负载型金属催化剂是多相催化剂的核心。多金属纳米颗粒（NPs）在单个载体上的空间隔离是目前负载型金属催化剂设计的前沿，这类催化剂可以实现多步反应的高效级联反应。其显著优点是缩短了反应中间体的扩散距离，实现了不同金属纳米粒子之间的协同催化，从而提高了反应效率和可调的选择性。理想的负载型多金属级联催化剂应具有以下特点：i）能够在空间上紧密地隔离不同的金属纳米粒子；ii）具有短的纳米通道来连接不同的金属纳米粒子，从而保证它们之间的有效分子传输；iii）能够实现正协同催化。

鉴于此，山西大学杨恒权教授，吉林大学王润伟教授报道了开发了一种新的多隔室介孔有机二氧化硅（MCMOS），可以在空间上将不同的金属NPs紧密地隔离在一起，从而构建高效的级联催化剂。

文章要点

1）MCMOS材料在外表面有凹槽，在内部有纳米腔，因此能够将Ru和Pd NP分别定位在凹槽和纳米腔中，这两个纳米腔通过纳米孔在短至10 nm的距离尺度上连接在一起。

2）所开发的催化剂在硝基芳烃连续加氢合成环己胺方面表现出显著的催化效率，这是其他更知名的单/双金属催化剂所无法实现的。

3）研究人员观察到，在纳米尺度上，氢从催化非活性金属向相邻催化活性金属的溢出加速了级联反应每一步的加氢速率。这一氢溢出机制被认为是提高催化效率的关键。

这种多室结构设计和加氢机理的揭示为设计高效的级联催化剂提供了指导。

参考文献

Zou, H., Dai, J., Suo, J. et al. Dual metal nanoparticles within multicompartmentalized mesoporous organosilicas for efficient sequential hydrogenation. Nat Commun 12, 4968 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25226-x

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25226-x