Químicos da TU Dresden fabricaram aerogéis de metal nobre para limpar a superfície, aumentando o desempenho da eletrocatálise revisitando a química do ligante. Eles relataram seus resultados em Angewandte Chemie International Edition .

Aerogéis de metal nobre (NMAs) são uma classe emergente de materiais porosos que abrangem nanodimensionamento, metais nobres altamente ativos e estruturas porosas, exibindo desempenho sem precedentes em diversos processos eletrocatalíticos. Contudo, várias impurezas, particularmente ligantes orgânicos, estão frequentemente envolvidos na síntese e permanecem nos produtos correspondentes, dificultando a investigação das propriedades eletrocatalíticas intrínsecas dos NMAs. Por outro lado, a presença de ligantes orgânicos é geralmente considerada como prejudicial para o processo catalítico porque eles podem bloquear os locais ativos. Contudo, isto ainda não foi verificado em sistemas NMA devido à falta de métodos para transmitir ligantes em NMAs limpos de uma maneira controlada.

Ran Du, da China, é pesquisador Alexander von Humboldt que trabalhou como pós-doutorado no grupo de físico-química do Professor Alexander Eychmüller na TU Dresden desde 2017. Ele e o Prof. Stephan Barcikowski da Universidade de Duisburg-Essen criaram recentemente limpeza de superfície aerogéis de metais nobres usando nanopartículas produzidas a laser, revelando assim uma nova dimensão para melhorar o desempenho da eletrocatálise para eletro-oxidação do etanol (a reação do ânodo para células a combustível de etanol direto) por meio da modulação da química do ligante.

Ran Du e sua equipe prepararam várias nanopartículas de metal estabilizadas com sal inorgânico por ablação a laser, que servem como precursores livres de ligantes orgânicos. Desta maneira, eles fabricaram NMAs livres de impurezas de ouro (Au), paládio (Pd), e ouro-paládio (Au-Pd). Esta conquista destaca as propriedades eletrocatalíticas intrínsecas dos NMAs. Além disso, esses géis limpos foram usados ​​como uma plataforma para enxertar deliberadamente ligantes específicos, pelo qual a modulação dirigida pelo ligante das propriedades eletrocatalíticas foi inequivocamente demonstrada. Os mecanismos subjacentes foram atribuídos a modulações de densidade de elétrons impostas por diferentes ligantes, onde a atividade eletrocatalítica da reação de oxidação do etanol (EOR) foi positivamente correlacionada com o estado de oxidação dos metais. A respeito disso, o aerogel bimetálico Au-Pd modificado com polivinilpirrolidona (PVP) entregou uma densidade de corrente proeminente de 5,3 vezes maior do que Pd / C comercial (paládio / carbono) e 1,7 vezes maior do que aerogéis puros Au-Pd.

“Com este trabalho, nós não apenas fornecemos uma estratégia para fabricar NMAs livres de impurezas para sondar suas propriedades intrínsecas, mas também oferecem uma nova dimensão para o desenvolvimento de eletrocatalisadores de alto desempenho, revisitando os efeitos dos ligantes, "diz Ran Du.