Oxidation av primära alkoholer till karboxylsyror är av betydelse i både organisk kemi och kemisk industri eftersom oxidationsprodukterna kan användas för att framställa olika läkemedel och användbara kemikalier. Den fotokatalytiska oxidationsprocessen har betraktats som en hållbar teknik för att uppnå selektiv oxidation under omgivande förhållanden med bestrålning från solljus. För att utveckla överlägsna fotokatalysatorer med ett brett spektrum av ljusabsorption och effektiv separering av elektronhål, ytmodifiering med metallnanopartiklar som Au och Pt möjliggör snabb överföring av fotoexciterade elektroner till de ytaktiva platserna. Därför, bimetalliska Au- och Pt -katalysatorer skulle vara önskvärda genom att kombinera fördelarna med både ytplasmonisk resonanseffekt på Au och aktiveringseffekten på Pt för att ytterligare förbättra effektiviteten för katalytisk oxidation under bestrålning av synligt ljus.

Ihåliga strukturerade material har visat stor potential i en mängd olika applikationer, inklusive katalys, frisättning och leverans av läkemedel, och energilagring och konvertering. Hög specifik yta och diskreta hålrum ger gott om tillgängliga ytsidor och immobilisering av reaktiva centra för katalytiska reaktioner. Fler reaktantmolekyler kan adsorberas och berikas i den ihåliga strukturen för att påskynda reaktionerna. Dock, det är fortfarande en utmaning att utveckla en lätt och mild syntetisk metod för att samtidigt skapa en effektiv ihålig fotokatalytisk nanoreaktor med ordnade porösa kanaler på skalet, välkontrollerad metallplats, bredspektrumutnyttjande och välkontrollerad massöverföring och diffusion.

I en ny forskningsartikel publicerad i Beijing-baserade National Science Review , forskare vid Dalian Institute of Chemical Physics, Kinesiska vetenskapsakademien, University of Surrey, University of Technology Sydney och University of Sydney demonstrerade en enkel syntes av ihåliga strukturerade fotokatalysatorer med kontrollerbar rumslig placering av aktiva metaller, kemiska kompositioner och avstämbar skaltjocklek. Ihåliga strukturer kan uppnås genom beläggning SiO ₂ på ytan av ZIF-8 och en efterföljande hydrotermisk behandling. Bildningsmekanismen för ihåliga strukturer undersöks systematiskt och en "lim-kontraktions" modell föreslås. AuPt@HMZS nanoreaktorer uppvisade ett bredare absorbansområde under synligt ljus och utmärkt katalytisk aktivitet vid cinnamylalkoholoxidation till kanelsyra med 99% selektivitet.

AuPt@HMZS nanoreaktorer har följande fördelar:i) Bredare absorbansområde under synligt ljus; ii) Flera ljusspridning kan genereras i ett ihåligt tomrum för att förbättra ljusskördsprocessen och värme som alstras av den foto-termiska effekten samlas in; iii) De enhetliga kanalerna är utmärkta för att underlätta reaktantdiffusionen och massöverföringen; iv) En synergetisk effekt bland plasmonisk hetelektroninjektion och elektroninfångning förbättrar utnyttjande av solenergi och separering av elektronhål av fotokatalysatorer; v) De starka metall-metall-interaktionerna vid legeringsgränssnittet justerar reaktionens prestanda.

"Den föreslagna strategin för att bygga ihåliga strukturer som multifunktionella mikro/nanoreaktorer är lovande för design av högpresterande och hållbara katalysatorer för kemisk syntes, "Professor Jian Liu sa." Det är en fantastisk teknik för konstruktion av mikro/nanoreaktorer med exakt plats för aktiva platser, "Professor Jun Huang tillade.