分子筛因其明确的孔道结构、独特的骨架拓扑和可调变的酸性，被广泛用作高效多相催化剂、吸附剂和离子交换剂，在众多工业和环境领域发挥着重要作用。然而，其固有的绝缘性质在光催化应用过程中成为重要挑战，绝缘性骨架难以有效促进光生电荷的转移与分离，也难以驱动底物在催化剂表面的氧化和还原反应。

针对上述问题，本研究创新性地将分子筛作为光活性载体用于负载钙钛矿纳米晶，成功触发羟基自由基（•OH）介导的选择性C(sp³)–H键活化反应路径。通过主–客体组装策略将Cs2AgBiBr6（CABB）纳米晶限域封装于ZSM-5分子筛基质中，实现了甲苯高效选择性氧化为苯甲醛。值得注意的是，机理研究表明，非光活性的分子筛主体在可见光照射下可通过生成羟基自由基（•OH）促进甲苯氧化，这是反应的关键步骤。所制备的CABB@ZSM-5催化剂在常温常压、可见光照射下，可将甲苯高效转化为苯甲醛，选择性超过98%，生成速率高达40.9 mmol·g-1·h-1，约为Bulk-CABB（1.0 mmol·g-1·h-1）的41倍，代表了近期光催化领域报道的最高性能。综合光谱分析表明，客体CABB与ZSM-5主体之间的相互作用显著增强了复合材料对氧气和甲苯分子的吸附与活化能力。研究还发现，分子筛孔道中吸附的水分子有助于推动•OH介导的反应路径，该路径相较于传统的超氧自由基（•O2⁻）路径更具热力学优势。此外，在CABB@ZSM-5中引入Zn2+能够进一步提升苯甲醛的生成效率。上述研究不仅揭示了通常被视为非光活性载体的分子筛在光催化过程中的关键作用，也凸显了分子筛基主–客体光催化剂设计的广阔潜力，为发展可持续化学转化技术提供创新思路。

图1.分子筛基光催化复合材料（CABB@ZSM-5）用于光催化甲苯氧化过程示意图

研究成果以“Zeolites as Photoactive Scaffolds for Efficient Photooxidation”为题，发表于《Journal of the American Chemical Society》(J.Am.Chem.Soc.2025,DOI: 10.1021/jacs.5c13535)。海角社区 博士研究生高士钦与天津工业大学博士研究生何广源为共同第一作者，海角社区 于吉红教授，天津工业大学梅东海教授与海角社区 未来科学国际合作联合实验室王博伦副教授为共同通讯作者。

论文链接：//pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13535