近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與燕山大學(xué)合作，提出了一種兼具高活性以及高穩(wěn)定性的納米金催化劑的合成策略。

納米金催化劑是指以納米金為活性組分的催化劑，其反應(yīng)活性跟金顆粒的尺寸密切相關(guān)。當(dāng)顆粒尺寸小于5 nm時(shí)，納米金催化劑能夠展現(xiàn)出優(yōu)異的活性，其在一氧化碳氧化、丙烯環(huán)氧化、醇醛的選擇性氧化等反應(yīng)中具有獨(dú)特的催化性能，被認(rèn)為是一種極具工業(yè)應(yīng)用前景的催化劑。但該催化劑在高溫焙燒或者反應(yīng)過(guò)程(甚至低溫反應(yīng))中容易燒結(jié)或聚集，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，極大地限制了其工業(yè)應(yīng)用進(jìn)程。通過(guò)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，可以極大地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為代價(jià)，導(dǎo)致納米金催化劑活性較差。

該研究團(tuán)隊(duì)選擇氯金酸作為金源、正硅酸乙酯作為硅源，即金和硅的前軀體，在堿性條件下通過(guò)共沉淀的方式將金和硅前軀體一步沉積到氧化鈦載體表面，通過(guò)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)了金物種和氧化硅物種的原子級(jí)混合。通過(guò)焙燒形成的氧化硅薄膜包裹的納米金催化劑，僅有幾個(gè)原子層厚度。該催化劑具有非常高的抗燒結(jié)性能，經(jīng)過(guò)800 ℃高溫焙燒后，金顆粒尺寸可以保持在6 nm。同時(shí)，該催化劑具有非常高的反應(yīng)活性，一氧化碳在0 ℃就可以完全被氧化。

實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)果表明，氧化硅的包裹不僅可以抑制金顆粒的長(zhǎng)大，同時(shí)薄層氧化硅與金顆粒形成的豐富的Au-O-Si鍵可以促進(jìn)一氧化碳氧化反應(yīng)過(guò)程中氧氣的吸附和活化，使催化劑具有極高的活性。該研究為新型高穩(wěn)定高活性納米金催化劑的開(kāi)發(fā)提供了新思路。