Elektrokatalyse is op grote schaal betrokken bij veel belangrijke energiegerelateerde processen zoals de zuurstofreductiereactie (ORR) voor brandstofcellen, de waterstofevolutiereactie (HER) voor de productie van groene waterstof, en de zuurstofevolutiereactie (OER) voor metaal-luchtbatterijen. Noble metal aerogels (NMA's) zijn naar voren gekomen als een nieuwe klasse van uitstekende elektrokatalysatoren, het combineren van de eigenschappen van metalen en aerogels. Echter, de ontwikkeling van deze poreuze materialen is belemmerd door trage fabricagemethoden, die enkele uren of zelfs weken vergen. In aanvulling, de unieke optische eigenschappen van edele metalen, bijvoorbeeld plasmonische resonantie - zijn tot nu toe genegeerd in NMA's, het beperken van hun potentiële hoge prestaties in elektrokatalyse.

Ran Du uit China is een onderzoeker van Alexander von Humboldt en werkt sinds 2017 als postdoc in de fysische chemiegroep van professor Alexander Eychmüller aan de TU Dresden. Samen, ze onthulden onlangs een onconventioneel zelfgenezend gedrag in gels van edelmetaal, een zeldzame eigenschap in uitsluitend anorganische gelsystemen. Op deze basis, ze ontwikkelden een methode om de geleringssnelheid enorm te versnellen. Hun bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Materie .

Deze onconventionele en conceptueel nieuwe strategie voor snelle gelering is een contra-intuïtieve, door verstoring bevorderde geleringsmethode. De in situ introductie van een verstoringsveld tijdens de gelering vergemakkelijkt het massatransport aanzienlijk en induceert een versnelde reactiekinetiek. Na verwijdering van het storingsveld, de resulterende gelstukken kunnen via de zelfherstellende eigenschap opnieuw worden samengevoegd tot een monoliet. Dit leidt tot gelering binnen één tot 10 minuten bij kamertemperatuur zonder de microstructuren van gels aan te tasten. Dit is twee tot drie orden van de grootte sneller dan traditionele benaderingen. Het mechanisme werd ook ondersteund door Monte Carlo-simulaties. Opmerkelijk, de verstoringsmethoden kunnen worden uitgebreid tot schudden en borrelen, en de methode is toepasbaar op verschillende samenstellingen, zoals goud (Au), palladium (Pd), rhodium (Rh), goud-palladium (Au-Pd), goud-palladium-platina (Au-Pd-Pt), en morfologieën, bijvoorbeeld, de kern-schil structuur of homogene structuur.

Ran Du profiteerde ook van de gecombineerde optische en katalytische activiteiten van edelmetalen:"We waren ook de eersten die de foto-elektrokatalytische eigenschappen van NMA's demonstreerden door ethanoloxidatiereactie (EOR) als modelreactie te gebruiken, met een activiteitstoename tot 45,5% door verlichting en een stroomdichtheid tot 7,3 keer hoger dan die van commercieel palladium/koolstof (Pd/C). Dus, we pionierden met de verkenning van foto-elektrokatalyse op NMA's, het openen van nieuwe ruimte voor zowel fundamentele als toepassingsgerichte studies voor edelmetaalgels en andere systemen."