激光网3月2日消息，东京都立大学的研究人员已经开发出一种方法，将混合金属氧化物的单个纳米片添加到二氧化硅上支撑的金纳米颗粒中，以增强其催化活性。将一氧化碳转化为二氧化碳后，他们发现反应所需的温度大大降低，与现有的镀金/二氧化硅结构方法相比，有显着改进。该方法为开发各种新型高性能催化剂铺平了道路。
众所周知，直径小于五纳米的金纳米颗粒是化学反应的极好催化剂，特别是氧化反应，如将有害的一氧化碳转化为二氧化碳。当它们安装在金属氧化物上时，这种效果很明显，这些氧化物更有可能发生相反的反应，即可还原氧化物。不幸的是，并非所有金属氧化物都是可还原的。例如，安装在二氧化硅等不可还原氧化物上的纳米颗粒并不能成为有效的催化剂。鉴于我们星球上二氧化硅的丰富性，提高这种材料性能的方法将大大促进工业部署。
这促使科学家们寻找可以修改负载催化剂以提高其性能的方法。现在，由东京都立大学Tamao Ishida副教授领导的一个团队提出了一种使用层状双氢氧化物沉积混合金属氧化物单纳米片的方法。LDH由金属氢氧化物纳米片组成，其中一些金属离子被带较高电荷的金属离子取代，使片本身带净正电荷;片材通过负离子结合在一起。重要的是，单个纳米片可以剥离并单独使用。在这项研究中，该团队将金纳米颗粒涂覆在带负电荷的二氧化硅上，二氧化硅是一种带负电荷的结构，带有正电荷的LDH纳米片由铝和一系列其他金属组成，然后将它们暴露在高温下以形成MMO纳米层。
使用透射电子显微镜观察他们的新催化剂，他们发现纳米颗粒被一层厚度小于一纳米的层所覆盖。为了测试它们的性能，研究小组用它们将一氧化碳转化为二氧化碳。二氧化硅上的金纳米颗粒即使在300摄氏度下也只有20%左右的转化率，而他们的新催化剂在50度下也显示出50%的转化率，降低了250多度。还发现它优于流行的 MMO 涂层“浸渍”方法。有趣的是，人们发现较厚的MMO层会导致性能更差：高性能来自亚纳米涂层。更详细地观察钴铝MMO层，他们发现该层中存在大量的氧缺陷;研究小组得出的结论是，这种充满缺陷的层和金表面之间的密切协同作用是导致活性增强的原因。
新催化剂实现了出色的性能，钴含量非常低，低于0.3%wt。他们的发现为应用于广泛的其他材料和一整套新的高性能催化剂铺平了道路。
