材料科学与工程虚拟博物馆

我国学者取得纳米催化的形貌效应研究最新成果

中科院大连化学物理研究所申文杰研究员团队与我室微电子互连材料研究部刘志权研究员、日本首都大学（东京）春田正毅教授合作，4月9日在《自然》杂志发表了纳米催化研究的最新成果（Nature458(2009)746）。该成果揭示了纳米催化中的形貌效应，通过对金属氧化物纳米催化剂粒子尺寸和形貌的调控，突破了水汽存在下金属氧化物低温一氧化碳催化氧化的难题。在纳米催化的基础研究和空气净化的环保应用方面具有重要理论和应用价值。

研究中通过对制备条件的精确调控，成功制备出了结构规整的Co₃O₄纳米棒，其中活性{110}晶面占纳米棒表面的40%以上。由于{110}晶面含有较多的CO氧化的Co³⁺活性位，即使在零下77度水汽存在的条件下仍然可以实现CO的完全转化，其反应速率是通常Co₃O₄纳米粒子的10倍以上。这类Co₃O₄纳米棒在接近汽车发动机冷启动的条件（大量水汽和二氧化碳存在，150-400度）下表现出非常好的CO氧化性能和结构稳定性。

这种通过形貌控制优先暴露活性晶面的方法还可以适用于其他金属氧化物体系，该研究成果对纳米催化的基础研究和开发新一代高活性的氧化催化剂具有重要的借鉴价值。(相关链接：http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/4/218177.html)

图1. Co₃O₄纳米棒的形貌和暴露晶面

图2. Co₃O₄纳米粒子的形貌和表面暴露晶面

图3. Co₃O₄的晶体结构及典型晶面的原子排布

图4. CO氧化反应示意图（Nature封面竞争图片）

沈阳材料科学国家(联合)实验室供稿

材料学基础