納米金屬催化劑設(shè)計新方法

鉑金屬納米顆粒作為催化劑被用于從精細化學(xué)品到生產(chǎn)聚合物和生物柴油等多種反應(yīng)之中。這些納米顆粒所暴露的晶面決定其催化性能。

之前，研究人員試圖通過改變納米顆粒的形狀來進行催化劑設(shè)計，但是由于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，使用中顆粒會恢復(fù)到原來的平衡形態(tài)，所以不成功。

美國西北大學(xué)能源加工催化研究所（North wester n U-niversity’s Institute for Catalysis in Energy Processing）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種制備納米金屬顆粒的新方法。由Laurence D Mar ks教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，通過設(shè)計承載納米顆粒載體的結(jié)構(gòu)，可以對納米顆粒進行設(shè)計。通過原子層沉積（ALD），使鉑納米顆粒在鈦酸鍶（Sr Ti O3）納米立方晶體上生長，鉑納米顆粒的尺寸、分散度、化學(xué)態(tài)由ALD的循環(huán)次數(shù)來控制。鉑納米顆粒的外延生長按照預(yù)知的Winterbottom形狀以立體磊疊的方式進行，其表面和界面自由能與文獻值一致，呈熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。該研究小組在催化反應(yīng)器中對這種納米顆粒進行測試，初步結(jié)果令人滿意，納米顆粒十分穩(wěn)定，作為催化劑可長期使用。

Marks教授認為，這是一種新策略，為設(shè)計出更完美的催化劑打開了一扇大門。它可以應(yīng)用在各種納米金屬顆粒上，創(chuàng)造出穩(wěn)定、大表面積、具有晶面選擇性的催化劑，可以廣泛用在結(jié)構(gòu)敏感型的催化反應(yīng)中，增加反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率。