近日，中科院大連化物所包信和研究員團(tuán)隊(duì)在碳納米管對(duì)催化劑的束縛效應(yīng)和對(duì)催化反應(yīng)性能的調(diào)變作用的研究方面又取得了新進(jìn)展。研究人員發(fā)現(xiàn)，采用濕化學(xué)方法將金屬鐵(Fe)粒子組裝在碳納米管的管腔內(nèi)，用于催化合成氣轉(zhuǎn)化為液體燃料 (GTL) 反應(yīng)，其催化活性有了明顯提高。在相同反應(yīng)條件下，與擔(dān)載在碳管外壁的鐵催化劑相比，管內(nèi)催化劑催化反應(yīng)生成高碳烴(五碳以上油品)的產(chǎn)率提高了近一倍。該結(jié)果發(fā)表在最新一期《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上(J. Am. Chem. Soc. 130(2008)9414)。

　　該研究結(jié)果是通過(guò)原位x-射線衍射技術(shù)，對(duì)真實(shí)催化反應(yīng)條件下組裝在碳納米管管腔內(nèi)鐵催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并與分散在碳管外壁的鐵催化劑進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，管腔內(nèi)的鐵催化劑的還原性能得到了顯著的提高，在反應(yīng)條件下更容易形成具有較高催化反應(yīng)活性的碳化鐵物種，從而促進(jìn)了反應(yīng)性能的提高。這一研究再次證實(shí)了碳納米管和金屬納米粒子體系的“協(xié)同束縛效應(yīng)”，及其對(duì)催化反應(yīng)性能的調(diào)變作用。

　　美國(guó)《化學(xué)和工程新聞》對(duì)這一研究結(jié)果給與了高度的關(guān)注，在最近一期的“最新消息欄目”中以Catalyst In A Bottle Works Better(http://pubs.acs.org/cen/news/86/i28/8628notw8.html)為題予以轉(zhuǎn)摘和報(bào)道，并對(duì)包信和研究員團(tuán)隊(duì)的工作給予了較高評(píng)價(jià)。

　　碳納米管是石墨烯片以一定的曲率卷曲后，形成具有規(guī)整的納米級(jí)管腔結(jié)構(gòu)的碳材料。由于石墨烯片偏離了平面，其Pi鍵發(fā)生畸變，使電子密度由管內(nèi)向管外偏移，從而在管內(nèi)外形成電勢(shì)差，這導(dǎo)致了碳納米管呈現(xiàn)出有別于其它傳統(tǒng)碳材料的獨(dú)特的物理和化學(xué)特性。