《Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry》：Catalytic Applications of Nano-prisms in Aqueous Media
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水作为绿色高效反应介质在催化过程中展现出独特优势，尤其在纳米棱柱基催化剂的应用中，其独特的几何结构和高比表面积显著提升了有机合成反应的选择性和效率。本文系统综述了纳米棱柱在水相催化中的最新进展，涵盖其合成机理、催化性能及环境效益，同时分析了纳米棱柱在反应过程中可能存在的形貌稳定性与催化活性调控等挑战。
Mohammad Gholinejad | Fatemeh Aloueian | Setare Jafarpour
化学系，基础科学高级研究所（IASBS），赞詹 45137-66731，伊朗
摘要
水被认为是一种绿色且高效的反应介质，可用于催化过程，提高反应活性并减少对有害有机溶剂的需求。本文综述了水相催化的最新进展，特别关注基于纳米棱柱的催化剂，强调了它们的独特结构特征及其在水中的有机合成催化应用。
引言
水是一种独特且环保的反应溶剂，近年来其在化学转化中的使用日益增多；除了作为溶剂外，由于其独特的物理化学性质，水还能表现出更高的反应活性和选择性1, 2, 3, 4, 5。
尽管水绝对无毒、不易燃且储量丰富，但由于担心在水相中会发生副反应，水中的有机转化长期以来并未得到充分重视。许多常用的有机溶剂具有严重的危害性，包括致突变性、致畸性和致癌性，即使仅在实验室规模使用，其有限的生物降解性也是一个问题。此外，挥发性有机化合物（VOCs）如氯仿会加剧烟雾形成、空气污染和地面臭氧的产生，这进一步凸显了使用水相介质进行有机合成的优势。因此，对有机溶剂的生产和使用的法规日益严格，人们开始考虑更环保的替代品，如水相溶剂[6]。最近的研究进一步增强了水相介质在催化反应中的重要性。基于这些进展，研究人员系统地研究了水对催化性能的影响，尤其是在超布朗斯特酸/碱催化、N-杂环卡宾（NHC）催化、能量转移（EnT）光催化和单电子转移（SET）光催化方面[7]。
值得一提的是，根据Lipshutz的最新论文[8]以及Breslow[9]、Sharpless[10]和Kobayashi[11]的系统性研究，需要区分“在水表面”、“与水混合”和“在水中”发生的化学反应，这些实际上是不同的水相反应环境。“在水表面”反应是指在不添加溶解剂的情况下将不溶于水的组分搅拌在纯水中；“与水混合”指的是在有机溶剂-水混合体系中进行的反应；而“在水中”发生的化学反应则涉及真正的水溶性两亲体系，从而实现真正的水相催化。
在本文讨论的许多催化转化中，有机底物在水中的溶解度很低或完全不溶，因此这些反应应归类为“在水表面”条件下进行，而不是“在水中”或“与水混合”条件下进行。
我们的研究旨在综述纳米棱柱作为现代结构的催化应用，特别是它们在水环境中的表现，并展示水作为现代催化过程中活跃参与者的作用。
部分摘录
纳米棱柱概述
纳米结构的特性源于其微小的尺寸和精确的形态，几何形状和组成决定了它们的物理和化学性质。通过控制纳米结构的尺寸和形态，可以调整其光学、电学和磁学性质以及催化活性。因此，纳米结构的可控合成和设计被认为是先进材料科学中的重要策略12.??, 13, 14.??, 15.??。然而，基于
纳米棱柱在水相介质中的催化应用
由于纳米棱柱在催化、光热治疗、能量传输和储能设备中的广泛应用前景广阔，它们最近受到了越来越多的关注。纳米棱柱的锋利边缘和角落产生了低配位位点，通常表现出增强的催化活性35, 36, 37, 38, 39。此外，纳米棱柱还具有高表面积、成本效益高的生产方式、出色的纯度、简单的合成方法以及优异的物理和化学性质等优势。
纳米棱柱的挑战与局限性
尽管在纳米棱柱的胶体合成及其形态控制方面取得了重大进展，但在许多情况下，人们仍不完全了解纳米棱柱定向生长的潜在机制19, 21.?, 51。此外，还有报道称在催化反应中纳米棱柱会发生形状变化、形态不稳定和伸长等现象，所有这些因素都可能对催化效果产生负面影响。
结论
总之，水相反应介质是一种可持续且环保的溶剂，适用于现代催化过程，在环境兼容性、反应活性和选择性方面具有优势。正如本文所强调的，由于纳米棱柱各向异性的几何结构、高表面积和可调的组成，它们被认为是水中的广泛有机转化和环境修复过程的高效催化剂。尽管取得了显著进展，但仍存在一些挑战
作者致谢
Mohammad Gholinejad： 草稿撰写、审稿与编辑、项目监督。
Fatemeh Aloueian： 草稿撰写、审稿与编辑。
Setare Jafarpour： 草稿撰写、审稿与编辑。
利益声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或可能影响本文工作的个人关系。
致谢
作者感谢IASBS研究委员会对这项工作的支持。
