重庆大学杨韬课题组通过Co²⁺对Al₄B₆O₁₅晶格中六配位的Al³⁺进行取代，合成了既含有四配位Co²⁺位点又含有表面氧缺陷的双活性位点催化剂Co-Al₄B₆O₁₅。其中，结构氧缺陷能通过表面吸附形成活性氧活化位点，反应中可充当Lewis碱位点；而相邻的不饱和配位的Co²⁺可充当Lewis酸性位点，双位点上的协同催化作用实现Friedel-Crafts (F-C)烷基化反应的高效率合成。

催化剂表面的氧空位是分子氧活化的关键位点，这些功能性位点是促进催化氧化、加氢、脱氢和甲基化反应的活性中心。文献报道，通过阳离子的晶格取代会诱导形成的富含氧缺陷的催化剂。例如， Fe³⁺同晶取代MnO₂中的Mn⁴⁺后会诱导产生大量的氧空位，这些位点促进了苯甲醛到苯甲酸的中间转化过程，从而加快了甲苯的低温氧化反应。再如，通过Sr²⁺对LaFeO₃钙钛矿中的La³⁺的取代，可有效减少催化剂中的氧空位形成能，从而产生了更多氧空位，有效提升了甲烷氧化制备合成气的效率。

针对硼酸盐体系中金属配位状态的复杂性，基于以上合成策略，我们通过不等性掺杂，合成了一种结构诱导型的具有双活性位点的催化剂Co-Al₄B₆O₁₅，其过程如图1所示。在从Al₄B₆O₁₅到8%Co-Al₄B₆O₁₅的晶体结构的微结构调变中，原骨架的Al³⁺被Co²⁺所取代，电荷补偿的机制导致了6配位[AlO₆]变成了4配位的[CoO₄]，并导致骨架上氧缺陷的产生。4配位的Co²⁺作为Lewis酸性位点，其表面酸量可以通过Co²⁺的取代量进行定向调节。将8%Co-Al₄B₆O₁₅用于催化吲哚和β-硝基苯乙烯的F-C烷基化反应中，反应获得了很高的产率（>98%）。根据相关反应机理，我们认为Co²⁺位点作为电子对受体与β-硝基苯乙烯相互作用，提高了脂肪族碳原子的亲电性，使其更易于接受吲哚环的攻击。同时，催化剂表面的活性氧O_ads与吲哚的N-H基团相互作用，增加了C3位的亲核性，促进了两种底物高效靠近形成烷基化产物。

在这项工作中，仅通过简单的低价阳离子取代即可诱导合成双位点催化剂，此双催化位点可协同高效地催化复杂的F-C烷基化反应。本研究为利用协同催化效应开发高效多相催化剂提供了新的思路。