Los químicos de TU Dresden han fabricado aerogeles de metales nobles de superficie limpia que mejoran el rendimiento de la electrocatálisis revisando la química de los ligandos. Han informado sus resultados en Edición internacional Angewandte Chemie .

Los aerogeles de metales nobles (NMA) son una clase emergente de materiales porosos que abarcan el tamaño nanométrico, metales nobles muy activos y estructuras porosas, mostrando un rendimiento sin precedentes en diversos procesos electrocatalíticos. Sin embargo, varias impurezas, particularmente ligandos orgánicos, a menudo están involucrados en la síntesis y permanecen en los productos correspondientes, obstaculizar la investigación de las propiedades electrocatalíticas intrínsecas de las NMA. Por otra parte, la presencia de ligandos orgánicos generalmente se considera perjudicial para el proceso catalítico porque pueden bloquear los sitios activos. Sin embargo, esto aún no se ha verificado en sistemas NMA debido a la falta de métodos para impartir ligandos en NMA limpios de manera controlada.

Ran Du de China es un investigador de Alexander von Humboldt que ha trabajado como postdoctorado en el grupo de química física del profesor Alexander Eychmüller en TU Dresden desde 2017. Él y el profesor Stephan Barcikowski de la Universidad de Duisburg-Essen crearon recientemente surface-clean aerogeles de metales nobles mediante el uso de nanopartículas producidas con láser, revelando así una nueva dimensión para mejorar el rendimiento de la electrocatálisis para la electrooxidación de etanol (la reacción del ánodo para las pilas de combustible de etanol directo) mediante la modulación de la química del ligando.

Ran Du y su equipo prepararon varias nanopartículas metálicas estabilizadas con sales inorgánicas mediante ablación con láser, que sirven como precursores libres de ligandos orgánicos. De este modo, fabricaron NMA de oro (Au) sin impurezas, paladio (Pd), y oro-paladio (Au-Pd). Este logro destaca las propiedades electrocatalíticas intrínsecas de las NMA. Además, Estos geles limpios se utilizaron como plataforma para injertar deliberadamente ligandos específicos, mediante el cual se demostró sin ambigüedades la modulación dirigida por ligando de las propiedades electrocatalíticas. Los mecanismos subyacentes se atribuyeron a las modulaciones de densidad de electrones planteadas por diferentes ligandos, donde la actividad electrocatalítica de la reacción de oxidación del etanol (EOR) se ha correlacionado positivamente con el estado de oxidación de los metales. A este respecto, el aerogel bimetálico de Au-Pd modificado con polivinilpirrolidona (PVP) produjo una densidad de corriente prominente de 5,3 veces más alta que la del Pd / C comercial (paladio / carbono) y 1,7 veces más alta que los aerogeles prístinos de Au-Pd.

"Con este trabajo, no solo proporcionamos una estrategia para fabricar NMA libres de impurezas para probar sus propiedades intrínsecas, pero también ofrecen una nueva dimensión para diseñar electrocatalizadores de alto rendimiento revisando los efectos de los ligandos, "dice Ran Du.