A eletrocatálise está amplamente envolvida em muitos processos importantes relacionados à energia, como a reação de redução de oxigênio (ORR) para células de combustível, a reação de evolução de hidrogênio (HER) para a produção de hidrogênio verde, e a reação de evolução de oxigênio (OER) para baterias de metal-ar. Aerogéis de metal nobre (NMAs) surgiram como uma nova classe de eletrocatalisadores excelentes, combinando as características de metais e aerogéis. Contudo, o desenvolvimento desses materiais porosos foi impedido por métodos de fabricação lentos, que requerem várias horas ou mesmo semanas. Além disso, as propriedades ópticas únicas de metais nobres - por exemplo, ressonância plasmônica - até agora foram ignorados em NMAs, limitando seu potencial alto desempenho em eletrocatálise.

Ran Du, da China, é pesquisador Alexander von Humboldt que trabalha desde 2017 como pós-doutorado no grupo de físico-química do professor Alexander Eychmüller na TU Dresden. Juntos, eles revelaram recentemente um comportamento de autocura não convencional em géis de metal nobre, uma característica rara em sistemas de gel exclusivamente inorgânicos. Nesta base, eles desenvolveram um método para acelerar tremendamente a velocidade de gelificação. Suas descobertas foram publicadas no jornal Matéria .

Esta estratégia não convencional e conceitualmente nova para gelificação rápida é um método de gelificação promovido por perturbação contra-intuitivo. A introdução in situ de um campo de perturbação durante a gelificação facilita muito o transporte de massa e induz uma cinética de reação acelerada. Após a remoção do campo de perturbação, os pedaços de gel resultantes podem remontar a um monólito por meio da propriedade de autocura. Isso leva à gelificação em um a 10 minutos em temperatura ambiente, sem afetar as microestruturas dos géis. Isso é duas a três ordens de magnitude mais rápido do que as abordagens tradicionais. O mecanismo também foi apoiado por simulações de Monte Carlo. Notavelmente, os métodos de perturbação podem ser expandidos para agitação e borbulhamento, e o método é aplicável a várias composições, como ouro (Au), paládio (Pd), ródio (Rh), ouro-paládio (Au-Pd), ouro-paládio-platina (Au-Pd-Pt), e morfologias, por exemplo, a estrutura núcleo-casca ou estrutura homogênea.

Ran Du também tirou proveito das atividades ópticas e catalíticas combinadas de metais nobres:"Também fomos os primeiros a demonstrar as propriedades fotoeletrocatalíticas de NMAs usando a reação de oxidação de etanol (EOR) como uma reação modelo, exibindo um aumento de atividade de até 45,5% por iluminação e realizando uma densidade de corrente de até 7,3 vezes maior do que o paládio / carbono comercial (Pd / C). Assim, fomos os pioneiros na exploração de fotoeletrocatálise em NMAs, abrindo um novo espaço para estudos fundamentais e orientados para a aplicação de géis de metal nobre e outros sistemas. "