德累斯頓工業(yè)大學(xué)的化學(xué)家們通過重新研究配體化學(xué)方法，制造了表面清潔的貴金屬氣凝膠，從而提高了電催化性能。他們在Angewandte Chemie國際版中報告了他們的結(jié)果。
貴金屬氣凝膠(NMA)是一類新興的多孔材料，包含納米級，高活性貴金屬和多孔結(jié)構(gòu)，在各種電催化過程中顯示出空前的性能。然而，各種雜質(zhì)，特別是有機(jī)配體，經(jīng)常參與合成并保留在相應(yīng)的產(chǎn)物中，從而阻礙了對NMAs固有電催化性能的研究。另一方面，有機(jī)配體的存在通常被認(rèn)為對催化過程是有害的，因?yàn)樗鼈兛梢宰钄嗷钚晕稽c(diǎn)。然而，由于缺乏以受控方式在干凈的NMA中賦予配體的方法，因此尚未在NMA系統(tǒng)中得到驗(yàn)證。
來自中國的Ran Du是Alexander von Humboldt的研究員，自2017年以來一直擔(dān)任德累斯頓工業(yè)大學(xué)AlexanderEychmüller教授的物理化學(xué)小組的博士后。他和杜伊斯堡-埃森大學(xué)的Stephan Barcikowski教授最近創(chuàng)建了表面清潔貴金屬氣凝膠通過使用激光產(chǎn)生的納米粒子，從而揭示了一個新的維度，可通過調(diào)節(jié)配體化學(xué)來增強(qiáng)乙醇電氧化的電催化性能(直接乙醇燃料電池的陽極反應(yīng))。
冉然及其團(tuán)隊通過激光燒蝕制備了各種無機(jī)鹽穩(wěn)定的金屬納米顆粒，它們是不含有機(jī)配體的前體。以這種方式，他們制造了金(Au)，鈀(Pd)和金-鈀(Au-Pd)的無雜質(zhì)NMA。這一成就突出了NMA的固有電催化性能。另外，這些清潔的凝膠用作有意接枝特定配體的平臺，由此明確證明了配體定向的電催化性能調(diào)節(jié)。潛在的機(jī)制歸因于不同配體的電子密度調(diào)節(jié)，其中乙醇氧化反應(yīng)(EOR)的電催化活性與金屬的氧化態(tài)正相關(guān)。在這方面，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改性的Au-Pd雙金屬氣凝膠 具有顯著的電流密度，比市售Pd / C(鈀/碳)高5.3倍，比Au-Pd原始?xì)饽z高1.7倍。
“通過這項(xiàng)工作，我們不僅提供了一種制備無雜質(zhì)NMA來探測其內(nèi)在特性的策略，而且還通過重新審視配體的作用為設(shè)計高性能電催化劑提供了新的方向，” Ran Du說。
