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美國研究人員利用鉑(Pt)、二氧化鈦(TiO2)及二氧化矽(SiO2)研發出一種抗燒結(sinter-resistant)的三相催化劑(triphasic catalyst)。由於鉑奈米微粒在此催化系統中會完全暴露，因此在催化反應中反應物得以完全接觸鉑粒子。該系統能在高達700°C的溫度下有效運作，可能適用於三元催化轉換器(three-way catalytic converter)中。
喬治亞理工學院(GIT)的Younan Xia研究團隊利用三個步驟製作上述催化劑。他們首先合成表面塗佈少量塑膠(PVP)的鉑奈米微粒，接著將其裝載至TiO2的纖維結構體上，最後再以SiO2塗層包覆此Pt/TiO2複合物。Xia解釋，由於第一步驟只使用了微量的PVP，鉑奈米微粒不會被最後的SiO2塗層覆蓋，結果形成一種新的鉑基催化劑系統。
系統中三種材料各有其效用：TiO2纖維結構是具有強烈交互作用的氧化物載體，鉑奈米微粒作為活性催化劑，而鉑微粒之間的SiO2層則為弱相互作用的氧化物。SiO2層能隔絕鉑微粒使它們彼此不接觸，避免鉑粒子因加熱而產生燒結，這點相當重要，因為燒結現象會使得催化劑失去原有活性。
Xia進一步指出，在催化反應中，未受覆蓋的催化物能較快速與反應物接觸，因此可維持高活性。反之，如果SiO2層包覆住奈米微粒，則會隔絕鉑粒子的活性區域，這對催化劑來說是一重大阻礙。根據喬治亞理工團隊的說法，此催化物系統非常適合使用於車輛控制廢氣排放的三元催化轉換器中。該裝置將三種主要汙染物一氧化碳、未燃燒碳氫化合物與氮氧化物轉變成二氧化碳、水和氮氣。
該研究團隊目前計畫使用大小、形狀和組成可控制的奈米催化劑來製作具特定用途的抗燒結催化劑，例如用來氧化一氧化碳。詳見Nano Lett.｜DOI: 10.1021/nl4029973。 |