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[摘要]本文综述了负载金催化剂在制备与应用方面研究的进展。讨论了负载纳米金催化剂活性的主要影响因素（制备方法、载体的选择、焙烧温度和预处理条件），详细地评述了负载金催化剂在化学工业和环境保护方面中应用的研究进展。本文涉及金催化剂在CO选择性氧化、乙炔氢氯化、水煤气变换反应、CO低温（常温）氧化、氮氧化物的还原催化应用。
[关键词]负载型金催化剂制备应用
中图分类号：TQ423.93 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）31―0219―01
1、载体的选择
载体的选择对催化剂的活性起着至关重要的作用。被用作载体的物质通常是3d过渡金属氧化物和碱土金属氧化物及其氢氧化物。当金粒子以半球状附着在载体表面时，其催化活性较其以球状附着在载体表面上有较大程度提高。这是由于前者相比于后者，Au与界面之间接触的面积较大，金与载体间的作用增强，且其自由能大，故更易吸附反应物质以降低其自由能。载体与金的相互作用会促使金的电子结构发生改变。金在载体上形成金超微粒子以后，本来全满的外层d电子会向载体迁移，形成未充满的d轨道，从而使金具有与铂相似的d轨道结构。或者在反应条件下，金的超微粒子受到载体作用，其d轨道的电子可能向6s轨道跃迁，使其具有了与铂相似的d轨道结构。因而使本来惰性的金具有了超常的催化反应活性。载体不同，金的催化结构变化也不相同。
2、制备方法
负载型金催化剂有多种制备方法，包括浸渍法（IMP）、共沉淀法（CP）、沉淀沉积法DP）、共镀法、化学蒸汽沉积法（CVD）、有机金属配合物固载法（OMCG）、液相嫁接法、无定形金属合金法、阳离子交换法、溶剂化金属原子浸渍法（SMAI）、光化学沉积法（PCD）等。
传统的浸渍法制备出的金催化剂金颗粒较大、分散度较低，故其催化活性也较低。聚合物保护法是最新研究发展起来的一种制备方法。此方法主要步骤如下：在高分子保护下，用还原剂还原HAuCl4溶液制得金的溶胶，然后负载于氧化物或活性碳载体上，经干燥、焙烧后得负载型金催化剂。该法通常可制得金粒径小于3nm的负载金催化剂。目前关于该法的研究不断增加，并且其具有广大的研究和发展空间。
3、制备条件
大量的研究证明，金的活性还受预处理条件的影响。在催化剂焙烧过程中，易分解的组分（如氢氧化物、硝酸盐等）发生分解，同时脱水和去除易挥发的组分，保留的化学组成有助于形成一定的活性相结构，如金属粒子大小、晶形、催化剂表面的孔结构等，从而使催化剂具备稳定的活性[6]。
郝郑平等通过共沉淀法制备得到1wt% Au/MnOx、 Au/Fe2O3、Au/NiO、Au/ZnO，表征发现其最佳焙烧温度分别为400℃、300℃、200℃。适当的提高焙烧温度可通过在表面形成许多微孔而使其表面积增加，并有助于形成催化活性中心。但是若焙烧温度过高或焙烧时间过长，会产生金属粒子的烧结，则催化剂的活性将降低。对于Au/MnOx催化剂，经过200℃氧气氛下处理得到的催化剂活性最好，最低全转化温度为45℃。对于Au/Fe2O3催化剂，活性最好的为经过300℃氧气氛下处理的催化剂，最低全转化温度为-22℃。对于Au/NiO、Au/ZnO催化剂，300℃氧气氛下处理后，最低全转化温度分别为30℃和7℃。
4、金催化剂的催化性能及应用
负载金催化剂可应用的范围甚广，本文就其在污染物消除与控制以及化学工业生产催化这两个方面典型的应用作简要综述。
4.1 金催化剂在化工方面的应用
随着燃料电池的研制和开发，富氢条件下CO的脱除成为工业生产的研究热点。燃料电池一般通过甲醇重整反应来获取氢源，产生的气体中含75%的H2、24%的CO2和1%的CO。CO会优先吸附在金属正极，从而造成Pt电极中毒而使其效率严重损失。因此，必须对将要进入燃料电池的氢气进行净化处理，脱除其中的CO，使其达到1.0x10-4以下，方能确保电池电极的正常使用。
