行业:大化所合成一种兼具高活性及高稳定性的纳米金催化剂

2020-03-17

近日,大连化物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,发展了一种兼具高活性以及高稳定性的纳米金催化剂的合成新策略,为新型高稳定高活性纳米金催化剂的开发提供了新思路。

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了独特的催化反应性能,被认为是一种极具工业应用前景的催化剂。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。

该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。实验和理论计算表明,氧化硅的包裹不仅可以抑制金颗粒的长大,同时薄层氧化硅与金颗粒形成的丰富的金-氧-硅键,可以促进一氧化碳氧化反应过程中氧气的吸附和活化,使催化剂具有极高的催化反应活性。