最近，我组利用ALD技术对限域的催化剂进行超薄修饰设计制备出一种界面最大化的纳米催化剂。相关结果发表在Chemistry- A European Journal (Wang, M.; Gao, Z.; Zhang, B.; Yang, H.; Qiao,Y.; Chen, S.; Ge, H.; Zhang, J.; and Qin. Y. Chem. Eur. J., 2016, 22(25), 8438-8443)，该文章被评为封面和热点文章。同时，该文章被Chemstryviews网站报道推送（http://www.chemistryviews.org/details/ezine/9388351/Ultrathin_Coating_of_Catalytic_Nanoparticles.html）。

金属和载体的界面在多相催化中扮演着重要的角色，然而对界面进行精准调控从而实现最优化仍然是个巨大的挑战。常规的负载型催化剂（Fig 1a）金属和载体的界面位点有限，于是近年来有研究者对负载型催化剂进行氧化物的修饰形成倒载型催化剂（Fig 1b），可增加金属和载体的界面位点。我组的前期研究证明，与传统的将金属纳米粒子负载于氧化铝纳米管外壁相比，金属纳米粒子限域在氧化铝纳米管内壁（Fig 1c）可形成更多的界面位点  (Angew.Chem. Int. Ed., 2015, 54, 9006-9100.)。 在此基础上，我组又提出了一个新颖的策略，对限域在氧化物纳米管内壁的纳米粒子用氧化物进行超薄修饰以最大化界面（Fig 1d）。具体制备过程如图（Fig 2），利用原子层沉积在碳纳米纤维模板上先后沉积超薄的氧化铝层，Pt纳米粒子和厚的氧化铝层，然后在空气中煅烧除去碳纳米纤维模板，得到氧化铝超薄修饰的限域在氧化铝纳米管(ANT)内的Pt纳米催化剂(xAl-Pt-in-ANTs)。与没有超薄修饰的限域Pt催化剂(Pt-in-ANTs)相比（Fig 3），超薄修饰2个循环氧化铝的催化剂（2Al-Pt-in-ANTs）催化四硝基苯酚的还原加氢活性增加了5倍。然而，如果再进一步增加氧化铝层的厚度（3-5个循环），催化剂的活性却大幅度降低，这说明金属-氧化物的界面位点对于加氢反应有着显著的影响，而且如何最优化界面使其得到充分利用是至关重要的。对于多相纳米催化剂而言，我们的研究提供了一种全新的最大化金属-氧化物界面的负载方式，也揭示了原子层沉积技术可以有效地调控金属-氧化物的界面位点从而实现界面的最优化利用，为设计高效纳米催化剂提供了新的途径。

该研究得到了国家自然科学基金委（21403272, 21403271和21173248）、中科院百人计划、山西省百人计划等项目资助。

原文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201601039/full.

Figure 1. Schematic diagram showing the strategy for tailoring the metal nanoparticles/support interfaces. (a) Conventional supported nanoparticles, (b) Inverse catalysts, (c) Confined nanoparticles, (d) Ultrathin coating of confined nanoparticles.

Figure 2. Schematic diagram showing the preparation process of Pt-in-ANTs and xAl-Pt-in-ANTs catalysts.

Figure 3. The evolution of 4-NP conversion with the reactiontime for xAl-Pt-in-ANTs and Pt-in-ANTs.