近日，2019级硕士生江波与2020级硕士生黄明真在生物模板催化氧化一氧化碳领域取得了新进展，相关研究成果以“Fabrication of Pt/Co₃O₄ nanocatalysts based on pollen template for low-temperature CO oxidation”为题在线发表在《Catalysis Communications》期刊（IF=3.51）。

据悉，Catalysis Communications是催化领域老牌期刊，该刊旨在出版所有与催化领域相关的高质量研究论文。Catalysis Communications的编委会由来自29个国家和地区的59位成员组成。英国卡迪夫大学化学院的Graham J. Hutchings教授和美国里奇兰综合催化研究所Johannes A. Lercher教授担任共同主编。此外，课题组詹老师于2022年9月起担任该刊编委。

一氧化碳(CO)作为大气主要的污染物之一，其来源主要包括汽车尾气排放及工业化石燃料不充分燃烧。目前为止，低温催化CO氧化已被证明是一种经济有效的CO消除方法，广泛应用于气体净化、汽车尾气处理、质子交换膜燃料电池等领域。设计廉价、环保及高效的催化剂是目前的重点研究方向，在各种催化剂材料中，四氧化三钴(Co₃O₄)具有无毒、耐腐蚀、低成本以及较高的表面晶格氧和氧空位活性等特点，可作为CO氧化的优良催化剂或载体。此外，天然生物质已被用作生物模板，以协助制备良好热稳定性和高传质效率的纳米催化剂。生物模板具有廉价、可再生、孔结构丰富等优点，目前，人们已经探索了不同的生物模板来制备纳米材料，包括植物花粉、树叶、细菌、蛋壳等。在众多生物模板中，植物花粉因其具有均匀的粒径、优异的热稳定性和抗氧化性能而得到了许多关注。

基于此，本研究采用油菜花粉作为生物模板，以硝酸钴为前驱体，通过浸渍煅烧法制备得到催化剂载体，进一步负载Pt得到目标催化剂。通过酸和碱对花粉刻蚀，得到了一系列Pt/Co₃O₄催化剂，并对其在CO氧化中的催化性能进行了评价。研究表明，采用两次碱刻蚀制备得到的催化剂Pt/bio-Co₃O₄-BB具有最优的催化性能，在70℃完全催化氧化CO，相应的表观活化能为17.6 kJ/mol。

BET结果显示，碱刻蚀相比于酸刻蚀花粉制备的样品具有更大的比表面积。蛋白质含量测试表明，碱刻蚀后的花粉蛋白质含量明显降低，这与FTIR分析结果一致。SEM结果表明，采用碱刻蚀后的花粉形成了中空结构，这更有利于Co₃O₄吸附沉积于模板表面。In-situ DRIFTS和XPS表征表明，碱处理可以促进氧空位的形成，增加Pt⁰/Pt_total的比值，增强催化剂对CO的吸附，从而更有利于CO氧化。本研究为生物模板制备催化剂应用于CO氧化提供一种新的策略。

该研究工作得到国家自然科学基金(No. U21A20324)和福建省自然科学基金项目(No. 2021J06026)等科研项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.catcom.2022.106597