Chemici van de TU Dresden hebben aerogels van edelmetaal gefabriceerd die aan het oppervlak schoon zijn en de elektrokatalyseprestaties verbeteren door de ligandchemie opnieuw te bekijken. Ze hebben hun resultaten gerapporteerd in Internationale editie van Angewandte Chemie .

Noble metal aerogels (NMA's) zijn een opkomende klasse van poreuze materialen die nano-sized, zeer actieve edelmetalen en poreuze structuren, met ongekende prestaties in diverse elektrokatalytische processen. Echter, verschillende onzuiverheden, met name organische liganden, zijn vaak betrokken bij de synthese en blijven in de overeenkomstige producten, het onderzoek naar de intrinsieke elektrokatalytische eigenschappen van NMA's belemmeren. Anderzijds, de aanwezigheid van organische liganden wordt algemeen beschouwd als schadelijk voor het katalytische proces omdat ze de actieve plaatsen kunnen blokkeren. Echter, dit is nog niet geverifieerd in NMA-systemen vanwege het gebrek aan methoden om liganden op een gecontroleerde manier in schone NMA's te brengen.

Ran Du uit China is een Alexander von Humboldt-onderzoeker die sinds 2017 als postdoc werkt in de fysische chemiegroep van professor Alexander Eychmüller aan de TU Dresden. Hij en prof. Stephan Barcikowski van de Universiteit van Duisburg-Essen hebben onlangs de edelmetaal aerogels met behulp van laser-geproduceerde nanodeeltjes, waardoor een nieuwe dimensie wordt onthuld voor het verbeteren van de elektrokatalyseprestaties voor elektro-oxidatie van ethanol (de anodereactie voor directe ethanolbrandstofcellen) door de ligandchemie te moduleren.

Ran Du en zijn team hebben verschillende anorganisch-zout-gestabiliseerde metalen nanodeeltjes geprepareerd door laserablatie, die dienen als voorlopers zonder organische liganden. Op deze manier, ze fabriceerden onzuiverheidsvrije NMA's van goud (Au), palladium (Pd), en goudpalladium (Au-Pd). Deze prestatie benadrukt de intrinsieke elektrokatalytische eigenschappen van NMA's. In aanvulling, deze schone gels werden gebruikt als platform om doelbewust specifieke liganden te enten, waarmee de ligand-gerichte modulatie van elektrokatalytische eigenschappen ondubbelzinnig werd aangetoond. De onderliggende mechanismen werden toegeschreven aan modulaties van de elektronendichtheid veroorzaakt door verschillende liganden, waarbij de elektrokatalytische activiteit van de ethanoloxidatiereactie (EOR) positief is gecorreleerd met de oxidatietoestand van de metalen. In dit verband, de polyvinylpyrrolidon (PVP)-gemodificeerde Au-Pd bimetaal aerogel leverde een prominente stroomdichtheid van 5,3 keer hoger dan commerciële Pd/C (palladium/koolstof) en 1,7 keer hoger dan Au-Pd ongerepte aerogels.

"Met dit werk we bieden niet alleen een strategie om onzuiverheidsvrije NMA's te fabriceren voor het onderzoeken van hun intrinsieke eigenschappen, maar bieden ook een nieuwe dimensie voor het bedenken van krachtige elektrokatalysatoren door de effecten van de liganden opnieuw te bekijken, ' zegt Randu.