东京工业大学：合成纯度高、比表面积大的钙钛矿氧化物纳米粒子

日本东京工业大学于2023年5月2日宣布，合成了纯度高、比表面积大的钙钛矿氧化物纳米粒子，其将有助于各种有用的有机化合物的高效合成。

钙钛矿氧化物被广泛用作使有害气体成分无害化的催化剂，但迄今为止很少被用于在液体中合成高附加值化合物的反应——其主要原因之一是比表面积小。

通过使用多步合成法代替现有的固相法，可以合成比表面积大的材料。然而，除了步骤复杂之外，材料的纯度低也是一大问题。因此，亟需一种能够简便地合成比表面积大的钙钛矿氧化物的方法。

东京工业大学的研究小组通过使用自主研发的二羧酸扩展溶胶-凝胶法，并在大气中处理通过在水中使原料反应而获得的前体，合成了高纯度的钙钛矿氧化物纳米粒子。图片显示了钛酸锶（SrTiO₃）纳米粒子催化剂的合成和催化反应。

此外，通过在处理前体时将气氛从氮气改为空气（二次加工），成功实现了进一步的微粉化。本次制备的SrTiO₃纳米粒子的比表面积约为一次加工材料的1.5倍，比购买的产品大10倍以上。

研究还证实，新开发的合成法可适用于钛（Ti）、铌（Nb）和锆（Zr）等各种钙钛矿的合成。

接着，使用该催化剂合成了用作昂贵化合物的起始原料的氰醇。通常情况下，由于吸附在材料表面的水分或二氧化碳会阻碍反应进程，因此使用前需要对催化剂进行热处理。但本次合成的SrTiO₃纳米粒子无需热处理即可进行反应。

研究还发现，经过二次加工的SrTiO₃纳米粒子不仅易于回收再利用，还可以一次合成2g以上的氰醇。