金納米催化劑(粒徑小于5 nm)在CO氧化、水煤氣轉(zhuǎn)化、選擇加氫、選擇氧化、碳碳偶聯(lián)等反應(yīng)中表現(xiàn)出巨大潛力。其中，伯醇選擇氧化為羰基化合物反應(yīng)被廣泛應(yīng)用于精細(xì)化學(xué)品工業(yè)生產(chǎn)中。

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作為最重要的催化劑載體之一，活性炭具有化學(xué)惰性、易通過燃燒炭載體回收貴金屬等優(yōu)點。然而，炭載體與金屬相互作用較弱，金屬顆粒在反應(yīng)過程中易團(tuán)聚或流失；此外，活性炭孔徑分布寬，通常存在大量微孔?？讖酱笥? nm且具有互通孔結(jié)構(gòu)的有序介孔炭材料有利于反應(yīng)物尤其是大分子反應(yīng)物的物質(zhì)傳輸，消除反應(yīng)中擴散限制。但合成具有高穩(wěn)定性的大孔徑有序介孔炭負(fù)載Au納米催化劑仍然是一項挑戰(zhàn)。

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最近，上海師范大學(xué)萬穎教授課題組報道了一種配位作用輔助表面活性劑自組裝路線，用于制備大孔徑有序介孔炭負(fù)載氮修飾Au納米催化劑。

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圖 1. 大孔徑有序介孔炭負(fù)載氮修飾Au納米催化劑合成示意圖

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研究團(tuán)隊選用聚苯乙烯-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP)嵌段共聚物作為配位功能組元和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，HAuCl4為金源，低聚酚醛樹脂為碳源，通過配位作用輔助溶劑誘導(dǎo)揮發(fā)自組裝技術(shù)，合成具有面心立方結(jié)構(gòu)的有序介孔炭負(fù)載氮修飾Au納米催化劑(圖1)。

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圖 2. 大孔徑有序介孔炭負(fù)載氮修飾Au納米催化劑超薄切片TEM圖像

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該合成策略利用吡啶與金離子之間的配位作用，抑制低溫(<300 °C)煅燒過程中金屬離子的還原和聚集。在600°C高溫炭化過程中，嵌段共聚物炭化分解，孔道開放，形成大孔徑介孔炭(12 nm)，通過改變PS嵌段分子量，可調(diào)節(jié)催化劑的介孔孔徑(6-12 nm)；同時Au離子被還原，聚合物剛性骨架有效限制Au物種聚集長大，單分散Au納米粒(4 nm)暴露在開放的大孔徑有序孔道中，Au-N配位被部分保留(圖2)。

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氮修飾Au納米催化劑在苯甲醇選擇氧化反應(yīng)中展現(xiàn)高活性與選擇性；反應(yīng)以O(shè)2為綠色氧化劑，水為綠色溶劑，催化劑對苯甲醇轉(zhuǎn)化頻率(TOF)為2103?h^-1，產(chǎn)物為苯甲酸(選擇性>99%)。10次循環(huán)使用后，未見明顯的Au流失或催化活性下降。該工作為拓展炭載Au納米催化劑的制備方法提供了思路。

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原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201900626