金纳米颗粒电镜图

加氢的基本过程已被用作有机化学反应，将氢气添加到化合物中，用于各种应用。

虽然这一过程通常在镍或铂等催化剂存在的情况下发生，但使用金作为替代品已经引起了研究人员的极大关注，纳米金催化剂已被当作推动创新解决方案的潜在方法。

氢被认为是一种高纯度和优质的产品，适用于一系列不同的应用，从替代天然气用于加热，到在工程中用于化学生产和光催化能量捕获的创新解决方案。

氢化工艺最初用于从煤中回收石油，在20世纪50年代初由于费用过高而停止使用，直到第二次石油危机后才得以恢复。

金催化剂的出现

增强加氢过程的创新催化剂已被研究，如用于非均相催化反应的金纳米颗粒。将元素金纳入选择性加氢的这一新兴领域是由于其具有氢解离的最高能量势垒的理想属性。

金最初被认为是一种无效和无活性的催化剂，可能是由于传统的催化剂制备方法产生的金颗粒超出了有效活性所需的纳米尺寸范围。较大的金颗粒无法化学吸附反应物分子，这使得这种材料被认为是一种相当不活跃的催化剂。

然而，研究人员此前已经在20世纪70年代进行的实验中测试了将金用于多相催化，说明了金催化氢化、氧化脱氢、氢交换和加氢裂化的能力。与铂和钯等更传统的催化剂相比，金催化剂的这种活性被认为是较差的，因此没有被当作一种优秀的催化竞争者进行探索。

有趣的是，金纳米颗粒的使用复兴了使用金作为催化剂的概念，并在1980年取得了重大发现。研究人员发现，通过沉积沉淀和共沉淀，金作为纳米颗粒的沉积，说明了它在从环境温度到-76°C的不同温度下对CO氧化的活性。

这一转变导致了金开始了作为活性催化剂的研究，相关学者发现氯化金是乙烷氢氯化反应最有效的催化剂。

氢化用金催化剂

如前所述，与铂族金属相比，金在化学吸附（如化学吸附氢）方面的能力有限，这也意味着它作为包括氢解离在内的反应的催化剂性能不会很突出。

虽然这对于放大状态的金来说是正确的，但研究表明，金颗粒的尺寸大小反映了它的活性水平，而氢的化学吸附取决于粒度。此外，随着颗粒尺寸减小到纳米级，金纳米颗粒被认为具有很强的反应性，可以用作放射性标签和靶向癌症治疗。

当金纳米颗粒被用在可还原的氧化物上时，也会展现出一些优异的性质，特别是其显示的氢化活性。对金催化剂的结合可以有各种形式，包括有序介孔碳，因为它们在精细化工行业以及包括生物质转化和燃料电池在内的新能源技术中也有类似的结构。

其他研究人员，包括工程师，已经开始研究金催化剂，因为它们具有选择性，以便在加氢过程中产生创新工程解决方案的特定结果。

有些研究团队的目标是专注于材料的合成和表征，以便利用金、二氧化钛和其他 金属添加剂作为加氢催化剂来开发新的催化反应。这将有助于理解金的表面化学， 这是一个由许多相互矛盾的惰性水平发现组成的研究领域，将有助于开发工业 分离和纯化反应。

环境的应用程序

在氢化过程中使用金催化剂的未来前景可以被视为是有希望的，研究人员试图研究其表面化学性质，以便调整这种材料，并提高其选择性，与用作催化剂的更传统的活性金属相比较，以制备出效果更好的材料。此外还有人研究了金催化剂使用碳等载体来改善其加氢反应的活性状态，这些都是极具潜力的方向。

虽然这一领域的研究被视为具有较大挑战性，但还是有一些研究人员在使用金催化剂进行氢化反应方面取得了很大的成功，可能对现实世界的应用(如废塑料的分解) 产生重要影响。这对于塑料污染危机以及减少无效废水净化对人类健康的环境影响都将是重要而关键的。

此外，对化合物氧化氘的金催化剂的进一步研究也可能对这一有限的领域具有革命性意义，因为这项创新研究可能有助于生产规模更小、更安全的核电站。

金催化剂应用的变化说明了它在更可持续的未来中的效用和潜力，现实世界的应用可能会彻底改变技术并推动环境研究。

参考文献

1. McEwan L, Julius M, Roberts S, et al. A review of the use of gold catalysts in selective hydrogenation reactions[J]. Gold Bulletin, 2010, 43(4). https://link.springer.com/article/10.1007/BF03214999.

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