——　第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼　——

　　CO低温氧化是多相催化研究领域研究最多的反应之一， 也是清洁空气和降低机动车尾气排放的主要反应过程，受到广泛的关注。传统的Hopcalite催化剂（氧化锰与氧化铜的混合物）在室温下不仅没有催化活性而且在水汽存在条件下容易失活。随后的贵金属催化剂体系具有较好的抗水性，但只有在100度以上才可以有效的催化CO氧化。近期的纳米金催化剂具有很好的CO低温氧化活性和抗水性，但其催化稳定性还有待提高。因此开发高活性和高稳定性的CO低温氧化非贵金属催化剂依然是一个挑战。

　　中国科学院大连化学物理研究所申文杰研究员等人深入研究了不同形貌的Co3O4催化材料的形貌与反应活性的关系。通过对制备条件的精确调控，成功地制备出了结构规整的Co3O4纳米棒（直径5-15nm， 长度200－300nm）。即使在零下77度水汽存在的条件下仍然可以实现CO的完全转化，而且具有优异的催化稳定性。其反应速率是通常四氧化三钴纳米粒子的8-10倍。通过高分辨透射电镜表征对Co3O4纳米棒的结构分析从分子层次上证明了纳米催化材料的形貌效应。 Co3O4纳米棒暴露的活性（110）晶面占纳米棒表面的40％以上，而这类晶面上存在较多的CO氧化活性中心。这类Co3O4纳米棒在接近汽车发动机冷启动的条件下表现出非常好的CO氧化性能和结构稳定性，催化排放尾气中的CO和烃类化合物氧化为水和CO2，而使用后的纳米棒结构没有发生明显变化。

　　通过调节催化粒子的尺寸效应来提高反应性能是纳米催化研究的常规方法，该工作证明了催化材料的形貌也是设计和制备高效催化剂的关键因素。通过改变催化剂的形貌可以定量的设计和优先暴露高活性晶面，进而提高活性中心的表面密度。

　　这种通过形貌控制优先暴露活性晶面的方法还可以适用于其他金属氧化物体系，对纳米催化的基础研究和开发新一代高性能的金属氧化物催化剂提供了重要的理论和实践基础。相关研究论文于2009年4月发表在Nature（458 (2009)746-749）上。