Наличие внутри углеродной нанотрубки полости, в которой может уместиться многоатомная молекула, позволяет рассматривать этот объект как сверхминиатюрный химический реактор, используемый для синтеза новых химических соединений. Преимущества такого подхода к химическому синтезу связаны с возможностью концентрации реагентов и катализатора в ограниченном объеме, а также с изоляцией реагентов от внешнего воздействия. Эффективность данного метода синтеза продемонстрирована недавно группой исследователей из Академии наук Китая, которым удалось осуществить внутри нанотрубки синтез этилового спирта. В качестве катализатора использовались наночастицы Rh and Mn с добавлением Li и Fe с поперечным размером 1-2 нм, которые (в результате использования капиллярных сил при ультразвуковой обработке и перемешивании) вводились (в весовом отношении 1:1:0.075:0.05) в полость многослойных углеродных нанотрубок, имеющих внутренний диаметр 4–8 нм и длину 250–500 нм. Наблюдения показывают, что около 80% наночастиц были распределены внутри каналов нанотрубок, в то время как остальная часть находилась на внешней поверхности нанотрубок. Для сравнения аналогичный катализатор был изготовлен с использованием в качестве основы SiO₂.

Сравнение показало, что выход этанола при использовании реактора основе углеродных нанотрубок примерно вдвое превышает соответствующую величину для SiO₂. При этом использование реактора на основе нанотрубок в течение 180 часов не привело к сколько-нибудь заметной дезактивации. Для установления характера влияния положения катализатора на скорость образования и выход этанола, было изготовлено два типа катализаторов, в одном из которых смесь 5% Rh и 5% Mn помещали внутрь полости нанотрубик, в другом – снаружи. Наблюдения показали, что свыше 75% частиц катализатора имели размеры 1–2 нм. Однако в процессе протекания химической реакции наблюдалась агрегация частиц, размер которых после 28 часов работы достигал 3–4 нм. Это сопровождалось снижением активности катализатора и скорости реакции, которая после 60 часов протекания реакции снизилась с 39 моль/час до 30 моль/час. После 112 часов работы размер частиц внутри нанотрубок увеличился до 4–5 нм, т.е. до размера внутреннего диаметра углеродной нанотрубки, в то время как частицы, расположенные снаружи нантрубки, выросли до размера порядка 8 нм. Таким образом, было установлено, что наличие стенок нанотрубки ограничивает агрегацию частиц катализатора и позволяет сохранить их активность в течение длительного времени.

Источник информации - заметка А.Елецкого в бюллетене ПерсТ, выпуск 14 за 2007 г.