近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所金催化劑設(shè)計(jì)與選擇氧化研究組研究員黃家輝團(tuán)隊(duì)和催化與新材料研究中心研究員喬波濤團(tuán)隊(duì)、燕山大學(xué)教授孫科舉團(tuán)隊(duì)合作，在金催化研究方面取得新進(jìn)展，發(fā)展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新策略。

　　納米金催化劑在一氧化碳氧化、丙烯環(huán)氧化、醇醛的選擇性氧化等眾多反應(yīng)中具有獨(dú)特的催化反應(yīng)性能，被認(rèn)為是一種極具工業(yè)應(yīng)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(yīng)過程（甚至低溫催化反應(yīng)）中容易燒結(jié)或聚集，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，極大地限制了納米金催化劑的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)程。因此，開發(fā)高穩(wěn)定性的納米金催化劑成為相關(guān)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。目前，通過金屬載體強(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點(diǎn)為代價(jià)，因此納米金催化劑的催化反應(yīng)活性較差。

　　研究團(tuán)隊(duì)通過共沉淀的方式，將金和硅前軀體一步負(fù)載到氧化鈦載體表面，通過高溫焙燒得到氧化硅修飾的納米金催化劑。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混合，并通過隨后的焙燒過程，形成了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800℃的高溫焙燒后，金顆粒尺寸可以保持在6nm左右。同時(shí)，該催化劑具有非常高的反應(yīng)活性，CO在0℃就可以完全被氧化。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，氧化硅的包裹不僅可以抑制金顆粒的長大，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)CO氧化反應(yīng)過程中氧氣的吸附和活化，使催化劑具有極高的催化反應(yīng)活性。該研究為新型高穩(wěn)定高活性納米金催化劑的開發(fā)提供了新思路。

　　該成果發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）上。相關(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金委、中科院變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范先導(dǎo)專項(xiàng)等的資助。

　　高溫焙燒氧化硅修飾Au/TiO₂催化劑的電鏡圖（左）和低溫-高溫循環(huán)穩(wěn)定性測試（右）