设计具有高稳定、高选择性以及高氢气利用率的催化剂对于丙烯直接气相环氧化反应至关重要。
近日，英国伦敦大学学院Marc-Olivier Coppens，美国犹他大学Michael M. Nigra报道了通过简便的一锅法来合成负载在沸石载体（TS-1）上的配体稳定的Au亚纳米金簇，从而开发出一种稳定的Au/TS-1催化剂。
文章要点
1）合成的Au亚纳米金团簇，其核心直径约为0.8 nm，由膦配体稳定。同时团簇可以很容易地负载在载体上，颗粒大小变化很小。研究人员开发了一种使用低温O2等离子体的快速技术，可去除约74%的膦配体，从而获得高度稳定的催化剂。
2）采用该方法制备的催化剂在丙烯气相直接环氧化反应中表现出较好的催化性能，环氧丙烷（PO）选择性约为89%，稳定性可达20 d以上。与传统的直接气相环氧化Au/TS-1催化剂相比，所合成的Au/TS-1催化剂在总寿命、选择性、氢利用率和纳米颗粒烧结量等方面都有显著的改善。
3）研究人员通过XPS、31P MAS NMR、DR-UV/VIS、HRTEM和TGA等多种表征手段对催化剂的结构-稳定性关系进行了研究。三苯基膦作为一种不稳定的牺牲性配体，在保持纳米颗粒的小尺寸(<5 nm)的同时，也提高了纳米颗粒的比催化活性，在防止纳米颗粒团聚方面起着重要的作用。除了这些膦配体外，在环氧化反应中，另一个有助于提高Au纳米颗粒稳定性的因素是Ti缺陷位的存在，它作为Au纳米颗粒的成核中心，防止了它们的氧化，并提高了Au/TS-1的稳定性。
尽管这项工作主要是针对丙烯环氧化反应，但这项研究成果也可用于合理设计其他反应使用寿命较长的稳定催化剂，这是工业应用催化剂设计中的一个重要方面。
参考文献
Nidhi Kapil, et al, Precisely Engineered Supported Gold Clusters as a Stable Catalyst for Propylene Epoxidation, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202104952
https://doi.org/10.1002/anie.202104952
