范杰课题组开发出一种具备抗烧结和抗积碳功能的新型金属纳米催化剂体系

    高度分散于多孔材料内表面，尺寸在1~10 nm的范围内的金属纳米颗粒（Au，Pt，Pd等）在石油化工和汽车尾气处理等工业催化中有着广泛的应用。但是在实际过程中金属催化剂往往由于种种原因而失活。其中积碳（金属颗粒的表面被许多逐渐累积的炭物种覆盖）和烧结（颗粒长大降低了表面的原子数和催化活性）是导致催化剂失活的两个主要原因。如何提高金属纳米颗粒在载体表面的抗烧结和抗积碳性能是提升其工业应用前景和价值的关键问题。

    最近化学系范杰课题组提出的一种基于超大介孔限域空间内金纳米颗粒共存的策略，为解决该问题提供了一种新方案。他们将预先合成好的单分散金纳米颗粒负载到具有超大孔径的介孔二氧化硅EP-FDU-12材料中，通过提高金纳米颗粒的负载量和调控包括孔径和窗口尺寸，增强颗粒之间的相互作用力，避免颗粒在传统载体上由于经典Ostwald熟化作用而烧结长大。经过高温老化处理后，金纳米颗粒仍能共存同一纳米笼中，且尺寸均一，显示材料具有极好的高温抗烧结性能。该研究成果发表在Chem. Mater. 2013, 25,上。 1556–1563

    研究人员进一步利用这种策略，在环己醇气相选择性氧化制环己酮反应中，通过调控载体的介孔载体的纳米结构和金纳米颗粒的浓度，有效增强了金纳米颗粒在高温下的热稳定性，并制备了高温下能够同时具备抗烧结和抗积碳的双功能催化体系。该研究成果目前已发表在Chem. Commun. 2013,49, 7274-7276上，并作为期刊的背封面加以报道。

    两项工作第一作者均为博士研究生闫晓庆同学，她2008年进入化学系学习。工作得到国家自然科学基金、霍英东教育基金、中央高校基本科研业务费以及浙江省创新团队的资助。