看黃金如何搖身一變進化為納米金

材料牛注：納米金催化的發展歷程雖然很短，但是其優異的催化性能受到了各界廣泛的關注。目前，有研究人員發現了一種新的方法，可以生產出具有催化活性的納米金粒子。讓我們一起來看黃金如何變身，進化為紅裝納米金粒子！

我們認為一個溫度接近絕對零度的超高真空室，可能是有希望找到黃金的最后一個地方。來自紐約州立大學石溪分校（SBU）的研究團隊與美國空軍研究實驗室（AFRL）和美國能源部（DOE）布魯克海文國家實驗室的科學家不久前證實了那樣一個貧瘠的地方是生產具有催化活性的金納米粒子的理想場所。研究人員通過一種新的方法生產出了一種催化劑并將其命名為Helium Nanodroplet Deposition (HND)，目前該項研究已經在Journal of Physical Chemistry Letters期刊上發表。

該項研究的領導者、來自SBU的研究人員Alexander Orlov表示，HND的工作原理是通過在真空中金原子的沸騰來產生蒸氣，這些金蒸氣通過氦液滴高速氣流急冷沉積，從而在收集器下端得到金簇。在收集器上的氦液滴瞬間蒸發變成氦氣逸出，留下無雜質的穩定的金納米粒子。

“這種新方法能有效地生產金納米粒子，也為新型材料的研究生產提供了契機，有望借此生產出能解決能源和環境問題的新型材料。布魯克海文國家實驗室和美國空軍研究實驗室為我們的學生提供了有利的條件，這將使得我們的研究進展得更加順利。”Orlov說道。

在Orlov 實驗室工作的畢業生，同時也是該論文的第一作者Qiyuan Wu為了該方法的研究進行了大量的工作。美國空軍研究實驗室的研究人員Michael Lindsay和Claron Ridge在埃格林空軍基地（Eglin Air Force Base）提供了最先進的實驗設施，而埃格林空軍基地是世界上少數幾個有能力通過新技術生產金納米離子的地方之一。且在功能納米材料中心（CFN）的一個研究小組已經實現了利用先進的成像和分析工具來研究納米粒子的催化活性。

具體來說，布魯克海文國家實驗室的科學家Eric Stach及其一名博士后研究員、CFN的科學家Dmitri Zakharov及Shen Zhao研究出一種新的方法，可以將金納米粒子沉積到催化劑載體上面，從而提高其他納米材料的穩定性。研究人員借助CFN實驗室的Titan環境透射電子顯微鏡對納米粒子的特性進行了測試，其中包括在反應條件下的穩定性。另外，Shen Zhao和CFN實驗室研究人員Dong Su使用像差校正掃描透射電子顯微鏡幫助SBU的研究人員進一步了解了氦液滴的形成過程。

“這是一個用戶項目的一部分，即將演變成一個合作項目，這是一個非常好的研究，一個科學用戶設施的辦公室如何不僅提供獨特的科學設備，也具備科學的專業知識，這是一個研究項目成功必不可少的條件。”CFN電鏡組組長Stach說道。

相比于基體材料，納米粒子由于其更優的性能受到更多研究人員的關注。借助納米粒子，有望改善燃料電池、光催化劑和太陽能電池板等器件的可持續性。在這項研究中制備出的納米金催化劑能夠將有毒的一氧化碳氣體轉化成二氧化碳，這項重要的反應可應用于汽車的催化轉化器，以減少對環境的污染。

據Orlov介紹，HND方法并不局限于生產金納米粒子，它幾乎可以應用于所有金屬，甚至可以生產出極具挑戰性的多金屬納米粒子。該技術的通用性、清潔能力及良好的定義使之成為生產新型催化劑和研究催化劑性能的影響因素的強有力工具。

這項合作目前正在研究如何調整HND參數來調控催化劑的性能。

原文鏈接：A new method for production of catalytically active gold nanoparticles.

文獻鏈接：Development of a New Generation of Stable, Tunable, and Catalytically Active Nanoparticles Produced by the Helium Nanodroplet Deposition Method.

本文由編輯部楊超提供素材，應豆編譯，點我加入材料人編輯部。