近些年来，纳米中空材料在微反应器、储能及药物缓释等方面的应用潜力引起了研究人员的广泛关注。纳米中空材料的材质包括聚合物、二氧化硅、金属及金属氧化物等。其中，由于中空沸石分子筛具有适宜的酸性、良好的水热稳定性和孔道择形效应，可以用于封装金属，制备“金属@沸石”双功能催化剂。此类催化剂在合成气制低碳烯烃或芳烃等需要“金属-酸”协同催化的反应中具有广阔的应用前景。 

　　近期，大连理工大学郭新闻和宋春山研究团队，在中空沸石封装金属方面取得了系列进展。 

　　该团队采用四丙基氢氧化铵（TPAOH）处理法设计合成了形貌规整的中空或三维大孔S-1沸石，并提出了其形成机理（Chem. Mater. 2013, 25, 4197-4205）；针对传统多相催化剂活性和选择性较低，稳定性较差的难题，该团队以得到的中空S-1为载体，使用“瓶中造船”技术，将磷钨酸（HPW）封装到了沸石空腔内部。在不影响催化剂活性的情况下，显著抑制了HPW在反应过程中的流失（Chem. Commun., 2014, 50, 4846-4848）；使用“先（共）浸渍，后处理”策略，将Au、Ag、Pd、Pt、Ru等贵金属以及Fe、Cu、Ni、Co、Zn等过渡金属封装到了中空S-1沸石内部。其中封装Pd的催化剂在Suzuki偶联反应中表现出良好的产物选择性（RSC Adv., 2015, 5, 40297-40302）；封装Ni-Pt双金属的催化剂在甲烷的干重整反应中表现出优异的抗积碳能力（J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 16461-16468）。此外，该团队设计并合成了形貌规整且表面富硅的中空ZSM-5沸石，在联苯的甲基化反应中，同时提高了联苯的转化率和目标产物的选择性（Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 7479-7487, DOI: 10.1002/adfm.201502980）。 

图来源：dlut.edu.cn

　　最近，该团队在已有工作的基础上，设计合成了一种封装氧化铁颗粒的中空ZSM-5微囊团聚体，该团聚体由封装氧化铁颗粒的纳米中空沸石组成，具有微孔（0.4-0.6 nm）、介孔（5-17 nm）、大孔（约350 nm）三级孔道结构。该多级结构有利于反应物和产物的扩散，同时提高了氧化铁的分散度（3-4 nm），并抑制了金属在高温下（800 ℃）的烧结。在苯酚降解反应中，与传统浸渍法制备的Fe₂O₃/nano-S-1相比，反应活性提高了两个数量级，且催化剂在苯酚转化率接近100%的情况下可以重复使用5次。使用该策略，同时合成了封装Fe-Pt双金属的中空ZSM-5微囊团聚体。相关研究结果“Hollow Alveolus-Like Nanovesicle Assembly with Metal-Encapsulated Hollow Zeolite Nanocrystals”发表在近期出版的ACS Nano上（ACS Nano, 2016, 10, 7401-7408, DOI: 10.1021/acsnano.6b00888）。 

图来源：ACS Nano

        （来源：大连理工大学化工与环境生命学部）