看黄金如何摇身一变进化为纳米金

材料牛注：纳米金催化的发展历程虽然很短，但是其优异的催化性能受到了各界广泛的关注。目前，有研究人员发现了一种新的方法，可以生产出具有催化活性的纳米金粒子。让我们一起来看黄金如何变身，进化为红装纳米金粒子！

我们认为一个温度接近绝对零度的超高真空室，可能是有希望找到黄金的最后一个地方。来自纽约州立大学石溪分校（SBU）的研究团队与美国空军研究实验室（AFRL）和美国能源部（DOE）布鲁克海文国家实验室的科学家不久前证实了那样一个贫瘠的地方是生产具有催化活性的金纳米粒子的理想场所。研究人员通过一种新的方法生产出了一种催化剂并将其命名为Helium Nanodroplet Deposition (HND)，目前该项研究已经在Journal of Physical Chemistry Letters期刊上发表。

该项研究的领导者、来自SBU的研究人员Alexander Orlov表示，HND的工作原理是通过在真空中金原子的沸腾来产生蒸气，这些金蒸气通过氦液滴高速气流急冷沉积，从而在收集器下端得到金簇。在收集器上的氦液滴瞬间蒸发变成氦气逸出，留下无杂质的稳定的金纳米粒子。

“这种新方法能有效地生产金纳米粒子，也为新型材料的研究生产提供了契机，有望借此生产出能解决能源和环境问题的新型材料。布鲁克海文国家实验室和美国空军研究实验室为我们的学生提供了有利的条件，这将使得我们的研究进展得更加顺利。”Orlov说道。

在Orlov 实验室工作的毕业生，同时也是该论文的第一作者Qiyuan Wu为了该方法的研究进行了大量的工作。美国空军研究实验室的研究人员Michael Lindsay和Claron Ridge在埃格林空军基地（Eglin Air Force Base）提供了最先进的实验设施，而埃格林空军基地是世界上少数几个有能力通过新技术生产金纳米离子的地方之一。且在功能纳米材料中心（CFN）的一个研究小组已经实现了利用先进的成像和分析工具来研究纳米粒子的催化活性。

具体来说，布鲁克海文国家实验室的科学家Eric Stach及其一名博士后研究员、CFN的科学家Dmitri Zakharov及Shen Zhao研究出一种新的方法，可以将金纳米粒子沉积到催化剂载体上面，从而提高其他纳米材料的稳定性。研究人员借助CFN实验室的Titan环境透射电子显微镜对纳米粒子的特性进行了测试，其中包括在反应条件下的稳定性。另外，Shen Zhao和CFN实验室研究人员Dong Su使用像差校正扫描透射电子显微镜帮助SBU的研究人员进一步了解了氦液滴的形成过程。

“这是一个用户项目的一部分，即将演变成一个合作项目，这是一个非常好的研究，一个科学用户设施的办公室如何不仅提供独特的科学设备，也具备科学的专业知识，这是一个研究项目成功必不可少的条件。”CFN电镜组组长Stach说道。

相比于基体材料，纳米粒子由于其更优的性能受到更多研究人员的关注。借助纳米粒子，有望改善燃料电池、光催化剂和太阳能电池板等器件的可持续性。在这项研究中制备出的纳米金催化剂能够将有毒的一氧化碳气体转化成二氧化碳，这项重要的反应可应用于汽车的催化转化器，以减少对环境的污染。

据Orlov介绍，HND方法并不局限于生产金纳米粒子，它几乎可以应用于所有金属，甚至可以生产出极具挑战性的多金属纳米粒子。该技术的通用性、清洁能力及良好的定义使之成为生产新型催化剂和研究催化剂性能的影响因素的强有力工具。

这项合作目前正在研究如何调整HND参数来调控催化剂的性能。

原文链接：A new method for production of catalytically active gold nanoparticles.

文献链接：Development of a New Generation of Stable, Tunable, and Catalytically Active Nanoparticles Produced by the Helium Nanodroplet Deposition Method.

本文由编辑部杨超提供素材，应豆编译，点我加入材料人编辑部。