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大化所合成一種兼具高活性及高穩定性的納米金催化劑
來源:中化新網 發布時間:2020/2/17 11:58:01

  近日,大連化物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,發展了一種兼具高活性以及高穩定性的納米金催化劑的合成新策略,為新型高穩定高活性納米金催化劑的開發提供了新思路。


  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了獨特的催化反應性能,被認為是一種極具工業應用前景的催化劑。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。


  該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。實驗和理論計算表明,氧化硅的包裹不僅可以抑制金顆粒的長大,同時薄層氧化硅與金顆粒形成的豐富的金-氧-硅鍵,可以促進一氧化碳氧化反應過程中氧氣的吸附和活化,使催化劑具有極高的催化反應活性。


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