L'électrocatalyse est largement impliquée dans de nombreux processus importants liés à l'énergie tels que la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) pour les piles à combustible, la réaction de dégagement d'hydrogène (HER) pour la production d'hydrogène vert, et la réaction de dégagement d'oxygène (OER) pour les batteries métal-air. Les aérogels de métaux nobles (NMA) sont apparus comme une nouvelle classe d'électrocatalyseurs exceptionnels, combinant les caractéristiques des métaux et des aérogels. Cependant, le développement de ces matériaux poreux a été entravé par des méthodes de fabrication lentes, qui nécessitent plusieurs heures voire plusieurs semaines. En outre, les propriétés optiques uniques des métaux nobles, par exemple, résonance plasmonique - ont jusqu'à présent été ignorés dans les NMA, limitant leur potentiel de hautes performances en électrocatalyse.

Ran Du de Chine est un chercheur Alexander von Humboldt qui travaille depuis 2017 en tant que post-doctorant dans le groupe de chimie physique du professeur Alexander Eychmüller à la TU Dresden. Ensemble, ils ont récemment révélé un comportement d'auto-guérison non conventionnel dans les gels de métaux nobles, une caractéristique rare dans les systèmes de gel uniquement inorganiques. Sur cette base, ils ont développé une méthode pour accélérer considérablement la vitesse de gélification. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Question .

Cette stratégie non conventionnelle et conceptuellement nouvelle pour une gélification rapide est une méthode de gélification contre-intuitive favorisée par les perturbations. L'introduction in situ d'un champ de perturbation lors de la gélification facilite grandement le transport de masse et induit une cinétique de réaction accélérée. Lors de la suppression du champ de perturbation, les morceaux de gel résultants peuvent se réassembler en un monolithe via la propriété d'auto-guérison. Cela conduit à une gélification en une à 10 minutes à température ambiante sans affecter les microstructures des gels. C'est deux à trois ordres de grandeur plus rapide que les approches traditionnelles. Le mécanisme a également été soutenu par des simulations de Monte Carlo. Notamment, les méthodes de perturbation peuvent être étendues aux secousses et bouillonnements, et le procédé est applicable à diverses compositions, comme l'or (Au), palladium (Pd), rhodium (Rh), or-palladium (Au-Pd), or-palladium-platine (Au-Pd-Pt), et morphologies, par exemple, la structure cœur-enveloppe ou structure homogène.

Ran Du a également tiré parti des activités optiques et catalytiques combinées des métaux nobles :« Nous avons également été les premiers à démontrer les propriétés photoélectrocatalytiques des NMA en utilisant la réaction d'oxydation de l'éthanol (EOR) comme modèle de réaction, affichant une augmentation d'activité jusqu'à 45,5% par éclairage et réalisant une densité de courant jusqu'à 7,3 fois supérieure à celle du palladium/carbone commercial (Pd/C). Ainsi, nous avons été les pionniers de l'exploration de la photoélectrocatalyse sur les NMA, ouvrant un nouvel espace pour les études fondamentales et axées sur les applications pour les gels de métaux nobles et d'autres systèmes."