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新文推荐：单壁碳纳米管管径的调控
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刚刚浏览美国化学会最新的online文章，发现我们实验室调控单壁碳纳米管管径的文章已经可以在线阅读了（链接：http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jp903129h）。虽然我本人并非第一作者，但是也在其中参与了很多工作，于是，忍不住在这里推荐一把：）
下面介绍一下本文的一些背景：
碳纳米管，特别是单壁碳纳米管（SWNT）的管径控制，自从他们被发现的那天起，就成为一个很受关注的题目。长期以来，SWNT的生产，实际上有些看运气，比如方法A生产出来的大多是1nm左右的，方法B生产出来的可能大多是1.4nm左右的，但是什么控制了SWNT的管径，以及如何有意识的通过生产条件的变化来变化SWNT管径，长期以来一直没有得到解决。
首先解决这一问题的是俄克拉何马大学的Daniel Resasco教授，他将hydrotreating里面使用的Co-Mo催化剂用来催化生长SWNT，通过Mo的锚定作用，能够成功的控制Co颗粒的大小，从而控制SWNT的管径。同时，他通过对反应条件的调解，一定程度上实现了SWNT管径的调节，比如通过变化反应温度，主要产物从（6，5）型SWNT变成（7，6）型SWNT（Alvarez, W. E.; Pompeo, F.; Herrera, J. E.; Balzano, L.; Resasco, D. E. Chem. Mater. 2002, 14, 1853）。斯坦福大学的戴宏杰教授，使用Fe-Rh催化剂，也实现了类似的效果，原理也与Co-Mo催化剂类似（Li, X. L.; Tu, X. M.; Zaric, S.; Welsher, K.; Seo, W. S.; Zhao, W.; Dai, H. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15770）。
但是上述SWNT的问题在于难以提纯。SWNT生长所需的催化剂通常是Fe、Co、Ni，都是很容易去除的，但是Resasco和戴宏杰为了调控管径，引入了Mo和Rh这样的重金属，但是这些金属在产品中很难除去，于是，如何使用Fe/Co/Ni单金属以及他们的合金作催化剂，而又能调节SWNT的管径，就成为一个问题。
这中间，日本Kyushu大学的Ago等同志们，在Fe/MgO催化剂上生长SWNT，在改变反应温度的时候，发现产品中拉曼光谱的呼吸峰有变化，大家知道，拉曼呼吸峰很大程度上对应着SWNT的管径，但是，作者自己对此也不是很确定，文章的结论也比较模糊（Ago, H.; Imamura, S.; Okazaki, T.; Saito, T.; Yumura, M.; Tsuji, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10035）。但是最近我的大学同学张强，通过详细的高清TEM实验，证明这一呼吸峰的变化实际上不是单壁碳纳米管管径的增大，而是从单壁碳纳米管变成了双壁和三壁碳纳米管（Zhang, Q.; Zhao, M.Q.; Huang, J.Q.; Qian, W.Z.; Wei F. Chin. J. Catal. 2008, 29, 1138.）。
我们的思路，主要是在催化剂设计上面做文章。大多数SWNT生产所用的催化剂，都是把金属放在一个氧化物载体（比如氧化硅、氧化铝、氧化镁等）的表面上，而我们通过水热合成得到的Co-MCM-41催化剂，则是把金属Co放在了氧化硅载体里面，Co通过化学作用，进入氧化硅的骨架，取代了部分硅原子。这样金属的运动很大程度上受到了氧化硅骨架限制，在高温反应条件下金属的聚团得到了很好的抑制。载体对金属运动的限制，加上MCM-41特有的孔道结构的联合作用，使得调控SWNT的管径成为可能。文章的具体内容我就不在这里多说了，感兴趣的朋友可以直接看原文：）
本文写成后首先投往美国化学会会志（JACS），两名审稿人一直认为，本文叙述清楚，解释合理，数据有力的支持了作者的观点，从学术上讲没有什么问题，只是潜在的读者群可能仅限于物理化学家，所以不适合JACS作为普适性化学期刊的要求，建议改投物理化学方面的期刊Journal of Physical Chemistry。Journal of Physical Chemistry的编辑看过JACS两位审稿人的审稿意见之后，决定直接接收本文。
