. In collaborazione con i chimici di Dresda Dr. Jan-Ole Joswig e il professor Alexander Eychmüller, hanno recentemente realizzato un nuovo metodo di congelamento-scongelamento in grado di acquisire aerogel di metalli nobili strutturati multiscala come fotoelettrocatalizzatori superiori per l'elettroossidazione dell'etanolo, promuovere la loro applicazione per le celle a combustibile.

Il loro lavoro è stato ora pubblicato come storia di copertina in Angewandte Chemie Edizione Internazionale , intitolato "Fabbricazione promossa dal congelamento e dallo scongelamento di gel di metalli nobili puliti e strutturati gerarchicamente per elettrocatalisi e fotoelettrocatalisi".

Ran Du e il suo team hanno scoperto proprietà insolite di autoguarigione dei gel di metalli nobili nel loro lavoro precedente. Ispirato da queste scoperte, è stato sviluppato un metodo di congelamento-scongelamento come approccio privo di additivi per destabilizzare direttamente soluzioni di nanoparticelle metalliche diluite (concentrazione di 0,2-0,5 mM).

Al congelamento, grandi aggregati sono stati generati a causa degli effetti di salatura intensificati sostenuti dalla concentrazione locale di soluto drammaticamente aumentata; nel frattempo, sono stati modellati su scala micrometrica da cristalli di ghiaccio formati in situ.

Dopo lo scongelamento, gli aggregati si sono depositati e assemblati in idrogeli monolitici a causa delle loro proprietà autorigeneranti. Purificato ed essiccato, sono stati ottenuti idrogel puliti e i corrispondenti aerogel.

A causa delle strutture gerarchicamente porose, la pulizia, e le proprietà catalitiche/ottiche combinate, gli aerogel di oro-palladio (Au-Pd) risultanti sono stati trovati per mostrare impressionanti prestazioni fotoelettrocatalitiche guidate dalla luce, fornendo una densità di corrente fino a 6,5 ​​volte superiore a quella del palladio su carbonio commerciale (Pd/C) per la reazione di ossidazione dell'etanolo.

"Il lavoro attuale fornisce una nuova idea per creare materiali in gel puliti e strutturati gerarchicamente direttamente da soluzioni precursori diluite, e dovrebbe adattarsi a vari sistemi di materiali per migliorare le prestazioni delle applicazioni per la catalisi e oltre, "dice il chimico Ran Du.