金催化劑的發展是從什麼時候開始的，為什麼要用金做催化劑呢？

12-27

Sigma公司已經開始賣金催化劑了。http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/chemical-synthesis/technology-spotlights/gold-rush.html
我主要想聽聽大家對各類催化劑的比較的意見，謝謝大家！

感謝邀請
你的問題很寬泛，"對各類催化劑比較的意見"
催化劑分為均相催化劑和非均相催化劑，這兩門課程在各化學系比較成型的大學均至少能找到一門，開放課程不知道有沒有。
就你鏈接里提到的這類金的均相催化劑而言，起源我沒有細考，至少1973年的這篇文獻已經提到了（Bonati, F.; Minghetti, G. Gazz. Chim. Ifal. 1973, 103, 373）類似金催化劑如何製備，確如上面靴子同學所言，八十年代日本的幾個小組發現了一系列金催化的反應，但並沒有形成氣候，直到2004年以後，關於金催化的文獻才激增，才引起了關注。

金之所以一直被忽視，1 是人們認為它的化學惰性，什麼王水才能溶之類的成見，沒有仔細去研究它到底是怎樣的性質。2是因為它的價格，可是金，鈀，釕，銠，鉑，銥排一排呢，它也沒那麼貴，但是刻板印象已經形成了。再者，經過這麼多年的發展，很多時候對於均相催化劑來說，配體比金屬還貴。但是再貴的東西，相對於整個催化體系而言，TON變成10000以上的時候，怎麼算都不貴。
於是，在金屬有機發展了這麼多年以後，有方法有配體有反應，導師們學生們就開始看元素周期表了，赫然發現，金，居然沒有多少人研究。難怪Geoffrey C. Bond 會說：
」We are at a loss to understand why these catalytic properties of gold have not been reported before, especially since the preparative methods we have used are in no way remarkable.「

金與其他金屬的不同，（電子排布，立體構型，軟硬之類參見金屬有機各教材。。），
1 Au相對於偏「軟」（軟，可以說是電子軌道在外加影響下裂分的容易程度，通俗簡單來講，軟是個大胖子，比方I-，反之，硬是個小石頭，比方Li+，F-。多數有機官能團偏軟），能夠很好的活化一些「軟」官能團，比方說炔烴這種，削弱了炔烴的電子云密度，使之更容易被親核進攻。有了一個相對正的基團出現了，怎麼進攻，用什麼進攻，您就歡快的刷文章灌水吧。。
同樣的，對於一些「π酸」類的配位基團，比方CO，它的活化效果也很好。。
2 相對於其他金屬，金的價態變化較少，形成的配合物一般構型比較穩定。比方說Fe，Ni這種，既能自由基反應，又能氧化還原，還能配上配體進行均相催化，如果是體系中基團多一些，扔進去個三氯化鐵，一團糟不亦樂乎啊。而金相對「乖」的多，一些看起來會很亂的反應，它能攙和的過程有限，做起來反而很乾凈。
現在，有些Ni啊，Pd啊做了些反應，不太好，副反應多，看看機理，金不是不行，不拿來試試？

3 再著，金的線性構型很穩定，識別度很高，又和兄弟金屬相容。可以幫助你搞樂子，比方搭個人形分子什麼的，好看好玩好出名還能發文章。。。

去年有幸聽了金催化領域大牛Arbeitsgruppe A. Stephen K. Hashmi（A.S.K. Hashmi 斯圖加特大學，可能為德籍伊朗裔人）的報告，他在演講中多次赤裸裸的提出「I love gold」「Gold is beautiful」之類充滿愛的句子，以至於我聽睡著了，所以不能給樓主提供更豐富的信息了。你可以在他的鏈接，以及下面的文章中仔細看一下，他講的還是比較透的。
ACS/chemical reviews: Gold-Catalyzed Organic Reactions 沒有買版權的請看百度文庫：
【金】Gold-Catalyzed Organic Reactions_百度文庫
近期的金均相催化的review：David J. Gorin, Benjamin D. Sherry, and F. Dean Toste
Chem. Rev.2008,108,3351–3378
樓主有空可以自己去web of science 或者scops 搜下。或者你關注下上面這位hashmi和toste也行的。

