近日，在中国科学院战略性先导科技专项、“青年千人计划”、国家自然科学基金等项目的支持下，中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员孙庆福团队近期在集成光致变色、氧化还原、多组分客体协同包裹及高选择性仿生催化功能的水溶性配位超分子纳米容器研究方面取得重要进展，相关研究结果发表在《美国化学会志》上。

据孙庆福介绍，水溶性功能配位超分子纳米容器的设计合成及其限域空间内独特的客体分子行为与反应性在过去20年里受到了越来越广泛的关注。目前报道的水溶性超分子纳米容器组装结构有限，并且大都存在表面窗口太小、内部空腔不足、不易功能化等问题，很大程度上限制了其在主客体化学方面的应用。如何从分子水平上定向构筑和调控纳米容器的尺寸、形状及其电子特性是实现其功能化应用的关键科学问题。

因此，研究团队基于吡啶鎓盐功能基元的配体设计，新制备的Pd4L2型超分子纳米容器具有良好的水溶性和巨大的疏水空腔，比此前已经商品化的Pd4L6型纳米容器空腔扩大了约82%。

水相主客体化学研究表明，该新型Pd4L2纳米容器能同时封装多个中性多环芳烃或/和阴离子型钼氧多酸客体分子。另外，吡啶鎓盐功能基元的引入赋予该纳米容器客体响应的多电子氧化还原特性及光致变色行为。更重要的是，包裹多酸的纳米容器主客体复合物可以作为人工模拟酶，在含硫化物的催化氧化模型反应中展现出高效高选择性的仿生催化特性。

该研究为改善传统过渡金属催化剂在水中的稳定性和催化选择性提供了新思路，为发展环境友好型的新型高效超分子催化剂提供了重要参考。