STEM -billeder og EDS -kortlægning af SiO2 -modificeret guld -nanokatalysator (venstre) og CO -konvertering versus temperatur i forskellige cyklusser (højre). Kredit:ZHANG Junying
Et fælles forskerhold ledet af prof. Huang Jiahui og prof. Qiao Botao fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS), samt Prof. Sun Keju fra Yanshan University, udviklet en anti-sintring guld nanokatalysator med høj katalytisk aktivitet. Resultaterne blev offentliggjort i Naturkommunikation .
Guld -nanokatalysatorer har udvist uventede katalytiske aktiviteter i mange katalytiske reaktioner, og blev betragtet som en slags lovende katalysatorer til industriel anvendelse. Imidlertid, deres lave stabilitet stammer fra let sintring af guld nanopartikler er en vigtig barriere.
Strategier som f.eks. At bruge den stærke interaktion mellem metal og support, belægning af katalysatorerne med inert oxid, brug af meso-porøse materialer til at begrænse ædelmetalpartikler kan effektivt forbedre sintringsresistensen af guld-nanokatalysatorer. Imidlertid, disse fremskridt opnås på bekostning af at miste aktiviteten i forskelligt omfang.
For nylig, det fælles forskerhold udarbejdede en SiO 2 modificeret guld nanokatalysator gennem co-deposition af guld- og silica-forstadier på TiO 2 understøtning og efterfølgende højkalcination.
Denne metode realiserer blanding af guldarter og silica -arter i atomniveau. Gennem den efterfølgende kalcineringsproces, et SiO 2 film med kun en tykkelse på et par atomlag blev dannet, dækker overfladen af guld nanopartikler.
Denne katalysator udviste meget sintringsresistent egenskab, og guldnanopartikler kunne opretholde ved ca. 6 nm, selv efter 800 ° C -kalcinering. Det viste også fremragende katalytisk egenskab og kunne realisere 100% omdannelse af CO ved 0 ° C i CO -oxidation.
Eksperimenter sammen med beregningsstudier afslørede, at SiO 2 lag over guld nanopartikler forhindrede ikke kun væksten af guld nanopartikler, men fremmede også adsorption og aktivering af O 2 under CO -oxidation, hvilket resulterer i en høj katalytisk aktivitet. Fundet baner en vej for design og udvikling af guld -nanokatalysatorer med fremragende stabilitet og høj katalytisk aktivitet.