Gold-Nanocluster: Leistungsstarker Katalysator für CO-Oxidation enthüllt

Gold-Nanocluster – Cluster von Goldatomen im Nanometerskalenbereich – haben sich als vielseitige Katalysatoren für eine Reihe von Oxidation, Esterifizierung und Epoxidierungsreaktionen herausgestellt.

Während die außergewöhnliche Reaktivität von Gold dokumentiert wurde, blieb der zugrundeliegende Mechanismus elusive – bis kürzliche Arbeit einen bemerkenswerten kooperativen Effekt zwischen Kohlenmonoxid (CO) und Gold-Nanoclustern in der Oxidation von CO zu CO₂ demonstrierte.

In einer kombinierten experimentell-komputativen Studie von Forschern der University of Nebraska und Xiangtan University deckte das Team einen Selbst-Oxidationsmechanismus auf. Wenn CO auf spezifische dreieckige Au₃-Sites auf einem Gold-Nanocluster adsorbiert, aktiviert es benachbarte O₂-Moleküle, was rasche O–O-Bindungsspaltung in einem angrenzenden OCOO-Intermediat ermöglicht.

Konsequenterweise beschleunigt das an Au₃ gebundene CO die Bildung von zwei CO₂-Molekülen, wandelnd den Nanocluster in einen hocheffizienten CO-Oxidationskatalysator.

Diese Findings klären nicht nur Golds katalytische Stärke, sondern eröffnen auch Wege für das Design metallbasierter Katalysatoren, die gasförmige Co-Reaktanten für gesteigerte Performance nutzen.

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