依照一些文獻的說法【1】，金作為有所長處的催化劑從Bond開始【2】，到靴子兄提到的日本人發現納米金能活化CO【3】，大家開始覺得原來金這東西還能有這作用……隨後研究就變多了，Haruta這兩篇文章被引了估計兩千次了……

lxm-sjtu兄講了好多均相金的性質。我覺得其中最有特徵的還是金的Relativity Effect。6s層的收縮使得它的LUMO層電子更靠近原子核，使金顯示出更強路易斯酸性和電負性。而且大家發現Au(I)不會與π配體形成反饋鍵，這種只拿不給的行為，使得與Au配位的π配體相對缺電子。所以Au離子是好的π酸。可以活化π鍵使其易於被親核進攻。然而，Relativity Effect 會使金的5d軌道擴張，5d電子會共軛到配體（比如CH2+）空的p軌道上，形成金卡賓。之後又能很happy的插入啊，遷移啊，各種啊blabla，大家最喜歡這種機會了，你懂的……lxm-sjtu推薦的Toste 有一篇文章講這些事。
但我覺得最有意思的是近些年異相金催化的「小爆發」。日本人當時用的也是納米金，而且好像尺寸越小效果會成指數增加。近幾年那麼火的納米技術把金也越做越小了，大家發現又有搞頭，各種負載，各種選擇性氧化還原，可以看這個【4】。裡頭還引了corma等人的文獻，可以看。

每種金屬都有獨特的電子性質，可以完成不同的反應。用金不奇怪，大家做啊做的，把常見的都做了，就得開始找新的做唄。去年還有篇有鈾催化的呢……

【1】 Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7896 – 7936

【2】J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1973, 444 – 445.
【3】Chem. Lett. 1987, 405-408.
J. Catal. 1989, 115, 301-309.
【4】Chem. Rev. 2012, 112, 2467–2505

Au催化的發現與發展其實是起步比較晚的，而有趣的是，雖然Au催化某些反應的機理還沒有完全搞清楚，但是Au催化已經開始有了工業應用，今天的這篇文獻（DOI：10.1002/anie.201604656）就是討論的就是Au催化從發現到工業應用過程中的一些主要因素。

1. Au催化的發現

1965年，德國公司Knapsack.在專利中提到了含Au催化劑催化乙烯氣相氧化制醋酸；

70年代，Bond發現低含量Au/SiO2可以催化1-戊烯加氫；

80年代，Haruta發現納米Au可以催化CO氧化；同期，Hutchings發現納米Au催化乙炔氫氯化反應。自此以後，Au催化得到了蓬勃發展。

1998年，Teles等人在Angew上報道Au均相催化劑具有非常不錯的催化性能。

2. Au催化在工業上有哪些應用

乙炔氫氯化反應（替代HgCl2），AuPd催化乙酸乙酯的生產，異丁烯醛的酯化反應等

新催化過程取代舊催化體系應用於工業催化時有兩種不同的情況：1) 新催化過程能夠利用不一樣的原材料，進而降低整個生產成本，比如採用乙烯為原料替代乙炔生產乙酸乙酯。2) 採用同樣的原料，但是新的催化過程能夠顯著提高催化選擇性進而降低成本，如乙炔氫氯化反應和異丁烯醛的酯化反應。

3. 從發現到實現工業應用需要克服哪些困難？

1. 異丁烯醛酯化生成甲基丙烯酸甲酯

以異丁烯醛酯化生成甲基丙烯酸甲酯為例，工業化過程經歷了Asahi process（催化劑壽命短，成本高）到Direct-Metha process的發展，而Direct-Metha process催化過程從Pd3Pb（選擇性差，形成甲酸甲酯）到Au-NiO/SiO2-Al2O3-MgO（機械穩定性差），到核殼結構的AuNiOx，再到核殼Au-NiOx/SiO2-Al2O3-MgO（2008年實現工業化）。

2. 類似的，作者也分析Au催化乙炔氫氯化反應的工業化進程，過程挺有意思的，推薦大家看一看，這裡不贅述。

3. Au催化劑的工業生產

文章簡單列舉了一些生產Au催化劑的公司，並對其主要應用進行了介紹，比如3M公司生產Au催化劑用於CO的去除等。

4. Open question

金從「an uncommonly good catalyst」已經發展到了有工業應用，是否能夠實現「potential to save lives, improve health and clean up the planet」？

