http://www.bgs.dicp.ac.cn/show.php?id=812

组装到纳米碳管管道内的金属铑（Rh）和锰（Mn）纳米粒子，作为合成气（一氧化碳和氢的混合物）转化制乙醇反应过程的催化剂，显示出了非常独特的催化性能。我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，组装在内径为4～8纳米的多壁碳管内的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，当添加金属铁和锂等助剂后，每小时在每摩尔铑催化剂上生成的乙醇量高达 84 摩尔。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。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”，英国《自然•材料》（Nature Materials）评委评价这是一项“对后续研究具有很强激发潜力”的重要工作。



      纳米碳管（Carbon Nanotube）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。依据不同的制备条件，碳管的内径可以在亚纳米到几十纳米之间调节。组成碳管管壁的石墨结构以一定的曲率卷曲后，通常意义上的大π键发生畸变，管内外电子分布发生变化，使碳管管壁附近的电荷发生分离，从而形成了一种由管内指向管外的表观静电场。碳管内外存在的这种微小的电势差（估计在0.05～0.2电子伏特左右）导致了纳米碳管一系列不同于其它碳材料的独特的物理和化学特性。
      作为重要化工过程的催化作用，其关键步骤涉及到了反应物分子与催化剂表面的电子传递。从原理上来说，纳米碳管内外的这种电势的差异将改变管内外电子转移特性，势必也会对催化反应造成影响。近年来，国际上一些研究小组（包括厦门大学张鸿斌研究组）利用纳米碳管的金属特性，将其用作添加剂，在几个催化反应体系中提高了反应活性和选择性，获得了满意的结果。包信和研究组的研究工作着重于催化活性组份在纳米碳管管道中的组装，重点研究纳米体系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。在碳管外表面控制沉积金属粒子（如银和铁等），通过其催化氧化在碳管表面引入缺陷，并进一步借助酸溶蚀，能够将微米尺度上的碳管剪截成100～500纳米的片段；二是采用化学修饰并辅之于超声波技术，成功地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，且粒子尺寸可控。部分研究结果发表在《美国化学会志》（陈为、包信和等，JACS，2006）。



      该项研究在理论上的一个重要进展是发现并证实了纳米碳管的束缚效应对组装在其管道内的金属和它的氧化物的氧化还原特性的调变作用。结果表明，分别被置于管道内和外壁的金属氧化物的还原特性有明显差异。采用内径为4～8纳米的多壁碳管，组装在其管道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，随着所采用的碳管内径的减小，其还原温度同步下降。相同条件下，金属铁被氧化为铁氧化物的特性也受到碳管的明显调制，管内金属铁的氧化反应活化能升高了4千焦耳/摩尔左右，这意味着在相同条件下，置于碳管内的金属铁的氧化（如腐蚀等）速率将会被明显减缓。这一研究结果发表在最近一期的《美国化学会志》（陈为、包信和等，JACS，2007）。


      对上述发现的一个成功的拓展和深化是将Rh－Mn纳米粒子组装到碳管管道内，用作合成气转化制乙醇反应过程的催化剂。纳米碳管管腔内的缺电子特性改变了催化剂活性组份的还原性能，促进了一氧化碳分子在还原态Rh－Mn物种上的吸附和解离，从而提高了生成碳二含氧化合物（主要为乙醇）的产率。迄今为止，作为重要化工原料和液体燃料，乙醇的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。在2006年申报PCT专利的基础上，该研究组的这项成果发表在最新一期《自然•材料》杂志上（潘秀莲、包信和等，Nature Materials，2007）。目前，该研究组正在集中力量将这些技术进步和理论成果进一步拓展到涉及催化加氢的众多反应体系，如合成液体油、合成烯烃和合成氨以及氢氧燃料电池等。研究人员希望通过研究纳米碳管对金属催化性质的调变作用，探索在某些特定体系中实现廉价金属替代贵金属的可能性。
      尽管如此，目前相关工作仍处于应用基础研究阶段，要寻求真正的工业应用，需要克服纳米碳管的批量和廉价生产、高效处理、催化剂的组装，以及反应过程设计等众多难题。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

我第一个顶，毕竟对碳管有点兴趣

这个组装过程搞了几年才搞定
看来好成果还是不容易

这种东西也就是炒炒文章，没什么应该价值，个人认为！

这个我已经发在纳米版了,楼主慢了一点!!呵呵

现在正想碳纳米管方面研究呢

我也觉得工业化很有难度，碳纳米管产量那么小，想批量生产真的不易

研究的意义非得现在就实现工业化吗？个人觉得这个研究是有很强的潜在应用价值的

谢谢提醒哦，没有看到
其实这个工作具有一定的创新性，纳米炭管的高价及产率使得离应用还有一段很长的距离要走

碳纳米管是个非常有前景 的材料，我认为燃料电池要有突破，可能出现在碳纳米管或者足球析上面。。

这个研究具有一定的意义，有些方面值得借鉴。

LZMM就是大连化物所包研究员的学生吧？厉害厉害！

;)ding

怎么保证把东西装载管里面,而不是管外面呢?其他的纳米管能不能这样做呢?

如果用于催化剂，还是值得的，毕竟催化剂是非消耗品

工业化恐怕比较难，还有很长一段路要走！
就像我将CNTs加载到炭毡上一样，实验室里小试样很容易实现，而且CNTs分布的很均匀，但是炭毡尺度一大上去，很多问题就来了，而且不怎么好解决

dindingdingding

[ Last edited by margosa on 2007-8-7 at 06:02 ]

楼上说的很对，我不是做纳米碳管的，所以对此了解不深。但是把粒子放到贪官内或者碳管外不是简单的金子法制备还是需要进一步处理的，可能作者写的比较模糊，个人感觉有保密的原因：）可能作者重点考察的是碳管内外电荷效应的影响，所以比表面的问题没有涉及。

前阵子刚听报告说纳米管内很难填充其他粒子，现在就看见结果了。
大连物化所太厉害了，有机会我一定要去学习

在下基本同意margosa的观点。需要补充的是：
文章使用的是Rh-Mn双金属，这里面就存在一个问题，二者的混合程度如何？如果在颗粒CNT外的催化剂中Rh－Mn混合程度较差，那么就很容易得到所谓“电子效应”的结论。其实，碳管所谓的电子效应很玄乎，其他因素（尺寸效应、酸碱性影响）几乎不可能排除掉，因此这个问题也就仅仅陷于猜测。
CNTs如何这么搞下去，只能是距离工业化、规模化应用越来越远，最终很可能会步超导的后尘。

老包还是很厉害滴

第一个稍微知道一点~

感觉作者的目的在于解决科学问题，并不是面向产业化的啊！这毕竟是催化基础研究，不可能面面俱到。

:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D

大连化物所在这方面还是国内水平最高的

ding!                      !