揭示纳米颗粒（NPs）催化剂的活性相和结构对理解碳纳米管（CNTs）的生长机理和可控合成的实现至关重要。然而，由于CNTs的生长需要高温和复杂的环境，精确识别活性催化相仍然是巨大的挑战。近日，中科院金属所Chang Liu，Lili Zhang，韩国蔚山国立科学技术研究所Feng Ding，日本国立材料科学研究所Dai-Ming Tang等通过原位封闭环境透射电子显微镜（ETEM），研究了近常压下CNTs的孵育，成核和生长阶段中钴（Co）催化剂NPs的相演化。
本文要点：
1）作者对获得的电子衍射图进行了严格的统计分析，以准确识别Co催化剂NPs的相。
2）研究表明，Co NPs属于正交Co3C相，其在CNTs生长期间保持不变，晶格间距误差<5％，角度误差<2°的误差，尽管其形态和取向发生了变化。
3）理论计算进一步证实，Co3C是碳纳米管生长过程中的热力学首选相，其可通过表面和NP-CNT界面扩散提供碳原子。
该工作Co NPs活性相的精确鉴定为了解CNTs在近常压下的生长机理提供了有用的见识，并为CNTs的结构受控生长的催化剂设计提供了启示。
Yang Wang, et al. Precise Identification of the Active Phase of Cobalt Catalyst for Carbon Nanotube Growth by In Situ Transmission Electron Microscopy. ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c05542
