中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室包信和研究小组的研究结果表明，组装在纳米碳管内的Rh－Mn催化剂，催化生成碳二含氧化合物（主要为乙醇）的产率明显高于直接担载在相同碳管外壁的催化剂。综合分析大量的表征结果提出，这类复合催化剂上所表现出的独特催化性能为纳米碳管和金属纳米粒子体系的“协同束缚效应”所致。迄今为止，作为重要化工原料和液体燃料的乙醇，主要来源是粮食发酵，而以煤和天然气等气化制备得到的合成气为原料，经催化过程制备乙醇将开辟一条由大宗化石资源廉价制备乙醇的新路线。这项成果发表在最新一期英国《自然·材料》（NatureMaterials）。美国斯坦福大学Zare教授称赞该项工作为“一个非常重要的发现，应该具有普遍意义和广泛应用”，《自然·材料》审稿人评价这是一项“对后续研究具有很强激发潜力”的重要工作。 纳米碳管为具有石墨结构、并按一定规则卷曲形成纳米级管状结构的孔材料，是自上世纪90年代以来被广泛研究的碳材料家族中的重要成员。包信和研究组的研究工作着重于研究纳米碳管的束缚效应对催化反应的影响。该研究成果涉及到两项重要的技术进步：一是发展了对新鲜制备的碳管进行清洁和化学剪裁的方法。二是采用化学修饰并辅之于超声技术，实现了对一些金属及金属氧化物纳米粒子在碳管内高效（大于75％）的控制组装。部分研究结果发表在《美国化学会志》（陈为、包信和等，JACS，2006）。 另一重要进展是发现并证实了纳米碳管的束缚效应对其管道内的金属及其氧化物的氧化还原特性的调变作用。组装在内径为4～8纳米碳管内的氧化铁纳米粒子还原为金属铁的温度比位于外壁的粒子降低了近200摄氏度，随着碳管内径的减小，其还原温度同步下降。且金属铁被氧化为铁氧化物的特性也受到碳管的明显调制，其活化能比管外的金属铁升高了4千焦耳/摩尔左右。这一研究结果发表在最近一期《美国化学会志》（陈为、包信和等，JACS，2007）。 相关研究是国家重点基础研究规划（“973”）项目和基金委“纳米重大行动计划”的重要部分，多年来该研究组得到了科技部、基金委和中科院以及化物所的大力支持和帮助。 |
