我国合成新型高活性高稳定性纳米金催化剂

近日，中科院大连化学物理所黄家辉研究员团队和乔波涛研究员团队与燕山大学孙科举教授团队合作，在金催化研究方面发展了一种兼具高活性以及高稳定性的纳米金催化剂合成新策略，为新型高稳定高活性纳米金催化剂的开发提供了新思路。该成果在《自然·通讯》上发表。
纳米金催化剂是指以纳米金为催化活性组分的催化剂，其催化反应活性跟金颗粒的尺寸密切相关。当金颗粒尺寸小于5纳米时，纳米金催化剂能够展现出优异的催化反应活性。纳米金催化剂被认为是一种极具工业应用前景的催化剂，已经在一氧化碳氧化、丙烯环氧化、醇醛的选择性氧化等众多反应中展示出独特的催化反应性能，但是纳米金颗粒在高温焙烧或者催化反应、甚至是低温催化反应过程中容易烧结或聚集，导致其稳定性较差，极大地限制了纳米金催化剂的工业应用进程。因此，开发高稳定性的纳米金催化剂成为相关领域的研究重点之一。
目前，通过金属载体强相互作用、氧化物包裹、分子筛孔道限制等多种方式，可以极大改善纳米金催化剂的稳定性，但是这些方法通常以牺牲部分活性位点为代价，因此得到的纳米催化剂的催化反应活性往往较差。
研究团队选择氯金酸作为金源、正硅酸乙酯作为硅源，即金和硅的前驱体。在碱性条件下，通过共同沉淀的方式将金和硅前驱体一步沉积到氧化钛载体表面，通过高温焙烧，得到氧化硅修饰的纳米金催化剂。
该方法在制备上实现了金和氧化硅的原子级混合，并通过焙烧，形成了氧化硅薄膜包裹的纳米金催化剂，并具有非常高的抗烧结性能，同时还具有非常高的反应活性，一氧化碳在0℃就可以完全被氧化。