目前理想的处理方法为选择性氧化脱除法。已有研究表明，金催化剂对CO选择性氧化反应具有较其它贵金属更为良好的反应活性和选择性。和其它贵金属一样，非负载的金对H2-O2反应的催化活性远远地高于对CO氧化的催化活性；而负载型金催化剂对CO氧化具有很高的催化活性大于对H2-O2反应的催化活性，因而适用于富H2气氛中CO的选择性氧化。由于金与硫之间难以成键，所以金催化剂也具有良好的抗硫能力。
4.2乙炔氢氯化
对于失活的金催化剂，可以通过某些处理，使其恢复最佳活性。M.Conte等研究对失活的金催化剂（1 wt%）通过在氮气气氛下冷却后王水中煮沸20min，观测到金的负载量不变，可以重新获得活性。此外，在反应原料中加入少量NO（或Cl2、N2O等），可以阻止AuⅢ的还原，这使金催化剂可以在未停产时进行再活化，大大地延长了其使用寿命。在工业生产方面具有极好的应用前景。
随着对金催化剂研究的不断深入，金催化剂的高活性逐渐被发现，其应用领域也不断拓展。但是，目前的研究工作只是探索性的，理论尚未成熟。因此，仍存在许多问题亟需继续研究。接下来应研究的方向主要为：减少金的负载量以降低其成本，针对不同载体的催化剂研究其最佳制备方法或添加助剂等手段，以制备出低温活性高、选择性好、抗烧结能力强和热稳定性高的金催化剂；前人虽在其活性中心结构方面做过不少探讨，但对于其催化活性中心尚缺乏清晰而统一的认识。应结合量子学理论和各种先进表征技术，明确其活性中心结构并进一步探究金催化剂的催化本质和反应机理。随着科技的进步和科研的发展，相信金催化剂会在化学工业和环境保护方面有更好的应用前景。在不久的将来，金催化剂必定会大量投入工业生产，创造出新的商业价值，并有利地推动催化研究发展。
参考文献
[1] 赵琳，不同载体负载的Au催化剂制备及其对CO的催化氧化研究[J]. 企业技术发，2011，30（1）：58-59.
[2] 原宇航，张春雷，周兴贵.TiO2纳米管负载金催化剂催化丙烯直接环氧化反应[J].华东理工大学学报（自然科学版），
作者简介
王琼柯（1992.01-），女，河南长葛人，郑州大学化工与能源学院2011级本科生，化学工程与工艺专业，研究方向：化学工程与工艺
张季（1991.11-），女，辽宁锦州人，郑州大学化工与能源学院2010级本科生，化学工程与工艺专业，研究方向：化学工程与工艺
[关键词]负载型金催化剂制备应用
中图分类号：TQ423.93 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）31―0219―01
1、载体的选择
载体的选择对催化剂的活性起着至关重要的作用。被用作载体的物质通常是3d过渡金属氧化物和碱土金属氧化物及其氢氧化物。当金粒子以半球状附着在载体表面时，其催化活性较其以球状附着在载体表面上有较大程度提高。这是由于前者相比于后者，Au与界面之间接触的面积较大，金与载体间的作用增强，且其自由能大，故更易吸附反应物质以降低其自由能。载体与金的相互作用会促使金的电子结构发生改变。金在载体上形成金超微粒子以后，本来全满的外层d电子会向载体迁移，形成未充满的d轨道，从而使金具有与铂相似的d轨道结构。或者在反应条件下，金的超微粒子受到载体作用，其d轨道的电子可能向6s轨道跃迁，使其具有了与铂相似的d轨道结构。因而使本来惰性的金具有了超常的催化反应活性。载体不同，金的催化结构变化也不相同。
2、制备方法
负载型金催化剂有多种制备方法，包括浸渍法（IMP）、共沉淀法（CP）、沉淀沉积法DP）、共镀法、化学蒸汽沉积法（CVD）、有机金属配合物固载法（OMCG）、液相嫁接法、无定形金属合金法、阳离子交换法、溶剂化金属原子浸渍法（SMAI）、光化学沉积法（PCD）等。
传统的浸渍法制备出的金催化剂金颗粒较大、分散度较低，故其催化活性也较低。聚合物保护法是最新研究发展起来的一种制备方法。此方法主要步骤如下：在高分子保护下，用还原剂还原HAuCl4溶液制得金的溶胶，然后负载于氧化物或活性碳载体上，经干燥、焙烧后得负载型金催化剂。该法通常可制得金粒径小于3nm的负载金催化剂。目前关于该法的研究不断增加，并且其具有广大的研究和发展空间。
