Imágenes STEM y mapeo EDS de nanocatalizador de oro modificado con SiO2 (izquierda) y conversión de CO frente a temperatura para diferentes ciclos (derecha). Crédito:ZHANG Junying
Un equipo de investigación conjunto dirigido por el profesor Huang Jiahui y el profesor Qiao Botao del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS), así como el profesor Sun Keju de la Universidad de Yanshan, desarrolló un nanocatalizador de oro anti-sinterización con alta actividad catalítica. Los resultados fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza .
Los nanocatalizadores de oro han exhibido actividades catalíticas inesperadas en muchas reacciones catalíticas, y ha sido considerado como un tipo de catalizador prometedor para aplicaciones industriales. Sin embargo, su baja estabilidad derivada de la fácil sinterización de nanopartículas de oro es una barrera importante.
Estrategias como utilizar la fuerte interacción entre el metal y el soporte, recubrir los catalizadores con óxido inerte, La utilización de materiales mesoporosos para confinar partículas de metales nobles puede mejorar eficazmente la resistencia a la sinterización de los nanocatalizadores de oro. Sin embargo, estos avances se logran a costa de perder la actividad en diferente medida.
Recientemente, el equipo de investigación conjunto preparó un SiO 2 nanocatalizador de oro modificado mediante co-deposición de precursores de oro y sílice en el TiO 2 soporte y posterior calcinación a alta temperatura.
Este método realiza la mezcla de especies de oro y especies de sílice a nivel atómico. Mediante el posterior proceso de calcinación, un SiO 2 se formó una película con solo un grosor de unas pocas capas de átomos, cubriendo la superficie de nanopartículas de oro.
Este catalizador exhibió propiedades altamente resistentes a la sinterización y las nanopartículas de oro pudieron mantenerse a aproximadamente 6 nm incluso después de una calcinación a 800 ° C. También mostró una excelente propiedad catalítica y pudo realizar una conversión del 100% de CO a 0 ° C en oxidación de CO.
Los experimentos junto con los estudios computacionales revelaron que el SiO 2 capa sobre nanopartículas de oro no solo impidió el crecimiento de nanopartículas de oro, pero también promovió la adsorción y activación de O 2 durante la oxidación del CO, resultando en una alta actividad catalítica. El hallazgo allana el camino para el diseño y desarrollo de nanocatalizadores de oro con excelente estabilidad y alta actividad catalítica.
