烷烃的选择性氧化在催化研究以及工业化生产中都是极其重要的。尤其是环己烷与分子氧选择性氧化生成环己醇，环己酮和己二酸，它们是生成尼龙，聚氨酯等重要化工产品的中间体。目前，无论是工业生产还是基础研究领域都存在着活性低，选择性差的问题。尤其是环己烷一步生成己二酸的反应中，往往存在着反应条件苛刻，易过度氧化的问题。

天津大学李鑫钢教授与中科院过程所离子液体研究团队合作，成功合成了具有中空纳米结构的聚合离子液体球，并将其作为纳米反应器将金属盐催化剂进行封装，增强其在纳米尺度下高效催化环己烷选择性氧化。聚合离子液体纳米反应器可通过离子液体官能团设计，有效的控制反应底物在其壳层的传递。环己烷转换率最高可达27.8%，并且拥有72.7的己二酸选择性。动力学研究表明，中空聚合离子液体纳米反应器可有效的降低反应的表观活化能，其表观活化能为29.1 kJ/mol。

EPR和XPS的数据显示，聚合离子液体可以有效的调节金属离子的电子结构。Co离子可以从低自旋态向高自旋态进行转变，在g=2.003处出现高自旋电子的特征峰。最为重要的是，聚合离子液体-金属盐催化体系具有优异的稳定性能，反应前后其形貌结构与物质组分都没有发生变化，可重复使用7次以上活性并没有明显的下降。同时构建了中空结构扩散影响的动力学方程，验证了聚合离子液体壳层的选择性传递对反应活性与选择性的影响。

该项工作通过引入聚合离子液体中空纳米反应器，不仅提高了金属盐催化剂的催化性能；同时提高了对己二酸的选择性，为环己烷选择性氧化反应提供了新的策略。

图1. 中空聚合离子液体制备过程示意图

（图片来源：Journal of Catalysis, 2022, 411: 135-148）

图2. 反应前后中空聚合离子液体-金属盐的稳定性能

（图片来源：Journal of Catalysis, 2022, 411: 135-148）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.05.012

文章信息：Shengxin Chen, Yingwei Li, Zicheng Wang, Ying Jin, Ruixia Liu* and Xingang Li*, Poly(ionic liquid)s hollow spheres nanoreactor for enhanced cyclohexane catalytic oxidation, Journal of Catalysis, DOI: 10.1016/j.jcat.2022.05.012