与常规多孔载体相比，分子筛具有均一可控的孔道和酸性位结构，能够负载金属获得兼具金属、酸和择形等多功能的催化剂。控制金属在分子筛上的结构和位置分布十分关键。传统方法不仅难以控制金属在分子筛中的落位和尺寸，而且在制备过程中还会破坏分子筛的孔道骨架和酸性位点，难以最大化发挥分子筛的优势。团队在利用原子层沉积(atomic layer deposition, ALD)技术实现分子筛孔口沉积Pt团簇（J Fuel Chem. Tech. 2017, 45, 714）和大孔分子筛孔道内构筑双金属团簇（J. Catal. 2018, 365, 163）的研究基础上，利用ALD技术将高分散的FeOx选择性沉积在ZSM-5孔道中制得FeOx/ZSM-5催化剂（图1）。该催化剂在双氧水氧化环己烷选择性可达到97%，催化剂活性显著高于文献报道的铁基催化剂（图2a）。

        为了在ZSM-5微孔中沉积FeOx，团队使用动力学直径小于ZSM-5的微孔孔道的二茂铁作为前驱体，通过自主建设的旋转ALD反应器增加催化剂制备产量，并强化前驱体在微孔中的扩散。研究表明，FeOx选择性沉积在分子筛微孔的缺陷和L-酸位点，B-酸位点得以保持（图2b）。通过改变沉积循环数可控制FeOx物种的负载量、尺寸和表面电子状态（图2c）。其中，铁负载量随着循环数的提高线性增加。在低铁负载量下铁物种以Fe-O-Si物种沉积在ZSM-5上，而在高负载量时则生成了FeOx纳米颗粒（图2d）。与FeOx纳米颗粒相比，Fe-O-Si物种具有更高的环己烷氧化制环己酮活性和稳定性。利用这种选择性沉积策略，还可以进一步在分子筛中控制其他单金属或者多金属的落位，构筑结构清晰的多功能催化剂。

        该工作得到了国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、中科院青年创新促进会、国家重点研发项目、山西省自然科学基金的资助与支持。
        原文链接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11426-020-9968-x.