首先引用一段：「Masatake Haruta （春田正毅）。他可以說是金催化的創始人，1982年就開始製備金催化劑，1989年發表在Journal of Catalysis上的有關CO低溫氧化的文章（J. Catal. 115 (1989) 301）引起轟動，因為在此之前，對金的潛在催化性能只是做一些理論上的推斷，而沒有實際的應用。這篇文章一出，引發了金催化劑的研究熱潮，以後每年在金催化劑上做CO氧化的人不計其數，文章都發爛了。所有的文章都會引用到上面提到的那篇JC。後來1998年Haruta教授又在JC上發表了一篇文章（J. Catal., 178 (1998) 566），講的是丙烯環氧化反應的，從此做丙烯環氧化的人又多了起來，呵呵。」（轉自科學網論壇）

又引用一段「春田教授於上世紀80年代中期發現納米金可以低溫催化氧化一氧化碳，又於90年代證明納米金可以催化丙烯環氧化，他的開創性工作在世界範圍內引發了金催化劑的研究熱潮，金催化已經成為當今催化研究領域最受關注的研究方向。」（來自當時他一次學術報告的海報介紹，他的英語非常歐美化，大家都挺跟得上的）

當時的金催化劑都是特指金納米顆粒，「一直以來，大家認為金顆粒只有處在很小，展現出量子效應時才會有較高的催化活性，如在二氧化鈦負載的金顆粒，當其小於5 nm時才展現出很高的催化活性（Chem. Soc. Rev. 37 (2008) 2096）。 2007年，山東大學的丁軼等人報道了大塊的具有10納米左右尺寸孔徑的納米多孔金（nanoporous gold, NPG）對CO的氧化在低溫為有非常好的催化作用，說明量子尺寸效應或許不是納米金材料高活性的根本原因（J. Am. Chem. Soc. 129 (2007) 42）。最近，經球差透射電鏡證實，納米多孔金表面的大量的低配位指數晶面可與催化分子較強的結合，因其更合適的局域電子結構，激活能壁壘低，是其催化活性的原因（圖片來源：Nat. Mater. 11 (2012) 775）。」（這段引自科學網—淺談單晶金和納米多孔金，鄙人的博客）

以我的薄見，金催化劑已經在納米化、合金化、配位化等方面做的比較成熟了。如給的鏈接中其實是金的ligand。

這本書，講的很詳細，別人講的不如自己看的好。從真本書入門吧。

很長很長一段時間裡，金都不被看好做催化劑，因為它太穩定了。

然而後來，納米金強大的催化性能被發現。

從此，對金催化的研究一發不可收拾。

兩個月前，中科院大連化物所所長張濤院士來我們系講座，分享了他們所這些年來研究金催化的曲折歷史。

(額，，，主要圍繞著文章發不出。。。⊙_⊙，也是醉了⊙﹏⊙ 哎，中國的科學話語權太弱了?﹏? )

題主有興趣可以了解一下大連化物所做的單原子催化。

納米科學發展的確迅猛啊，(偽)單原子催化都投入生產了。

以後還會有更多的物質湧現出來的。

金催化成為大熱點，預示著更多的物質，將在特定條件下打破科學家們固有的認知。

具體時間沒有查到，不過在百度文庫里查到是說20世紀80年代日本的一個實驗室發現了金對CO低溫氧化有很高的催化活性，應該這個算一個開端吧。
而對於為什麼用金做催化劑，你是想問為什麼用金這麼貴重的金屬做催化劑？好吧，其實用什麼東西做催化劑不是人能夠決定的，這跟物質的性質和當時的科學技術條件有關，比如青銅器時代人們發現青銅是他們能使用的最好金屬，而到了鐵器時代，人們又轉而使用鐵製品。人家公司會賣催化劑應該是這種催化劑有著很好的催化能力，而且有很高的收益（遠超金銀首飾的價格）。
而對於其他催化劑，這要看是什麼反應了，一般都是根據反應來選取催化劑的，比如金屬催化劑（金催化劑就是金屬催化劑）、金屬氧化物催化劑、有機催化劑、絡合物催化劑什麼的，而很多大學和實驗室的作用就是選取在什麼條件下哪種催化劑最適合某種反應（我很多同學的畢業論文就是這個）。
當然還有一個最神奇的酶催化劑，就是在各種生物的體內，幫助呼吸，消化，吸收等等，而且效率很高

金催化劑的發展主要是因為金很軟，對於炔烴有著很好的活化效果，此外金屬催化裡面還是充滿著太多未知的性質，人們現在的了解還是太少了，所以不僅僅是金催化，很多其他稀奇古怪的金屬也會慢慢火起來，只是一個時間問題。

我有一個同學已經在搞非金屬催化替代金屬催化了

日本的haruta在此領域做了開創性的工作

我特別想邀請李昂來回答這個問題。。。