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中科院大连化物所制备出抗1100 oC高温的纳米金催化剂 |
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近日，大连化物所航天催化与新材料研究中心张涛院士和李为臻研究员团队与清华大学李隽教授团队合作，在抗高温烧结贵金属纳米催化剂制备方面取得新进展，成功制备了可抗1100 oC高温的纳米金催化剂，相关研究成果发表于《纳米快报》上。
金属纳米催化剂的催化活性与热稳定性一般呈此消彼长的跷跷板关系，即金属粒子的尺寸越小，催化活性越好，但热稳定性越差，容易团聚形成活性较差的大尺寸粒子。与已被广泛用作催化剂的铂族金属相比，黄金的化学惰性较高，熔点较低，上述特征在纳米金催化剂上表现更为明显，严重阻碍了纳米金催化剂的工业化应用。
研究人员基于构筑金属-氧化物外延结构匹配界面策略，通过理论计算预测，选取氧亚晶格参数比金晶格参数大的镓酸镁（MgGa2O4）尖晶石载体，成功制备出了可抗1100 oC高温的纳米金催化剂，金粒子尺寸可保持在~3.6 nm。研究发现，金与镓酸镁尖晶石长在一起，形成了一种全新的金属-氧化物“异质孪晶”结构，改变了金纳米粒子的熔化行为，即使在黄金的熔点温度下（1064.2 oC），仍不发生熔化，抑制了小尺寸金粒子的团聚。
研发的高热稳定性纳米金催化剂具有优异的催化一氧化碳和碳氢化合物氧化消除的性能，有望作为活性组分用于柴油发动机尾气氧化催化剂，解决冷启动期间铂族金属低温消除上述污染物不力的问题。
研究团队提出的金属-氧化物异质孪晶这一原创性概念，有望对其他耐高温纳米贵金属及合金催化剂的制备提供全新的理论指导。相关论文信息：DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03003。
