贵金属纳米颗粒的尺寸是其发挥高效催化作用的关键，也是其容易失活的重难点问题。为了使超小金属纳米颗粒长期保持高活性，并避免贵金属的流失，通常有以下两种策略：1）载体效应：增加载体比表面积或者采用特殊配体将金属纳米颗粒锚定于载体上。这种方法的优势在于方法简单，但是稳定效果不佳。2）表面包裹：将纳米颗粒包裹于多孔SiO₂、碳或者MOF等材料中，皮面金属纳米颗粒之间的接触，从而抑制纳米颗粒团聚长大。这种方法的优势在于稳定性非常好，但是影响催化剂和底物的接触，传质相对较差。 

　　如上所述，虽然有这样那样的优势，这两种方法还有很多需要优化的地方，要么是批量生产的问题，要么是传质的问题，另外就是成本的问题。各种反应体系的不一样，也导致以上策略并不能适应所有的催化体系。 

　　因此，如何能在合适的催化体系中开发高活性、高稳定性、低成本的贵金属纳米催化剂，仍然存在着较大的挑战。 

　　有鉴于此，日本产业技术综合研究所（AIST）徐强课题组利用反向双溶剂策略，将高度催化活性的金属纳米簇封装在多孔有机笼内，开发了一种高活性、高稳定性的Pd@RCC3纳米催化剂。相关研究成果“Encapsulating highly catalytically active metal nanoclusters inside porous organic cages”于3月5日发表在《自然·催化》期刊上（Nature Catalysis, 2018, DOI: 10.1038/s41929-018-0030-8）。文章的第一作者是杨新春（Xinchun Yang）。 

　图1. 制备方法 

　　研究人员以CC3R为原料，在CH₂Cl₂/MeOH体系中经NaBH₄还原生成一种全新的非晶态有机多孔载体RCC3。在RCC3中，超疏水的孔道被非（弱）极性溶剂填充膨胀后可重新恢复有序结构。 

　　将RCC3分散于大量的水中，在剧烈搅拌下加入溶解于CH₂Cl₂的乙酰丙酮钯前驱体，Pd前驱体和CH₂Cl₂可充分填充于孔道中，通过NaBH₄还原，即得到RCC3包裹的超小Pd纳米团簇：Pd@RCC3。 

　　N₂吸脱附测试发现，在包裹Pd后，RCC3比表面积有所增大，表明Pd纳米颗粒支撑起了有机框架。而未采用反相溶剂法所得的Pd/RCC3则无此变化。 

　　HAADF-STEM表征发现，反相双溶剂法得到的Pd纳米团簇的平均尺寸为0.7 nm，且超过70%的纳米颗粒被包裹在孔道内。XPS表明，所包裹的Pd纳米团簇为金属态，而采用常规方法所得的RCC3负载的Pd纳米颗粒平均尺寸为2.2 nm。 

　　图2. 催化性能 

　　该催化剂在氨硼烷裂解制氢，硝基苯酚氢化制硝基苯胺，有机染料加氢降解等反应中均具有较高的催化活性和稳定性，其表现远优于常规的表面负载型催化剂和有机物保护的金属纳米颗粒。 

　　值得一提的是，Pd@RCC3的催化活性与溶剂体系密切相关。如氨硼烷裂解，在纯CH₂Cl₂溶剂中无活性，在纯MeOH中活性相对较低，而在MeOH反应体系中引入部分CH₂Cl₂将孔道打开，使得Pd与反应物更好地接触后则可以表现出更高的催化性能。通过溶剂体系的配比，Pd@RCC3的活性可以在一定程度上进行调控。