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王戈教授课题组在负载型贵金属催化剂研究方面取得新进展

近日，公司王戈教授课题组，在负载型贵金属催化剂研究方面取得重要新进展。该研究构筑了一种新型的超顺磁性双层海胆状空腔结构催化剂，实现了催化剂的高催化活性和磁性分离回收特性，且在多次循环使用后催化活性不降低，具有非常重要的科学意义与潜在的应用价值。

王戈教授课题组研究成果“Synthesis of double-shelled sea urchin-like yolk-shell Fe₃O₄/TiO₂/Au microspheres and their catalytic applications”以封面论文的形式发表在英国皇家物理学会(Institute of Physics)的《纳米科技》(Nanotechnology, 2015, 26, 095601)杂志上。Nanotechweb对此进行了题为“Prickly structure rethinks catalyst supports”的专题报道，从“One design many functions”、“Gaining a practical advantage”等角度对该研究成果的设计思路及功能优势进行了评价。

报道指出：“中国科学家王戈教授通过构筑含有磁核的海胆状多级结构并负载贵金属纳米粒子，成功提升了贵金属粒子的分散性并赋予了其磁性回收功能。将多种功能构筑于一个多级结构上，启发了人们对催化材料设计制备的再认识。”王戈教授通过在超顺磁性Fe₃O₄纳米粒子表面设计构筑层数可调和表面形貌可调的TiO₂双层空腔结构，并进一步在组成空腔结构的纳米纤维上进行贵金属纳米粒子的单分散原位负载，制备得到了新型Fe₃O₄/TiO₂/Au催化材料。TiO₂纳米纤维结构和均匀分散贵金属纳米粒子间的表/界面效应和协同效应赋予了材料优异的催化性能。超顺磁性Fe₃O₄纳米粒子的植入使催化剂在外加磁场作用下即可快速分离回收。“该催化材料的结构设计思想来源于生活中的绒毛球结构，将贵金属纳米粒子分散在类似绒毛球结构的纳米纤维上，能够实现纳米粒子的均匀负载并避免其团聚。”通过调控实验参数可以精确控制绒毛球结构壳层的层数，内外层之间空腔大小以及表面的纳米形貌（纳米片-纳米纤维-纳米管）。专题报道中引用了Prof.Vivek Polshettiwar对该研究工作的评述，“与传统的载体对比，以海胆状多级结构来负载并激活催化活性中心是一种全新的概念，由于TiO₂双层空腔结构的存在，该材料也有望在光催化领域展现出良好的催化性能。”

海胆状多级结构催化剂制备示意图 Courtesy of Nanotechnology

此外，王戈教授发展了在聚合物微球、介孔碳及分子筛等功能载体上进行贵金属纳米粒子高分散性负载和高效固载的新方法，制备得到了系列催化性能优异且寿命长的负载型纳米贵金属催化剂。

以上研究获得了国家自然科学基金委、北京市教育委员会的资助。

（责编：彭一真）