3、制备条件
大量的研究证明，金的活性还受预处理条件的影响。在催化剂焙烧过程中，易分解的组分（如氢氧化物、硝酸盐等）发生分解，同时脱水和去除易挥发的组分，保留的化学组成有助于形成一定的活性相结构，如金属粒子大小、晶形、催化剂表面的孔结构等，从而使催化剂具备稳定的活性[6]。
郝郑平等通过共沉淀法制备得到1wt% Au/MnOx、 Au/Fe2O3、Au/NiO、Au/ZnO，表征发现其最佳焙烧温度分别为400℃、300℃、200℃。适当的提高焙烧温度可通过在表面形成许多微孔而使其表面积增加，并有助于形成催化活性中心。但是若焙烧温度过高或焙烧时间过长，会产生金属粒子的烧结，则催化剂的活性将降低。对于Au/MnOx催化剂，经过200℃氧气氛下处理得到的催化剂活性最好，最低全转化温度为45℃。对于Au/Fe2O3催化剂，活性最好的为经过300℃氧气氛下处理的催化剂，最低全转化温度为-22℃。对于Au/NiO、Au/ZnO催化剂，300℃氧气氛下处理后，最低全转化温度分别为30℃和7℃。
4、金催化剂的催化性能及应用
负载金催化剂可应用的范围甚广，本文就其在污染物消除与控制以及化学工业生产催化这两个方面典型的应用作简要综述。
4.1 金催化剂在化工方面的应用
随着燃料电池的研制和开发，富氢条件下CO的脱除成为工业生产的研究热点。燃料电池一般通过甲醇重整反应来获取氢源，产生的气体中含75%的H2、24%的CO2和1%的CO。CO会优先吸附在金属正极，从而造成Pt电极中毒而使其效率严重损失。因此，必须对将要进入燃料电池的氢气进行净化处理，脱除其中的CO，使其达到1.0x10-4以下，方能确保电池电极的正常使用。
目前理想的处理方法为选择性氧化脱除法。已有研究表明，金催化剂对CO选择性氧化反应具有较其它贵金属更为良好的反应活性和选择性。和其它贵金属一样，非负载的金对H2-O2反应的催化活性远远地高于对CO氧化的催化活性；而负载型金催化剂对CO氧化具有很高的催化活性大于对H2-O2反应的催化活性，因而适用于富H2气氛中CO的选择性氧化。由于金与硫之间难以成键，所以金催化剂也具有良好的抗硫能力。
4.2乙炔氢氯化
对于失活的金催化剂，可以通过某些处理，使其恢复最佳活性。M.Conte等研究对失活的金催化剂（1 wt%）通过在氮气气氛下冷却后王水中煮沸20min，观测到金的负载量不变，可以重新获得活性。此外，在反应原料中加入少量NO（或Cl2、N2O等），可以阻止AuⅢ的还原，这使金催化剂可以在未停产时进行再活化，大大地延长了其使用寿命。在工业生产方面具有极好的应用前景。
随着对金催化剂研究的不断深入，金催化剂的高活性逐渐被发现，其应用领域也不断拓展。但是，目前的研究工作只是探索性的，理论尚未成熟。因此，仍存在许多问题亟需继续研究。接下来应研究的方向主要为：减少金的负载量以降低其成本，针对不同载体的催化剂研究其最佳制备方法或添加助剂等手段，以制备出低温活性高、选择性好、抗烧结能力强和热稳定性高的金催化剂；前人虽在其活性中心结构方面做过不少探讨，但对于其催化活性中心尚缺乏清晰而统一的认识。应结合量子学理论和各种先进表征技术，明确其活性中心结构并进一步探究金催化剂的催化本质和反应机理。随着科技的进步和科研的发展，相信金催化剂会在化学工业和环境保护方面有更好的应用前景。在不久的将来，金催化剂必定会大量投入工业生产，创造出新的商业价值，并有利地推动催化研究发展。
参考文献
[1] 赵琳，不同载体负载的Au催化剂制备及其对CO的催化氧化研究[J]. 企业技术发，2011，30（1）：58-59.
[2] 原宇航，张春雷，周兴贵.TiO2纳米管负载金催化剂催化丙烯直接环氧化反应[J].华东理工大学学报（自然科学版），
作者简介
王琼柯（1992.01-），女，河南长葛人，郑州大学化工与能源学院2011级本科生，化学工程与工艺专业，研究方向：化学工程与工艺
张季（1991.11-），女，辽宁锦州人，郑州大学化工与能源学院2010级本科生，化学工程与工艺专业，研究方向：化学工程与工艺