14.05.2020 - Technische Universität Dresden

Nobles aerogeles metálicos habilitados por congelación

Materiales estructurados a escala múltiple para electrocatálisis y fotoelectrocatálisis

Los químicos de TU Dresden desarrollaron un método de congelación-descongelación, capaz de sintetizar varios aerogeles de metales nobles (NMA) con superficies limpias y estructura multiescalar. En virtud de sus estructuras jerárquicas y sus propiedades ópticas únicas, se encuentra un rendimiento excepcional para la electro-oxidación del etanol. La investigación proporciona nuevas ideas para diseñar varios materiales de gel o espuma para la electrocatálisis y la fotoelectrocatálisis de alto rendimiento.

Como nueva clase de materiales porosos, los aerogeles de metales nobles (NMA) han llamado tremendamente la atención por sus características combinadas, que incluyen arquitecturas autoportantes, altas superficies y numerosos sitios óptica y catalíticamente activos, lo que permite su impresionante rendimiento en diversos campos. Sin embargo, los métodos de fabricación actuales adolecen de largos períodos de fabricación, impurezas inevitables y estructuras multiescala no controladas, lo que desalienta sus estudios fundamentales y orientados a la aplicación.

El Dr. Ran Du de China ha sido un investigador de Alexander von Humboldt en la Universidad de Dresde desde 2017. En colaboración con los químicos de Dresde, el Dr. Jan-Ole Joswig y el Profesor Alexander Eychmüller, han elaborado recientemente un novedoso método de congelación y descongelación capaz de adquirir varios aerogeles de metales nobles estructurados a escala múltiple como fotoelectrocatalizadores superiores para la electro-oxidación del etanol, promoviendo la aplicación para las pilas de combustible. Su trabajo ha sido publicado como artículo de portada en la prestigiosa revista Angewandte Chemie International Edition.

Ran Du y su equipo han encontrado propiedades autocurativas inusuales de los geles de metales nobles en sus trabajos anteriores. Inspirados por este hecho, se desarrolló un método de congelación-descongelación como un enfoque libre de aditivos para desestabilizar directamente varias soluciones de nanopartículas de metal diluidas (concentración de 0,2-0,5 mM). Al congelarse, se generaron grandes agregados debido a los intensos efectos de salinización en los que se incurrió por el drástico aumento de la concentración local de solutos; mientras tanto, se les dio forma a escala micrométrica por medio de cristales de hielo formados in situ. Después de la descongelación, los agregados se asentaron y se ensamblaron en hidrogeles monolíticos como resultado de sus propiedades de autocuración. Se obtuvieron hidrogeles limpios purificados y secos y los aerogeles correspondientes.

Debido a las estructuras jerárquicamente porosas, la limpieza y las propiedades catalíticas/ópticas combinadas, los aerogeles de oro y paladio (Au-Pd) resultantes mostraron un impresionante rendimiento fotoelectrocatalítico impulsado por la luz, proporcionando una densidad de corriente de hasta 6,5 veces mayor que la del paladio sobre carbono (Pd/C) comercial para la reacción de oxidación del etanol.

"El trabajo actual proporciona una nueva idea para crear materiales de gel limpios y estructurados jerárquicamente directamente a partir de soluciones de precursores diluidos, y debería adaptarse a diversos sistemas de materiales para mejorar el rendimiento de la aplicación para la catálisis y más allá", asume el químico Ran Du.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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