納米金屬催化劑設計新方法

鉑金屬納米顆粒作為催化劑被用于從精細化學品到生產聚合物和生物柴油等多種反應之中。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計，但是由于結構不穩定，使用中顆粒會恢復到原來的平衡形態，所以不成功。

美國西北大學能源加工催化研究所（North wester n U-niversity’s Institute for Catalysis in Energy Processing）的研究人員發現了一種制備納米金屬顆粒的新方法。由Laurence D Mar ks教授領導的研究小組發現，通過設計承載納米顆粒載體的結構，可以對納米顆粒進行設計。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、化學態由ALD的循環次數來控制。鉑納米顆粒的外延生長按照預知的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，呈熱力學穩定結構。該研究小組在催化反應器中對這種納米顆粒進行測試，初步結果令人滿意，納米顆粒十分穩定，作為催化劑可長期使用。

Marks教授認為，這是一種新策略，為設計出更完美的催化劑打開了一扇大門。它可以應用在各種納米金屬顆粒上，創造出穩定、大表面積、具有晶面選擇性的催化劑，可以廣泛用在結構敏感型的催化反應中，增加反應的選擇性和產率。