The oxidation of alcohols to aldehydes with O2 in place of stoichiometric oxygen donors is a crucial process for the synthesis of fine chemicals. However, the catalysts that have been identified so far are relatively inactive with primary alkyl alcohols. We showed that Au/Pd-TiO2 catalysts give very high turnover frequencies (up to 270,000 turnovers per hour) for the oxidation of alcohols, including primary alkyl alcohols. The addition of Au to Pd nanocrystals improved the overall selectivity and, using scanning transmission electron microscopy combined with x-ray photoelectron spectroscopy, we showed that the Au-Pd nanocrystals were made up of a Au-rich core with a Pd-rich shell, indicating that the Au electronically influences the catalytic properties of Pd.

Gold nanocrystals absorbed on metal oxides have exceptional properties in oxidation catalysis, including the oxidation of carbon monoxide at ambient temperatures, but the identification of the active catalytic gold species among the many present on real catalysts is challenging. We have used aberration-corrected scanning transmission electron microscopy to analyze several iron oxide–supported catalyst samples, ranging from those with little or no activity to others with high activities. High catalytic activity for carbon monoxide oxidation is correlated with the presence of bilayer clusters that are ∼0.5 nanometer in diameter and contain only ∼10 gold atoms. The activity of these bilayer clusters is consistent with that demonstrated previously with the use of model catalyst systems.

Stable functionalised gold nanoparticles are prepared by simultaneous reduction of tetrachloroaurate ions and attachment of bifunctional organic thiol molecules to the growing gold nuclei leading to a material whose chemical behaviour is characterised by the vacant functionality of the bifunctional thiol ligand.

Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is an important disinfectant and bleach and is currently manufactured from an indirect process involving sequential hydrogenation/oxidation of anthaquinones. However, a direct process in which H 2 and O 2 are reacted would be preferable. Unfortunately, catalysts for the direct synthesis of H 2 O 2 are also effective for its subsequent decomposition, and this has limited their development. We show that acid pretreatment of a carbon support for gold-palladium alloy catalysts switches off the decomposition of H 2 O 2 . This treatment decreases the size of the alloy nanoparticles, and these smaller nanoparticles presumably decorate and inhibit the sites for the decomposition reaction. Hence, when used in the direct synthesis of H 2 O 2 , the acid-pretreated catalysts give high yields of H 2 O 2 with hydrogen selectivities greater than 95%.

A gold- and palladium-based catalyst can be used to oxidize toluene and form a commercially useful ester.

Stable nanostructured networks of quantum‐sized particles have been prepared “see Figure” using self‐assembly techniques. Here, two new techniques are reported for the preparation of non‐metallic composite materials comprising nanometersized gold particles self assembled into a 3‐D network by means of organic dithiols magnified image .

Recent developments in nanostructure self-assembly from gold and silver particles are reviewed. A brief historical background of the field is given, followed by a selection of topics which are of particular current interest. An overview of the preparation of thiol-stabilised gold and silver nanoparticles and their spontaneous self-organisation into well-ordered superlattices is presented. Distance-dependent metal insulator transitions in ensembles of nanoparticles are discussed, along with a previously unpublished measurement of optical properties of dithiol-linked thin films of gold nanoparticles. Recent approaches to more complex nano-architectures are reviewed, including the use of various templates and of DNA base pair recognition. Some aspects of nanoscopic surface chemistry of gold particles including the evolution of molecular recognition sites are reviewed. Current and potential future applications are discussed.

Self-assembled multilayer thin films consisting of alternating layers of ∼6-nm Au nanoparticles and α,ω-dithiols have been prepared on glass substrates. They have been studied by UV/Vis spectroscopy, ellipsometry, scanning tunneling microscopy, and temperature-dependent conductivity measurements. The electronic and optical properties of the thin film material are nonmetallic, and the Au particles maintain their individual character without fusion to larger units. Electronic conduction within the films occurs via activated electron hopping.