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为解决传统三维沸石在催化疏水大分子水合 / 水解反应时，疏水与酸密度难平衡、微孔扩散限制等问题，研究人员制备磺酸功能化空心巢结构沸石（HSZ）催化剂，其在温和条件下催化活性高且循环稳定性好，为相关转化提供新路径。
在化学工业的有机化合物合成领域，水化（hydration）或水解（hydrolysis）反应是合成功能性化学品的基础反应。就好比搭建一座化学 “大厦”，这些反应就是其中不可或缺的 “基石”。随着人们对环境保护和可持续发展的重视程度日益提高，在水相中进行有机化合物的催化水化 / 水解反应，且不使用任何有机溶剂，成为了研究的热点。这是因为这种反应过程具有绿色环保、反应条件温和等诸多优点，水在其中既作为反应物，又充当溶剂，可谓 “身兼两职”。
然而，现实却给科研人员出了一道难题。在种类繁多的有机化学品中，有相当一部分是体积庞大且疏水（hydrophobic）的化合物，例如大多数环氧化物和含芳基的化学品。想象一下，这些 “大块头” 在水相反应中，就像一群在水中 “格格不入” 的 “巨人”，难以与水充分接触和反应。传统的三维沸石作为重要的多相催化剂，在应对这类反应时也遇到了瓶颈。一方面，沸石的疏水性和 Br?nsted 酸密度（Br?nsted acid density）都与沸石骨架的 Si/Al 比相关，但却是相反的关系，这使得二者之间的平衡很难控制。另一方面，传统三维沸石的微孔空间有限，对于这些 “大块头” 化合物来说，就像是狭窄的 “通道”，严重限制了它们的扩散和传质，导致催化效率低下。因此，如何实现疏水大分子在水相中的高效催化水化 / 水解反应，成为了科研人员亟待攻克的难题。
为了解决这一问题，来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们将目光聚焦于一种新型的材料 —— 磺酸功能化空心巢结构沸石（sulfonic acid functionalized hollownest - structure zeolite）。研究人员通过一系列复杂而精细的实验操作，成功制备出了一系列基于 HSZ 的催化剂，并将其应用于疏水性大分子有机化合物的催化水化 / 水解反应中，包括各种环氧化物和芳基酯。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：制备不同类型的催化剂，通过对反应条件的严格控制，在温和的反应环境下进行环氧化物的水合反应和芳基（或萘基）酯的水解反应，然后对反应产物进行精确的分析和检测，以此来评估催化剂的性能。
研究结果如下：
- 催化环氧化物水合性能：在水相中温和条件下，研究人员对各种材料催化环己烯氧化物水合反应的性能进行评估。当反应体系中不添加催化剂时，环己烯氧化物几乎不发生转化。使用商业沸石（如 ZSM - 5 或 Beta）时，效果也不理想。而磺酸功能化的 Al - HSZ 表现出色，能使 1,2 - 二醇的产率达到约 80% ，展现出高效的催化活性。
- 催化芳基（或萘基）酯水解性能：磺酸功能化的 Al - HSZ 在芳基（或萘基）酯的水解反应中同样表现优异。在温和反应条件下，能够高效地催化这类水解反应，且具有良好的循环稳定性，多次使用后催化性能依然保持稳定。
研究结论表明，磺酸功能化的 Al - HSZ 凭借其独特的结构，由 MWW 沸石片层高度共生构建而成，实现了酸性、润湿性和孔隙率的良好兼容。这种催化剂在温和反应条件下，对环氧化物的开环水合和芳基（或萘基）酯的水解反应表现出高效的催化性能和良好的循环稳定性。
这项研究具有重要意义。它为疏水性大分子有机化合物在水相中的催化转化提供了一条切实可行的路径，打破了传统催化剂的限制。同时，对于构建具有可调节酸性的沸石基固体酸催化剂具有重要的指导意义，为后续相关领域的研究和工业应用开辟了新的方向。该研究成果发表在《Applied Surface Science》上，为全球科研人员在该领域的探索提供了宝贵的参考，有望推动绿色化学和可持续化学工业的进一步发展。
