生物质资源是唯一的可再生碳源。对生物质原料进行资源化和增值化利用，进而生产燃料、化学品和动力的过程被称为生物质精炼，在缓解当前能源和环境危机、实现“碳达峰”与“碳中和”目标中扮演着重要角色。其中糖类的转化被认为是生物质精炼过程中的关键环节。

含锡分子筛（Sn-Beta）已经被证明是催化糖类转化的有效催化剂。Sn-Beta中开放状态的Sn中心可以高效催化糖类的异构化以及逆羟醛缩合，进而实现呋喃类和乳酸酯类化学品的定向制备。然而开放的Sn中心在分子筛内很难稳定存在，极易脱水转化为闭合状态，相比于开放状态的Sn位点，反应活性大大降低。因此将Sn-Beta应用于糖类的催化转化还存在着转化率低，选择性差等问题。

近日，中科院广州能源研究所的王晨光研究员，通过设计巧妙的合成方式将额外的金属离子精确引入到开放Sn中心的临近位置，有效避免了开放状态的Sn中心闭合。实现了Sn-Beta催化剂活性的显著提升——葡萄糖的水相异构化速率提高了一倍以上，并在甲醇中以71.2%的产率制备了乳酸甲酯，是目前所报道过的最高水平。

在以往报道的合成方法中，金属离子的引入具有随机性，因而Sn和其他金属原子的相对位置就无法控制。在这项研究中，用Sn-Al凝胶作为金属源合成Sn-Al-Beta，以形成相邻的金属位点，然后进行温和脱铝处理在临近Sn位置产生硅羟基缺陷。金属离子随后被插入缺陷中，从而确保了金属离子与Sn位点的空间接近性。借助XAS、DRIFTS和XPS等表征方法证实了这种空间邻近结构的存在。根据MAS-NMR和氘代乙腈作为探针分子的FT-IR结果，发现将Ni原子安插到Sn位点的临近位置时，开放状态的Sn位点的数量明显提升。通过DFT计算证明是位于邻近位置的Ni原子稳定了开放状态的Sn。

包含Sn-Ni空间临近结构的Sn-Ni-Beta催化剂在糖类的转化中均表现出卓越的催化反应能力。以葡萄糖、果糖或蔗糖为底物，乳酸甲酯产率分别高达71.2%、74.8%和68.5%。通过重新离子交换和煅烧，催化剂表现出良好的循环寿命。除此之外，发现Ni并非唯一能够稳定开放Sn位点的金属，使用Co²⁺替代Ni²⁺也得到了良好的实验结果，这意味着本研究中提出的分子筛内临近金属位点的合成方法具有良好的普适性。