纳米金催化剂因其在催化反应中的特殊活性及选择性，引起研究学者极大的关注。Au颗粒表面的阶梯位、拐点及扭结可形成低配位的Au位点，其反应活性远高于孪晶边界等平面上的金位点，在催化反应中起着至关重要的作用。然而配位不饱和的Au位点在结构上不稳定，一般需要采用离子溅射或电火花腐蚀等严苛条件构筑，限制了Au-载体协同作用在催化反应中的应用和深刻理解。基于此，大连理工大学化工学院梁长海教授课题组通过Au-载体界面的诱导及协同作用精准调控金属颗粒的几何结构，获得富含配位不饱和Au活性中心的缺陷型颗粒，在无碱温和条件下实现了芳香醇高效催化氧化制醛的工艺。

研究结果表明，基于层状双氢氧化合物Mg_xAl-LDH（水滑石）载体，调控Mg/Al原子比例，可实现Mg_xAl-LDH (015)晶面的优势生长。由于Mg_xAl-LDH(015)和Au(111)晶面间存在特殊的晶格匹配现象(匹配度> 98%)，Au原子更易于在LDH(015)晶面发生迁移和重排。当Mg/Al比为3.0–3.5时，LDH与Au颗粒强相互作用，导致Au原子在晶格应力的作用下沿载体铺展，低配位Au原子在表面富集并形成缺陷型金颗粒。

球差校正扫描透射电子显微镜观测到具有特殊几何构型的薄层金粒子；CO原位红外光谱在2070–1980 cm^-1出现Au^Step-CO物种的吸收谱带，进一步证实Au/Mg₃Al-L和Au/Mg_3.5Al-L样品中存在大量配位不饱和Au原子；实验结果和DFT模拟分析均证实Au在原子尺度与Mg_xAl-LDH形成协同作用界面。这一特殊的几何结构使得低配位Au活性中心的数量激增，最终导致表观反应速率显著提升。水滑石载体的表面碱性同时为Au/Mg_xAl-L催化剂的无碱氧化性能提供先决条件。优化后的Au/Mg_3.5Al-L催化剂在80°C低温及无碱条件下展现出极高的本征活性，TOF值高达1008 h⁻¹，并具有更低的反应能垒，在常压条件下可实现100%的苯甲醛收率。

相关工作近日发表于Chemical Engineering Journal (2023, 473, 145171)期刊上。论文第一作者为罗靖洁副教授，通讯作者为梁长海教授。研究工作得到国家自然科学基金(21978031 & 21802015)、大连市科技创新基金(2021J12GX025)和辽宁省“兴辽英才计划”(XLYC1908033)的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145171