近日，我所催化基礎國家重點(diǎn)實(shí)驗室微納米反應器與反應工程學(xué)創(chuàng )新特區研究組（05T7組）劉健研究員團隊與比利時(shí)那慕爾大學(xué)、武漢理工大學(xué)蘇寶連院士合作，發(fā)展了“化學(xué)剪裁”法，精準制備出了具有金屬納米顆?？臻g分布的多級中空酚醛樹(shù)脂納米反應器，并表現出高效的多相催化加氫性能。

細胞是一種具有多級中空結構和多組分活性物種的天然軟物質(zhì)。模擬細胞結構構筑人工細胞（也可稱(chēng)為納米反應器）一直以來(lái)都受到科研人員的廣泛關(guān)注。然而，設計具有多級中空結構的有機大分子仍具有挑戰。

本工作中，合作團隊對氨基苯酚樹(shù)脂微球進(jìn)行了納米級化學(xué)剪裁：使用乙醇作為化學(xué)剪裁劑，精確剪裁其微納結構和化學(xué)組成。乙醇通過(guò)切斷化學(xué)鍵（(Ar)C-N）導致低聚物溶解，在隨后的再聚合過(guò)程中，球形氨基苯酚樹(shù)脂顆粒能夠成功轉變?yōu)榫哂杏袡C官能團（羥甲基和氨基）精確空間分布的多級中空結構。合作團隊通過(guò)調節醇的種類(lèi)和用量，可得到一系列類(lèi)似納米結構的氨基苯酚樹(shù)脂顆粒，證明了該方法的通用性。研究發(fā)現，獨特的多級中空結構及其有機微環(huán)境能夠將Au納米顆粒包裹在其內部空腔中，形成類(lèi)石榴型的微納結構。合作團隊將Pd納米顆粒選擇性沉積在其外殼后，制備出具有精確金屬空間分布的多級中空酚醛樹(shù)脂納米反應器。該納米反應器封裝的Au納米顆粒有利于向Pd納米顆粒提供電子，形成更多的金屬Pd。同時(shí)，外殼上的Pd納米顆粒有利于產(chǎn)生更多的活潑氫用于底物的氫化，從而提高催化活性。在苯乙烯，苯乙炔和硝基苯加氫反應中，該納米反應器表現出高效的加氫性能，其中在苯乙烯加氫反應中TOF值高達11257 h-1。該工作實(shí)現了“化學(xué)剪裁”法精準制備負載金屬的多級中空酚醛樹(shù)脂催化加氫納米反應器及其在可持續催化中的應用。

劉健團隊近年來(lái)在微納米反應器的構筑及可持續催化應用方面進(jìn)行了深入系統的研究：構建了系列聚合物，碳基及氧化硅基微納米反應器（Nat. Commun.，2020；Natl. Sci. Rev.，2020；Energy Environ. Sci., 2021；ASC Nano，2022），并對微納米反應器的特性及其催化反應過(guò)程進(jìn)行深入研究（Adv. Mater.，2019；Angew. Chem. In. Ed.，2020；Adv. Mater.，2020；Angew. Chem. In. Ed.，2021；Adv. Funct. Mater.，2022）。

相關(guān)成果以“Multilevel Hollow Phenolic Resin Nanoreactors with Precise Metal Nanoparticles Spatial Location towards Promising Heterogeneous Hydrogenations”為題，于近日發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。該工作的第一作者是我所05T7組博士研究生邳雨桐。上述工作得到國家自然科學(xué)基金、遼寧省自然科學(xué)基金、博士后創(chuàng )新人才支持計劃和中國博士后科學(xué)基金等項目的資助。（文/邳雨桐 圖/馬嚴富、李海濤）

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202205153