Présentation schématique de la méthode gel-dégel. Crédit :Wiley-VCH
En tant que nouvelle classe de matériaux poreux, les aérogels de métaux nobles (NMA) ont attiré l'attention pour leurs architectures autoportées, des surfaces spécifiques élevées et leurs nombreux sites optiquement et catalytiquement actifs, permettant des performances impressionnantes dans divers domaines.
Cependant, les méthodes de fabrication actuelles souffrent de longues périodes de fabrication, impuretés inévitables, et des structures multi-échelles incontrôlées, applications pratiques décourageantes.
Le Dr Ran Du de Chine est chercheur Alexander von Humboldt à la TU Dresden depuis 2017. En collaboration avec les chimistes de Dresde Dr. Jan-Ole Joswig et le professeur Alexander Eychmüller, ils ont récemment conçu une nouvelle méthode de gel-dégel capable d'acquérir des aérogels de métaux nobles structurés à plusieurs échelles en tant que photoélectrocatalyseurs supérieurs pour l'électro-oxydation de l'éthanol, promouvoir leur application pour les piles à combustible.
Leur travail a maintenant été publié comme une histoire de couverture dans Angewandte Chemie Édition Internationale , intitulé "Fabrication favorisée par le gel et le dégel de gels de métaux nobles propres et hiérarchiquement structurés pour l'électrocatalyse et la photoélectrocatalyse".
Ran Du et son équipe ont découvert des propriétés d'auto-guérison inhabituelles des gels de métaux nobles dans leurs travaux précédents. Inspiré par ces découvertes, une méthode de congélation-dégel a été développée en tant qu'approche sans additif pour déstabiliser directement les solutions diluées de nanoparticules métalliques (concentration de 0,2 à 0,5 mM).
Images de microscopie électronique à transmission de divers NMA hiérarchiquement structurés. Crédit :Wiley-VCH
Lors de la congélation, de gros agrégats ont été générés en raison des effets de relargage intensifiés induits par la concentration locale de soluté considérablement augmentée ; pendant ce temps, ils ont été façonnés à l'échelle micrométrique par des cristaux de glace formés in situ.
Après décongélation, les agrégats se sont déposés et se sont assemblés en hydrogels monolithiques en raison de leurs propriétés d'auto-guérison. Purifié et séché, des hydrogels propres et les aérogels correspondants ont été obtenus.
En raison des structures hiérarchiquement poreuses, la propreté, et les propriétés catalytiques/optiques combinées, les aérogels d'or-palladium (Au-Pd) résultants se sont avérés afficher des performances photoélectrocatalytiques lumineuses impressionnantes, délivrant une densité de courant jusqu'à 6,5 fois supérieure à celle du palladium sur charbon commercial (Pd/C) pour la réaction d'oxydation de l'éthanol.
« Le travail actuel fournit une nouvelle idée pour créer des matériaux de gel propres et hiérarchiquement structurés directement à partir de solutions de précurseurs dilués, et il devrait s'adapter à divers systèmes de matériaux pour des performances d'application améliorées pour la catalyse et au-delà, " dit le chimiste Ran Du.
