Les chimistes de la TU Dresden ont fabriqué des aérogels de métaux nobles à surface propre, améliorant les performances de l'électrocatalyse en revisitant la chimie des ligands. Ils ont rendu compte de leurs résultats dans Angewandte Chemie Édition Internationale .

Les aérogels de métaux nobles (NMA) sont une classe émergente de matériaux poreux de taille nanométrique, métaux nobles hautement actifs et structures poreuses, affichant des performances sans précédent dans divers procédés électrocatalytiques. Cependant, impuretés diverses, en particulier les ligands organiques, sont souvent impliqués dans la synthèse et restent dans les produits correspondants, entraver l'étude des propriétés électrocatalytiques intrinsèques des NMA. D'autre part, la présence de ligands organiques est généralement considérée comme préjudiciable au processus catalytique car ils peuvent bloquer les sites actifs. Cependant, cela n'a pas encore été vérifié dans les systèmes NMA en raison du manque de méthodes pour conférer des ligands dans des NMA propres de manière contrôlée.

Ran Du de Chine est un chercheur Alexander von Humboldt qui a travaillé en tant que post-doctorant dans le groupe de chimie physique du professeur Alexander Eychmüller à la TU Dresden depuis 2017. Lui et le professeur Stephan Barcikowski de l'Université de Duisburg-Essen ont récemment créé surface-clean aérogels de métaux nobles en utilisant des nanoparticules produites au laser, révélant ainsi une nouvelle dimension pour améliorer les performances de l'électrocatalyse pour l'électro-oxydation de l'éthanol (la réaction d'anode pour les piles à combustible à éthanol direct) en modulant la chimie des ligands.

Ran Du et son équipe ont préparé diverses nanoparticules métalliques stabilisées par des sels inorganiques par ablation laser, qui servent de précurseurs sans ligand organique. De cette façon, ils ont fabriqué des NMA d'or (Au) sans impuretés, palladium (Pd), et or-palladium (Au-Pd). Cette réalisation met en évidence les propriétés électrocatalytiques intrinsèques des NMA. En outre, ces gels propres ont servi de plateforme pour greffer délibérément des ligands spécifiques, par lequel la modulation dirigée par le ligand des propriétés électrocatalytiques a été démontrée sans ambiguïté. Les mécanismes sous-jacents ont été attribués aux modulations de densité électronique posées par différents ligands, où l'activité électrocatalytique de la réaction d'oxydation de l'éthanol (EOR) a été positivement corrélée avec l'état d'oxydation des métaux. À cet égard, l'aérogel bimétallique Au-Pd modifié par la polyvinylpyrrolidone (PVP) a fourni une densité de courant importante de 5,3 fois supérieure à celle du Pd/C commercial (palladium/carbone) et 1,7 fois supérieure à celle des aérogels vierges Au-Pd.

"Avec ce travail, nous fournissons non seulement une stratégie pour fabriquer des NMA sans impuretés pour sonder leurs propriétés intrinsèques, mais aussi offrir une nouvelle dimension pour concevoir des électrocatalyseurs performants en revisitant les effets des ligands, " dit Ran Du.