我合成新型高活性高穩定性納米金催化劑

最新發現與創新

科技日報訊 (記者郝曉明)中科院大連化學物理所黃家輝研究員團隊和喬波濤研究員團隊與燕山大學孫科舉教授團隊合作，在金催化研究方面發展了一種兼具高活性以及高穩定性的納米金催化劑合成新策略，為新型高穩定高活性納米金催化劑的開發提供了新思路。該成果在《自然·通訊》上發表。

納米金催化劑是指以納米金為催化活性組分的催化劑，其催化反應活性跟金顆粒的尺寸密切相關。當金顆粒尺寸小于5納米時，納米金催化劑能夠展現出優異的催化反應活性。納米金催化劑被認為是一種極具工業應用前景的催化劑，已經在一氧化碳氧化、丙烯環氧化、醇醛的選擇性氧化等眾多反應中展示出獨特的催化反應性能，但是納米金顆粒在高溫焙燒或者催化反應、甚至是低溫催化反應過程中容易燒結或聚集，導致其穩定性較差，極大地限制了納米金催化劑的工業應用進程。因此，開發高穩定性的納米金催化劑成為相關領域的研究重點之一。

目前，通過金屬載體強相互作用、氧化物包裹、分子篩孔道限制等多種方式，可以極大改善納米金催化劑的穩定性，但是這些方法通常以犧牲部分活性位點為代價，因此得到的納米催化劑的催化反應活性往往較差。

研究團隊選擇氯金酸作為金源、正硅酸乙酯作為硅源，即金和硅的前驅體。在堿性條件下，通過共同沉淀的方式將金和硅前驅體一步沉積到氧化鈦載體表面，通過高溫焙燒，得到氧化硅修飾的納米金催化劑。

該方法在制備上實現了金和氧化硅的原子級混合，并通過焙燒，形成了氧化硅薄膜包裹的納米金催化劑，并具有非常高的抗燒結性能，同時還具有非常高的反應活性，一氧化碳在0℃就可以完全被氧化。