由于缺乏合适的催化剂，通过NH₃氧化生产N₂O的规模很小。取而代之的是，它是通过NH₄NO₃的热分解来获得，这使得N₂O成本过高，限制了其未来的用途。

近日，苏黎世联邦理工学院Javier Pérez-Ramírez报道了CeO₂负载的2-3 nm Au纳米粒子是用于NH₃氧化制N₂O的高选择性催化剂，表现出前所未有的STY_N2O和优异的稳定性，远远超过目前最先进的催化剂。

文章要点

1）与其他贵金属相比，Au对N₂O具有无与伦比的选择性(~83%)，而CeO₂的大量OSC被认为是提高N₂O选择性和催化活性的重要载体。用共沉淀法在CeO₂中掺杂Co是提高载体的OSC和进一步增强催化剂活性的有效策略，掺杂Au/CoCeO_x体系为N₂O的产量设定了一个新的基准。因此，CeO₂作为反应供氧介质的主要功能被牢固地确立。

2）TAP实验的进一步揭示了反应是通过MARS-Van Krevelen机制进行，CeO₂的晶格氧直接参与了N₂O的生成。界面Au^δ+物种的含量被确定为另一个关键的活性描述符，除了CeO₂的共同催化作用外，前者可能是反应的活性中心。然而，这需要专门的研究，使用空间和时间分辨的操作数表征工具，以及表面科学方法来制备模型系统，以揭示活性中心的精确结构和界面反应性的确切来源。

3）关键设计标准已为开发新一代用于氨氧化的Au基催化剂奠定了全面的基础，后者成为大规模生产N₂O的可行技术，使N₂O的成本从大约3000-5000美元/吨降低到大约500-700美元/吨，使其成为H₂O₂更经济的替代品。

参考文献

Zhenchen Tang, et al, Ceria-Supported Gold Nanoparticles as a Superior Catalyst for Nitrous Oxide Production via Ammonia Oxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202200772

https://doi.org/10.1002/anie.202200772