La electrocatálisis está ampliamente involucrada en muchos procesos importantes relacionados con la energía, como la reacción de reducción de oxígeno (ORR) para las celdas de combustible, la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER) para la producción de hidrógeno verde, y la reacción de desprendimiento de oxígeno (REA) para baterías de metal-aire. Los aerogeles de metales nobles (NMA) han surgido como una nueva clase de electrocatalizadores sobresalientes, combinando las características de los metales y los aerogeles. Sin embargo, el desarrollo de estos materiales porosos se ha visto obstaculizado por métodos de fabricación lentos, que requieren varias horas o incluso semanas. Además, las propiedades ópticas únicas de los metales nobles, por ejemplo, resonancia plasmónica:hasta ahora se han ignorado en las NMA, limitando su alto rendimiento potencial en electrocatálisis.

Ran Du de China es un becario de investigación Alexander von Humboldt que ha trabajado desde 2017 como postdoctorado en el grupo de química física del profesor Alexander Eychmüller en TU Dresden. Juntos, Recientemente revelaron un comportamiento de autocuración no convencional en geles de metales nobles, una característica poco común en sistemas de gel exclusivamente inorgánicos. Sobre esta base, desarrollaron un método para acelerar enormemente la velocidad de gelificación. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Importar .

Esta estrategia no convencional y conceptualmente nueva para la gelificación rápida es un método de gelificación promovido por perturbaciones contrarias a la intuición. La introducción in situ de un campo de perturbación durante la gelificación facilita enormemente el transporte masivo e induce una cinética de reacción acelerada. Tras la eliminación del campo de perturbación, las piezas de gel resultantes pueden volver a ensamblarse en un monolito a través de la propiedad de autocuración. Esto conduce a la gelificación dentro de uno a 10 minutos a temperatura ambiente sin afectar las microestructuras de los geles. Esto es dos o tres órdenes de magnitud más rápido que los enfoques tradicionales. El mecanismo también fue apoyado por simulaciones de Monte Carlo. Notablemente, los métodos de perturbación se pueden ampliar a agitación y burbujeo, y el método es aplicable a varias composiciones, como el oro (Au), paladio (Pd), rodio (Rh), oro-paladio (Au-Pd), oro-paladio-platino (Au-Pd-Pt), y morfologías, por ejemplo, la estructura núcleo-capa o estructura homogénea.

Ran Du también aprovechó las actividades ópticas y catalíticas combinadas de los metales nobles:"También fuimos los primeros en demostrar las propiedades fotoelectrocatalíticas de los NMA mediante el uso de la reacción de oxidación de etanol (EOR) como reacción modelo, mostrando un aumento de actividad de hasta un 45,5% por iluminación y realizando una densidad de corriente de hasta 7,3 veces mayor que la del paladio / carbono comercial (Pd / C). Por lo tanto, fuimos pioneros en la exploración de la fotoelectrocatálisis en NMA, abriendo un nuevo espacio para estudios tanto fundamentales como orientados a aplicaciones para geles de metales nobles y otros sistemas ".