Como uma nova classe de materiais porosos, aerogéis de metal nobre (NMAs) têm chamado a atenção por suas arquiteturas auto-sustentadas, altas áreas de superfície e seus muitos locais opticamente e cataliticamente ativos, permitindo um desempenho impressionante em diversos campos.

Contudo, os métodos de fabricação atuais sofrem de longos períodos de fabricação, impurezas inevitáveis, e estruturas multiescala não controladas, desencorajando aplicações práticas.

Dr. Ran Du da China é pesquisador Alexander von Humboldt na TU Dresden desde 2017. Em colaboração com os químicos de Dresden Dr. Jan-Ole Joswig e Professor Alexander Eychmüller, eles elaboraram recentemente um novo método de congelamento e descongelamento capaz de adquirir aerogéis de metal nobre estruturados em várias escalas como fotoeletrocatalisadores superiores para a eletro-oxidação de etanol, promovendo sua aplicação para células de combustível.

Seu trabalho agora foi publicado como uma história de capa em Angewandte Chemie International Edition , intitulado "Fabricação por congelamento-descongelamento de géis de metal nobre limpo e estruturado hierarquicamente para eletrocatálise e fotoeletrocatálise."

Ran Du e sua equipe encontraram propriedades incomuns de autocura de géis de metal nobre em seus trabalhos anteriores. Inspirado por essas descobertas, um método de congelamento-descongelamento foi desenvolvido como uma abordagem livre de aditivos para desestabilizar diretamente as soluções de nanopartículas metálicas diluídas (concentração de 0,2-0,5 mM).

Após congelar, grandes agregados foram gerados devido aos efeitos intensificados de salinização incorridos pela concentração local de soluto dramaticamente elevada; Enquanto isso, eles foram moldados na escala de micrômetro por cristais de gelo formados in situ.

Após o descongelamento, agregados se estabeleceram e montaram em hidrogéis monolíticos como resultado de suas propriedades de autocura. Purificado e seco, hidrogéis limpos e os aerogéis correspondentes foram obtidos.

Devido às estruturas hierarquicamente porosas, a limpeza, e as propriedades catalíticas / ópticas combinadas, os aerogéis de ouro-paládio (Au-Pd) resultantes foram encontrados para exibir desempenho fotoeletrocatalítico impulsionado pela luz impressionante, entregando uma densidade de corrente de até 6,5 vezes maior do que a do paládio sobre carbono comercial (Pd / C) para a reação de oxidação do etanol.

"O trabalho atual fornece uma nova ideia para criar materiais de gel limpos e hierarquicamente estruturados diretamente de soluções diluídas de precursor, e deve se adaptar a vários sistemas de materiais para desempenho de aplicação aprimorado para catálise e além, "diz o químico Ran Du.