Rekayasa Permukaan Mikroreaktor Berongga dengan Sikat Nano Katalitik untuk Katalisis Tandem Ortogonal

Abstrak
Mikro/nanoreaktor dengan struktur berongga secara tradisional berfokus pada desain lingkungan mikro katalitik internal, sementara rekayasa presisi permukaan eksternalnya pada tingkat skala nano sangat jarang. Di sini, kami mengembangkan pendekatan unik untuk merekayasa secara rumit permukaan kerangka imidazolat zeolitik (ZIF-8) berbasis mikroreaktor berongga dengan nanostruktur seperti bulu yang berfungsi sebagai platform katalitik eksternal. Ini melibatkan penjangkaran sikat misel berdensitas tinggi ke epidermis ZIF-8 melalui perakitan mandiri yang digerakkan oleh kristalisasi hidup yang diprakarsai permukaan, diikuti oleh penangkapan cepat beberapa spesies untuk membuat sikat nano katalitik. Permukaan seperti bulu berskala nano tersebut dikombinasikan dengan rongga internal yang membungkus komponen fungsional lainnya memungkinkan isolasi spasial spesifik dari berbagai katalis. Mikroreaktor yang dihasilkan dengan sikat nano PW12 eksternal untuk esterifikasi dan paduan Pt-Ni internal untuk hidrogenasi menunjukkan aktivitas yang menonjol terhadap konversi tandem asam p-nitrobenzoat menjadi benzokain dengan selektivitas tinggi sebesar 95,4%. Hebatnya, mikroreaktor yang dihiasi dengan sikat nano PW12 dapat sangat memacu efisiensi katalitik esterifikasi dengan kompetisi yang terhambat dari reaksi hidrogenasi. Secara keseluruhan, karya ini memberikan panduan inovatif untuk pembuatan mikroreaktor multifungsi yang rasional dengan nanostruktur permukaan yang halus.