采用纳米金催化剂催化苯甲醇液相氧化反应是一种重要的苯甲醛绿色合成方法。然而，由于Au-C间较弱的相互作用，以碳材料为载体时Au颗粒表面分散性差、稳定性不佳、极易在制备及反应中失活。因此，通过有效手段构建Au-C间强相互作用，针对苯甲醛高选择性及催化剂稳定性，提出催化剂的新型研发路径，对催化材料及工艺的可持续应用具有重要的战略意义。近日，大连理工大学梁长海教授团队利用Au的特殊亲硫性，可控调节Au-C相互作用及界面电荷传递效应，将2.6 nm的金颗粒负载于磺化碳管表面，获得了苯甲醇氧化反应显著的催化活性及循环稳定性。

由于Au的亲硫性极强，S原子或含硫有机物的存在极易导致金催化剂不可逆转的失活。因此，含硫物种一直被视为传统金催化的致命毒物。然而，当S物种的含量降低至一定程度时，Au-S间微妙的相互作用则用会引发特殊的现象。研究结果表明，控制磺化碳管表面微量含硫官能团的生长(S/C=1.4%)，可有效提升Au/S-CNT催化剂转化苯甲醇的转化率、转化频数及苯甲醛的选择性，与文献报道相比具有极佳的低温反应活性，转化频数高达2294 h^-1。在60 ℃及常压下反应3小时，苯甲醛收率可达80%。

需要指出的是，微量含硫官能团的存在可有效锚定、分散溶胶型Au颗粒，并在焙烧过程中充分抑制Au颗粒的熟化和烧结，即使经过300 ℃焙烧，Au的平均颗粒尺寸可保持在2.6 nm。硫酰基团（R-S(=O)₂-）成为主要的含硫官能团，Au/S原子比为7.6:1。密度泛函理论的模拟结果显示，硫酰基导致Au与碳平面的接触角发生转变，Au-C接触界面显著增大；同时，Au团簇的d-带中心明显向费米能级偏移，Au-SCNT间产生电子转移，催化剂表面对苯甲醇分子的吸附能增大，有效促进Au/S-CNT表面苯甲醇的催化转化过程。然而，硫物种的含量存在阈值，当S/C比达到3.9%时，金催化剂出现明显的团聚及失活现象。综上，采用磺化碳纳米管，在表面存在微量含硫官能团的条件下，通过适宜的手段锚定颗粒尺寸细小的金纳米颗粒，可进一步实现Au-C间强相互作用的构建，拓展高活性高稳定性金催化剂研制的新方向。

相关工作近日以封面论文的形式发表在国际期刊ACS Applied Nano Materials上。论文第一作者为大连理工大学化工学院盘锦分院罗靖洁副教授，通讯作者为化工学院梁长海教授。研究工作得到国家自然科学基金(21802015, 21978031, 21573031)的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.1c04453

参考资料：http://chemeng.dlut.edu.cn/info/1039/11436.htm