Ihåliga nanoreaktorer har uppmärksammats i katalysforskning på grund av deras unika katalytiska egenskaper, särskilt deras hålrumsbegränsande effekter. Många faktorer påverkar katalytisk prestanda, särskilt vid vätskefashydreringsreaktionen, såsom katalysatorstrukturen och reaktionsbetingelserna.

Därför, att tillhandahålla både jämförande nanomaterial och ett reaktionssystem med konsekventa reaktionsförhållanden för att koppla bort hålrumsbegränsningseffekterna från andra faktorer krävs för att entydigt tillskriva och förstå hålrumsbegränsningseffekterna av de ihåliga nanoreaktorerna.

Baserat på de två jämförande nanoreaktorerna, Professor Wang Guanghui från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) från Chinese Academy of Sciences (CAS), i samarbete med professor Liu Jian från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) i CAS, undersökte hålrumsbegränsningseffekter vid vätskefashydrogenering i en reaktor med två kammare.

De rapporterade en allmän strategi för att syntetisera ett par nanoreaktorer av ihåliga kolsfärer (HCS) med försyntiserade PdCu-nanopartiklar inkapslade inuti HCS (PdCu@HCS) och stödda utanför HCS (PdCu/HCS), respektive, samtidigt som andra strukturella egenskaper är desamma.

"Jämfört med PdCu/HCS, PdCu@HCS kan påskynda hydrogeneringen av styren via ackumulering av reaktantmolekyler, bromsa hydrogeneringen av 2-vinylnaftalen, och hämmar hydrogeneringen av 9-vinylantracen, "sade professor Wang.

Dessutom, tomrummet i PdCu@HCS kan förändra hydrodynamiken hos mellanprodukterna, och motsvarande ändra den katalytiska selektiviteten under hydrogenering av små alkyner. Dessutom, en specifik imin har selektivt framställts över PdCu@HCS med användning av den formselektiva katalysprincipen.

"Dessa studier ger enkla exempel för att tydligt förstå och uppskatta hålrumsbegränsningseffekterna av de ihåliga nanoreaktorerna vid vätskefashydrogeneringar, "sade professor Liu.

Dessutom, olika par ihåliga nanoreaktorer kan utformas baserat på syntesstrategin, och används som idealiska modeller för studier av katalytiska mekanismer i olika reaktioner. De kan styra utformningen av effektiva katalysatorer för specifika kemiska transformationer och utvecklingen av nanoreaktorreaktionsteknik.

Denna studie publicerades i Angewandte Chemie International Edition .