我合成新型高活性高穩(wěn)定性納米金催化劑

最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新

科技日報(bào)訊 (記者郝曉明)近日，中科院大連化學(xué)物理所黃家輝研究員團(tuán)隊(duì)和喬波濤研究員團(tuán)隊(duì)與燕山大學(xué)孫科舉教授團(tuán)隊(duì)合作，在金催化研究方面發(fā)展了一種兼具高活性以及高穩(wěn)定性的納米金催化劑合成新策略，為新型高穩(wěn)定高活性納米金催化劑的開發(fā)提供了新思路。該成果在《自然·通訊》上發(fā)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(yīng)活性跟金顆粒的尺寸密切相關(guān)。當(dāng)金顆粒尺寸小于5納米時，納米金催化劑能夠展現(xiàn)出優(yōu)異的催化反應(yīng)活性。納米金催化劑被認(rèn)為是一種極具工業(yè)應(yīng)用前景的催化劑，已經(jīng)在一氧化碳氧化、丙烯環(huán)氧化、醇醛的選擇性氧化等眾多反應(yīng)中展示出獨(dú)特的催化反應(yīng)性能，但是納米金顆粒在高溫焙燒或者催化反應(yīng)、甚至是低溫催化反應(yīng)過程中容易燒結(jié)或聚集，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，極大地限制了納米金催化劑的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)程。因此，開發(fā)高穩(wěn)定性的納米金催化劑成為相關(guān)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。

目前，通過金屬載體強(qiáng)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(wěn)定性，但是這些方法通常以犧牲部分活性位點(diǎn)為代價，因此得到的納米催化劑的催化反應(yīng)活性往往較差。

研究團(tuán)隊(duì)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(qū)體。在堿性條件下，通過共同沉淀的方式將金和硅前驅(qū)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(shí)現(xiàn)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(jié)性能，同時還具有非常高的反應(yīng)活性，一氧化碳在0℃就可以完全被氧化。