I nanoreattori cavi hanno attirato l'attenzione nella ricerca sulla catalisi grazie alle loro proprietà catalitiche uniche, soprattutto i loro effetti di confinamento del vuoto. Molti fattori influenzano le prestazioni catalitiche, soprattutto nella reazione di idrogenazione in fase liquida, come la struttura del catalizzatore e le condizioni di reazione.

Perciò, fornire nanomateriali comparativi e un sistema di reazione con condizioni di reazione coerenti per disaccoppiare gli effetti di confinamento del vuoto da altri fattori è necessario per attribuire e comprendere senza ambiguità gli effetti di confinamento del vuoto dei nanoreattori cavi.

Sulla base dei due nanoreattori comparativi, Prof. Wang Guanghui del Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), in collaborazione con il Prof. Liu Jian del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) del CAS, ha studiato gli effetti del confinamento del vuoto nell'idrogenazione in fase liquida in un reattore a due camere.

Hanno riportato una strategia generale per sintetizzare una coppia di nanoreattori a sfera di carbonio cava (HCS) con nanoparticelle di PdCu pre-sintetizzate incapsulate all'interno di HCS (PdCu@HCS) e supportate all'esterno di HCS (PdCu/HCS), rispettivamente, mantenendo invariate le altre caratteristiche strutturali.

"Rispetto a PdCu/HCS, il PdCu@HCS può accelerare l'idrogenazione dello stirene tramite accumulo di molecole reagenti, decelerare l'idrogenazione del 2-vinilnaftalene, e inibiscono l'idrogenazione del 9-vinilantracene, " ha detto il prof. Wang.

Inoltre, lo spazio vuoto del PdCu@HCS può alterare l'idrodinamica degli intermedi, e modificare corrispondentemente la selettività catalitica durante l'idrogenazione di piccoli alchini. Inoltre, una specifica immina è stata prodotta selettivamente sul PdCu@HCS utilizzando il principio della catalisi selettiva della forma.

"Questi studi forniscono esempi semplici per comprendere e stimare chiaramente gli effetti di confinamento del vuoto dei nanoreattori cavi nelle idrogenazioni in fase liquida, " ha detto il Prof. Liu.

Inoltre, varie coppie di nanoreattori cavi possono essere progettate in base alla strategia di sintesi, e impiegati come modelli ideali per lo studio dei meccanismi catalitici in varie reazioni. Possono guidare la progettazione di catalizzatori efficienti per trasformazioni chimiche specifiche e lo sviluppo dell'ingegneria delle reazioni dei nanoreattori.

Questo studio è stato pubblicato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .