贵金属气凝胶（NMAs）兼具气凝胶的大比表面积和贵金属的高催化活性，因此被广泛研究，它尤其在电催化领域性能突出。NMAs通常是通过对贵金属水凝胶进行冷冻干燥或超临界干燥得到。但是，这一领域的关键问题之一在于，由于人们对水凝胶形成过程的理解极为不足，导致在参数调控（如特征尺寸、化学组成、空间元素分布）方面存在很大问题，故无法进行有效的构效关系研究。自2009年问世以来，贵金属水凝胶的制备方法通常分为两步：（1）加入还原剂，将金属盐还原为金属纳米颗粒；（2）加入引发剂，诱导纳米颗粒组装成凝胶网络。2013年，研究者发现作为还原剂的硼氢化钠（NaBH4）可以将金属盐直接转化为凝胶，从而将先前的两步法融为一步，无需引入额外的引发剂。这一策略简单易行，且利于提高产物纯度，因此成为NMA领域最受欢迎的合成方法之一。但是，这一方法存在三个尚未解决的关键问题：室温于常用金属前体浓度（~0.2 mM）条件下，凝胶形成时间长达数天至数周，难以满足研究与生产要求；其次，反应机理不清，影响后续设计；这一方法仅适用于钯（Pd）、铜-金（Cu-Au）、铜-钯（Cu-Pd）、铜-铂（Cu-Pt）等有限几种体系。

为解决上述问题，德累斯顿工业大学Alexander Eychmüller教授团队、温州大学胡悦副教授团队与普渡大学王进莹博士合作，通过实验和理论相结合的方式揭示了还原剂的多种作用（即还原、稳定、引发等）以及潜在的凝胶形成机理，提出了一种过量NaBH4诱导凝胶的新策略。相对于之前报道（NaBH4与金属盐的比例R/M为1.5~5），本工作将R/M提高到100。由此，室温下只需4~6小时即可形成凝胶（传统方法需要数天或数周）。该方法具有高效的去稳定化能力，可以将多种配体稳定的金属纳米粒子（如PVP、脱氧胆酸钠、聚苯乙烯磺酸钠等）转化为凝胶，即激活了制备中的配体化学。由此，获得了具有创纪录比表面积（59.8 m2/g）的金气凝胶。这一方法适用于Au、银（Ag）、Pd、Pt、钌（Ru）、铑（Rh）、锇（Os）等贵金属及其合金凝胶的制备，大大拓展了NMAs的元素组成。此外，发现了Ru、Rh、Au-Rh气凝胶奇特的自燃现象，并获得了高性能的乙醇氧化反应（EOR）、析氧反应（OER）催化剂（组成分别为Au-Pd与Au-Ir）。

参考文献：

Unveiling reductant chemistry in fabricating noble metal aerogels for superior oxygen evolution and ethanol oxidation

Ran Du, Jinying Wang, Ying Wang, René Hübner, Xuelin Fan, Irena Senkovska, Yue Hu*, Stefan Kaskel, Alexander Eychmüller*

Nat. Commun., 2020, 11, 1590. DOI: 10.1038/s41467-020-15391-w