中国科学院李源 二氧化硅改性金纳米催化剂的STEM图像和能谱图(左)以及不同循环下一氧化碳转化率与温度的关系(右)
信用:张俊英 由教授领导的联合研究小组
黄嘉慧和教授
中国科学院大连化学物理研究所的乔·教授，以及
燕山大学的孙克举研制了一种具有高催化活性的抗烧结金纳米催化剂
研究结果发表在《自然通讯》上
金纳米催化剂在许多催化反应中表现出意想不到的催化活性，被认为是一种具有工业应用前景的催化剂
然而，由于金纳米粒子容易烧结而导致的低稳定性是主要障碍
利用金属与载体之间的强相互作用、用惰性氧化物包覆催化剂、利用介孔材料限制贵金属颗粒等策略可以有效提高金纳米催化剂的抗烧结性能
然而，这些进步是以在不同程度上失去活动为代价的
最近，联合研究小组通过金和二氧化硅前体在二氧化钛载体上的共沉积和随后的高温煅烧制备了二氧化硅改性的金纳米催化剂
该方法实现了金物种和二氧化硅物种在原子水平上的混合
通过随后的煅烧过程，形成仅具有几个原子层厚度的二氧化硅膜，覆盖金纳米粒子的表面
该催化剂表现出高度的抗烧结性能，即使在800℃煅烧后，金纳米粒子也能保持在约6纳米
它还表现出优异的催化性能，在0℃时可实现100%的一氧化碳转化率
实验和计算研究表明，纳米金颗粒上的二氧化硅层不仅阻止了纳米金颗粒的生长，而且促进了一氧化碳氧化过程中O2的吸附和活化，从而获得高催化活性
这一发现为设计和开发稳定性好、催化活性高的金纳米催化剂铺平了道路
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