Immagini STEM e mappatura EDS del nanocatalizzatore d'oro modificato con SiO2 (a sinistra) e conversione di CO in funzione della temperatura per diversi cicli (a destra). Credito:ZHANG Junying
Un gruppo di ricerca congiunto guidato dal Prof. Huang Jiahui e dal Prof. Qiao Botao del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS), così come il Prof. Sun Keju della Yanshan University, ha sviluppato un nanocatalizzatore d'oro anti-sinterizzazione con un'elevata attività catalitica. I risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura .
I nanocatalizzatori d'oro hanno mostrato attività catalitiche inaspettate in molte reazioni catalitiche, ed è stato considerato come un tipo di catalizzatori promettenti per l'applicazione industriale. Però, la loro bassa stabilità derivata dalla facile sinterizzazione delle nanoparticelle d'oro è una delle principali barriere.
Strategie come utilizzare la forte interazione tra il metallo e il supporto, rivestendo i catalizzatori con ossido inerte, l'utilizzo di materiali meso-porosi per confinare le particelle di metalli nobili può migliorare efficacemente la resistenza alla sinterizzazione dei nanocatalizzatori d'oro. Però, questi progressi sono conseguiti a costo di perdere l'attività in misura diversa.
Recentemente, il gruppo di ricerca congiunto ha preparato un SiO 2 nanocatalizzatore d'oro modificato mediante co-deposizione di precursori di oro e silice sul TiO 2 supporto e successiva calcinazione ad alta temperatura.
Questo metodo realizza la miscelazione di specie d'oro e specie di silice a livello atomico. Attraverso il successivo processo di calcinazione, un SiO 2 si è formato un film con solo uno spessore di pochi strati atomici, che ricoprono la superficie delle nanoparticelle d'oro.
Questo catalizzatore ha mostrato proprietà altamente resistenti alla sinterizzazione e le nanoparticelle d'oro potrebbero mantenersi a circa 6 nm anche dopo una calcinazione di 800 °C. Ha anche mostrato un'eccellente proprietà catalitica e potrebbe realizzare una conversione del 100% di CO a 0 ° C nell'ossidazione della CO.
Esperimenti insieme a studi computazionali hanno rivelato che il SiO 2 strato su nanoparticelle d'oro non solo ha impedito la crescita di nanoparticelle d'oro, ma ha anche promosso l'adsorbimento e l'attivazione di O 2 durante l'ossidazione della CO, con conseguente elevata attività catalitica. La scoperta apre la strada alla progettazione e allo sviluppo di nanocatalizzatori d'oro con eccellente stabilità ed elevata attività catalitica.
