近日，我组与乔波涛研究员团队合作，通过微波辅助实现金属-载体强相互作用（strong metal-support interaction, SMSI）的快速构建，成功制备抗烧结的Au纳米催化剂。相比于传统的高温还原构筑SMSI过程，本工作中的微波辅助策略更加高效节能，为抗烧结贵金属催化剂的设计和SMSI效应的深入理解提供了新的认识。
负载型金属催化剂在现代化工领域广泛应用，然而，在高温反应、长期操作等苛刻条件下，负载型催化剂往往会烧结导致失活，再生过程繁琐且昂贵。SMSI效应既能稳定活性金属颗粒，又能通过改变催化剂的几何/电子结构调控催化性能，因此受到广泛关注。传统的SMSI构筑方式依赖于高温还原处理，但高温过程会不可避免地导致SMSI包覆层形成前金属颗粒的烧结。因此，开发新的构筑方法，实现相对温和条件下快速构筑SMSI，避免传统的高温还原处理步骤对于高效催化剂的开发至关重要。
微波辐射作为一种经济有效的加热方法，已经被广泛应用了几十年，因其快速、节能和高效的加热能力而备受关注。传统的加热方法，依赖于耗时的热辐射过程，通常导致反应时间较长（几个小时到几天），可控性较差，并导致能量大量消耗。在本工作中，提出了一种微波辅助快速构建SMSI策略：在抗坏血酸存在的情况下，采用高效的微波处理诱导Au/CeO2体系中SMSI结构形成。相比于传统的高温还原构建SMSI过程，该方法更加高效节能，前者的能耗大约是后者的30倍，而且可以通过改变微波处理过程的时间来调节包覆程度，包覆程度随微波处理时长的增加而增加。由于Au NPs的覆盖层，具有SMSI的Au/CeO2-MW5 催化剂表现出良好的稳定性，在连续六次20 - 600 ℃之间的循环CO氧化测试以及100 h的水气变换反应中保持良好的催化活性。该方法可以扩展到其他氧化物负载的Au催化剂体系，如Au/TiO2和Au/ZrO2。这项工作可能为开发稳定性增强的金属纳米催化剂提供一种新的、广泛的方法，并有助于更深入地理解和调控SMSI效应。
相关研究成果以“Microwave-assisted rapid construction of strong metal-support interactions for sinter-resistant gold nanocatalysts”为题发表在《Applied Catalysis A: General》上。第一作者是我组博士研究生刘云霞。该项研究得到了国家自然科学基金委、中科院国际伙伴计划等项目的支持。(文/图 刘云霞)
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcata.2025.120252
