大連化物所包信和研究員團隊在碳納米管對催化劑的束縛效應和對催化反應性能的調變作用的研究方面又取得了新進展。結果表明，采用濕化學方法將金屬鐵(Fe)粒子組裝在碳納米管的管腔內，用于催化合成氣轉化為液體燃料 (GTL) 反應，其催化活性有了明顯的提高。在相同反應條件下,與擔載在碳管外壁的鐵催化劑相比,管內催化劑催化反應生成高碳烴(五碳以上油品)的產率提高了近一倍。該結果發表在最新一期《美國化學會志》上（J. Am. Chem. Soc. 130（2008）9414）。
      碳納米管是石墨烯片以一定的曲率卷曲后，形成具有規整的納米級管腔結構的碳材料。由于石墨烯片偏離了平面，其pi發生畸變，使電子密度由管內向管外偏移，從而在管內外形成電勢差，這導致了碳納米管呈現出有別于其它傳統碳材料的獨特的物理和化學特性。該研究組已于2006和2007年先后報道了碳納米管的束縛效應對組裝在其管道內的金屬和金屬氧化物的氧化還原特性的調變作用（J. Am. Chem. Soc. 128(2006) 3136），及其與碳管管徑的對應關系（J. Am. Chem. Soc. 129(2007)7421），受到了同行的關注。催化作用的關鍵步驟往往涉及反應物分子與催化劑表面的電子傳遞，碳納米管的納米級管腔不僅為納米催化劑和催化反應提供了特定的幾何限域環境，而且其獨特的電子結構將會對管內外催化劑的電子轉移特性有調制作用。這一發現開辟了一條通過復合碳納米管來調變金屬催化劑的催化特性的新途徑。首次通過將金屬銠（Rh）和錳（Mn）納米粒子組裝到碳納米管管道內，用于催化合成氣轉化制乙醇反應，對這一概念進行了實驗驗證，結果在《自然?材料》（Nature Materials 6（2007）507）發表后，受到高度關注，先后被《NatureChina》等刊物轉摘和評論。近期發表的研究結果是通過原位x-射線衍射技術，對真實催化反應條件下組裝在碳納米管管腔內鐵催化劑的結構進行表征，并與分散在碳管外壁的鐵催化劑進行對比。結果表明，管腔內的鐵催化劑的還原性能得到了顯著的提高，在反應條件下更容易形成具有較高催化反應活性的碳化鐵物種，從而促進了反應性能的提高。這一研究再次證實了碳納米管和金屬納米粒子體系的“協同束縛效應”，及其對催化反應性能的調變作用。
      美國《化學和工程新聞》對這一研究結果給與了高度的關注，在最近一期的“最新消息欄目”（Chemical & Engineering News, Latest News.）中以“Catalyst In A Bottle Works Better”為題予以轉摘和報道，并對包信和研究員團隊的工作給予了較高評價。（大連化物所供稿）