https://blog.sciencenet.cn/blog-2361-232031.html
上一篇：用麦肯锡的思路分析中国国立大学的问题与解决方案
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下面介绍一下本文的一些背景：碳纳米管，特别是单壁碳纳米管（SWNT）的管径控制，自从他们被发现的那天起，就成为一个很受关注的题目。长期以来，SWNT的生产，实际上有些看运气，比如方法A生产出来的大多是1nm左右的，方法B生产出来的可能大多是1.4nm左右的，但是什么控制了SWNT的管径，以及如何有意识的通过生产条件的变化来变化SWNT管径，长期以来一直没有得到解决。
首先解决这一问题的是俄克拉何马大学的Daniel Resasco教授，他将hydrotreating里面使用的Co-Mo催化剂用来催化生长SWNT，通过Mo的锚定作用，能够成功的控制Co颗粒的大小，从而控制SWNT的管径。同时，他通过对反应条件的调解，一定程度上实现了SWNT管径的调节，比如通过变化反应温度，主要产物从（6，5）型SWNT变成（7，6）型SWNT（Alvarez, W. E.; Pompeo, F.; Herrera, J. E.; Balzano, L.; Resasco, D. E. Chem. Mater. 2002, 14, 1853）。斯坦福大学的戴宏杰教授，使用Fe-Rh催化剂，也实现了类似的效果，原理也与Co-Mo催化剂类似（Li, X. L.; Tu, X. M.; Zaric, S.; Welsher, K.; Seo, W. S.; Zhao, W.; Dai, H. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15770）。
但是上述SWNT的问题在于难以提纯。SWNT生长所需的催化剂通常是Fe、Co、Ni，都是很容易去除的，但是Resasco和戴宏杰为了调控管径，引入了Mo和Rh这样的重金属，但是这些金属在产品中很难除去，于是，如何使用Fe/Co/Ni单金属以及他们的合金作催化剂，而又能调节SWNT的管径，就成为一个问题。
这中间，日本Kyushu大学的Ago等同志们，在Fe/MgO催化剂上生长SWNT，在改变反应温度的时候，发现产品中拉曼光谱的呼吸峰有变化，大家知道，拉曼呼吸峰很大程度上对应着SWNT的管径，但是，作者自己对此也不是很确定，文章的结论也比较模糊（Ago, H.; Imamura, S.; Okazaki, T.; Saito, T.; Yumura, M.; Tsuji, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10035）。但是最近我的大学同学张强，通过详细的高清TEM实验，证明这一呼吸峰的变化实际上不是单壁碳纳米管管径的增大，而是从单壁碳纳米管变成了双壁和三壁碳纳米管（Zhang, Q.; Zhao, M.Q.; Huang, J.Q.; Qian, W.Z.; Wei F. Chin. J. Catal. 2008, 29, 1138.）。
我们的思路，主要是在催化剂设计上面做文章。大多数SWNT生产所用的催化剂，都是把金属放在一个氧化物载体（比如氧化硅、氧化铝、氧化镁等）的表面上，而我们通过水热合成得到的Co-MCM-41催化剂，则是把金属Co放在了氧化硅载体里面，Co通过化学作用，进入氧化硅的骨架，取代了部分硅原子。这样金属的运动很大程度上受到了氧化硅骨架限制，在高温反应条件下金属的聚团得到了很好的抑制。载体对金属运动的限制，加上MCM-41特有的孔道结构的联合作用，使得调控SWNT的管径成为可能。文章的具体内容我就不在这里多说了，感兴趣的朋友可以直接看原文：）
本文写成后首先投往美国化学会会志（JACS），两名审稿人一直认为，本文叙述清楚，解释合理，数据有力的支持了作者的观点，从学术上讲没有什么问题，只是潜在的读者群可能仅限于物理化学家，所以不适合JACS作为普适性化学期刊的要求，建议改投物理化学方面的期刊Journal of Physical Chemistry。Journal of Physical Chemistry的编辑看过JACS两位审稿人的审稿意见之后，决定直接接收本文。
https://blog.sciencenet.cn/blog-2361-232031.html
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