金納米催化劑(粒徑小于5 nm)在CO氧化、水煤氣轉化、選擇加氫、選擇氧化、碳碳偶聯等反應中表現出巨大潛力。其中，伯醇選擇氧化為羰基化合物反應被廣泛應用于精細化學品工業生產中。

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作為最重要的催化劑載體之一，活性炭具有化學惰性、易通過燃燒炭載體回收貴金屬等優點。然而，炭載體與金屬相互作用較弱，金屬顆粒在反應過程中易團聚或流失；此外，活性炭孔徑分布寬，通常存在大量微孔。孔徑大于5 nm且具有互通孔結構的有序介孔炭材料有利于反應物尤其是大分子反應物的物質傳輸，消除反應中擴散限制。但合成具有高穩定性的大孔徑有序介孔炭負載Au納米催化劑仍然是一項挑戰。

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最近，上海師范大學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載氮修飾Au納米催化劑合成示意圖

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研究團隊選用聚苯乙烯-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構導向劑，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揮發自組裝技術，合成具有面心立方結構的有序介孔炭負載氮修飾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，可調節催化劑的介孔孔徑(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中展現高活性與選擇性；反應以O2為綠色氧化劑，水為綠色溶劑，催化劑對苯甲醇轉化頻率(TOF)為2103?h^-1，產物為苯甲酸(選擇性>99%)。10次循環使用后，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