大连化物所纳米催化研究获新进展

近日，中科院大连化物所包信和研究员团队在碳纳米管对催化剂的束缚效应和对催化反应性能的调变作用的研究方面又取得了新进展。研究人员发现，采用湿化学方法将金属铁(Fe)粒子组装在碳纳米管的管腔内，用于催化合成气转化为液体燃料 (GTL) 反应，其催化活性有了明显提高。在相同反应条件下，与担载在碳管外壁的铁催化剂相比，管内催化剂催化反应生成高碳烃(五碳以上油品)的产率提高了近一倍。该结果发表在最新一期《美国化学会志》上(J. Am. Chem. Soc. 130(2008)9414)。

该研究结果是通过原位x-射线衍射技术，对真实催化反应条件下组装在碳纳米管管腔内铁催化剂的结构进行表征，并与分散在碳管外壁的铁催化剂进行对比。结果表明，管腔内的铁催化剂的还原性能得到了显著的提高，在反应条件下更容易形成具有较高催化反应活性的碳化铁物种，从而促进了反应性能的提高。这一研究再次证实了碳纳米管和金属纳米粒子体系的“协同束缚效应”，及其对催化反应性能的调变作用。

美国《化学和工程新闻》对这一研究结果给与了高度的关注，在最近一期的“最新消息栏目”中以Catalyst In A Bottle Works Better(http://pubs.acs.org/cen/news/86/i28/8628notw8.html)为题予以转摘和报道，并对包信和研究员团队的工作给予了较高评价。

碳纳米管是石墨烯片以一定的曲率卷曲后，形成具有规整的纳米级管腔结构的碳材料。由于石墨烯片偏离了平面，其Pi键发生畸变，使电子密度由管内向管外偏移，从而在管内外形成电势差，这导致了碳纳米管呈现出有别于其它传统碳材料的独特的物理和化学特性。