通过调控催化剂-溶剂-反应物的相互作用来精确控制化学反应速率和选择性对于非均相催化反应具有重要意义。为了实现这个设想，可通过对非均相催化剂表面进行修饰，使其能够在不同的反应条件下表现出不同的催化行为。
图1聚合物修饰的催化剂诱导的质子-电子转移示意图（JACS Au.2024）
在前期研究聚合物对催化剂诱导的溶剂化效应的基础上（ACS Catalysis 2023, 13, 10, 6590–6602，Top期刊，封面论文），中文解析见：https://mp.weixin.qq.com/s/6ZsBwg6RtE0h1wOAPhf3_w，以及溶剂特性（质子溶剂和非质子溶剂）对于聚合物修饰的催化剂在硝基苯加氢反应中，能够极大地改变表观活化能、选择性和反应速率的基础上。（Journal of Catalysis, 2023: 115157） https://doi.org/10.1016/j.jcat.2023.115157
图2聚合物修饰的催化剂在不同性质的溶剂中表现出不同的催化行为（Journal of Catalysis.2023）
黄鹏程老师与荷兰特文特大学（University of Twente） Leon Lefferts, Jimmy Faria Albanese 教授合作，进一步研究了液相加氢反应中使用聚合物修饰的催化剂对于亚硝酸盐加氢反应的影响，聚合物在低于最低共溶温度(LCST)(<32 ℃) 下与水分子形成氢键，从而使聚合物保持展开状态。亚硝酸盐加氢反应的详细反应动力学研究表明，p-NIPAM 在低温下将表观活化能降低了3倍。 DOSY-NMR表征和分子动力学模拟计算表明，当存在 p-NIPAM时，限制了Pd/SiO2表面的水分子的流动性。聚合物的这种限制会扰乱水与金属的相互作用，从而降低亚硝酸盐质子-电子转移还原的能垒。
值得注意的是，由于在温度高于LCST时，聚合物会收缩，使 Pd原子暴露在不受限制的水中，使得这种现象在温度升高时会消失。聚合物在LCST上下具有不同展开和收缩状态的这种完全可逆性，为创造具有可控催化行为的稳态催化剂打开了大门。
该成果最近以“Water Confinement on Polymer Coatings Dictates Proton−Electron Transfer on Metal-Catalyzed Hydrogenation of Nitrite”为题发表于JACS的姊妹刊JACS Au, welcome欢迎光临威尼斯公司为论文第一完成单位，welcome欢迎光临威尼斯公司青年教师黄鹏程为论文第一作者。文章链接：https://doi.org/10.1021/jacsau.4c00389
