Kemister vid TU Dresden har tillverkat ytrena ädelmetall aerogeler som ökar elektrokatalysprestanda genom att återkomma till ligandkemi. De har rapporterat sina resultat i Angewandte Chemie International Edition .

Noble metal aerogels (NMA) är en framväxande klass av porösa material som omfattar nanostorlek, högaktiva ädelmetaller och porösa strukturer, visar oöverträffad prestanda i olika elektrokatalytiska processer. Dock, olika föroreningar, särskilt organiska ligander, är ofta involverade i syntesen och förblir i motsvarande produkter, hindrar undersökningen av de inneboende elektrokatalytiska egenskaperna hos NMA. Å andra sidan, närvaron av organiska ligander anses allmänt som skadlig för den katalytiska processen eftersom de kan blockera de aktiva ställena. Dock, detta har ännu inte verifierats i NMA -system på grund av bristen på metoder för att överföra ligander i rena NMA på ett kontrollerat sätt.

Ran Du från Kina är en forskare från Alexander von Humboldt som har arbetat som postdoc i fysikalisk kemigruppen för professor Alexander Eychmüller vid TU Dresden sedan 2017. Han och professor Stephan Barcikowski från universitetet i Duisburg-Essen skapade nyligen ytren ädelmetall aerogeler med hjälp av laserproducerade nanopartiklar, sålunda avslöjar en ny dimension för att förbättra elektrokatalysprestanda för elektrooxidation av etanol (anodreaktionen för direkta etanolbränsleceller) genom modulering av ligandkemi.

Ran Du och hans team förberedde olika oorganiska saltstabiliserade metallnanopartiklar genom laserablation, som fungerar som organiska-ligandfria prekursorer. På det här sättet, de tillverkade föroreningsfria NMA av guld (Au), palladium (Pd), och guld-palladium (Au-Pd). Denna prestation belyser de inneboende elektrokatalytiska egenskaperna hos NMA. Dessutom, dessa rena geler användes som en plattform för att medvetet ympa specifika ligander, genom vilken den ligand-riktade moduleringen av elektrokatalytiska egenskaper visades entydigt. De bakomliggande mekanismerna tillskrivs elektrontäthetsmoduleringar som uppstår av olika ligander, där den elektrokatalytiska aktiviteten av etanoloxidationsreaktionen (EOR) har korrelerats positivt med metallernas oxidationstillstånd. I detta avseende, den polyvinylpyrrolidon (PVP) -modifierade Au-Pd bimetalliska aerogelen levererade en framstående strömtäthet på 5,3 gånger högre än kommersiell Pd/C (palladium/kol) och 1,7 gånger högre än Au-Pd orörda aerogeler.

"Med detta arbete, vi tillhandahåller inte bara en strategi för att tillverka orenfria NMA för att undersöka deras inneboende egenskaper, men också erbjuda en ny dimension för att utforma högpresterande elektrokatalysatorer genom att se över effekterna av liganderna, säger Ran Du.