負載型雙金屬納米催化劑是多相催化領域中一類重要的催化劑，被廣泛應用于電化學、生物質轉化、精細化工等各種催化過程。浸漬法是制備負載型金屬催化劑最常用的方法，該方法操作簡單，但可控性差，得到的雙金屬納米粒子尺寸較大、粒徑分布廣、合金程度低，從而導致催化性能差，金屬利用率低等。液相中的種晶生長法可以實現對雙金屬納米粒子尺寸、形貌和組成的精確調控，但是，通過膠體沉積的方法將其負載到載體上時，通常會出現金屬納米顆粒分布不均勻，部分區域團聚的現象，并且金屬納米粒子與載體間的相互作用較弱，也導致催化劑的穩定性差。因此，開發新的合成策略實現負載型雙金屬催化劑的高效、可控制備是非常必要的。
近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員劉健團隊與中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員王光輝、研究員江河清團隊合作，開發了一種通用型的納米反應器策略合成Pd基雙金屬催化劑。該策略將液相中的種晶生長法成功運用到固相中——通過化學配位作用將Pd納米簇種晶和第二元金屬前驅體均勻地引入到固相載體中，在還原過程中實現雙金屬的固相種晶生長，最終獲得雙金屬納米粒子尺寸及組成可控、負載均勻的雙金屬催化劑。該策略操作簡易、過程簡單、易于放大，可以合成多種Pd基雙金屬納米催化劑（尺寸范圍2~3 nm），包括PdAu、PdRu、PdCo、PdNi、PdZn、PdAg、PdCu等雙金屬納米催化劑。進一步研究表明，與相應的單金屬相比，Pd1Au1/4雙金屬催化劑在甲酸分解產氫中顯示出增強的催化性能，證明了Pd和Au之間的協同效應。此外，該策略得到的催化劑載體具有珊瑚狀結構，易于成型；成型后的催化劑對甲酸分解產氫仍具有良好的活性，TOF值可達3684/h，重復使用五次催化活性沒有明顯變化。該研究工作為負載型雙金屬催化劑的設計和制備提供了一種新的策略。
上述工作發表在Materials Today雜志上。該工作得到國家自然科學基金、中科院潔凈能源創新研究院合作基金、青能所所內合作基金等項目的資助。
