单壁碳纳米管（SWCNT）异质结构在催化、磁性和纳米流体领域显示出巨大的潜力，其中非常需要具有一定导电性（金属或半导体）的主体SWCNT。

在此，受多金属氧酸盐（POM）簇的大分子量和氧化还原特性的启发，南方科技大学Feng Yang报道了通过密度梯度超速离心（DGU）选择性分离具有均匀直径的POM封装的金属SWCNT（POM@mSWCNT）。

文章要点

1）受限的POM增加了SWCNT的密度并放大了纳米管的密度差，从而大大降低了DGU的离心力（70,000g）。通过该策略，分选了一系列~1.2 nm的高纯度POM@m-SWCNT。

2）理论和实验证据支持的机制表明，m-SWCNT的分离不仅取决于纳米管/簇的尺寸，还取决于SWCNT的电导率。最小的1.2 nm m-SWCNT可以精确容纳0.9 nm-{Mo₆}团簇，表现出向内部团簇的最大电子转移；因此，这种m-SWCNT的管间π−π堆积被极大地松弛，导致优先分散成单个的并在DGU之后的最上层中分配。

3）作为概念验证应用，这种分选策略被扩展到分离重元素²³⁸U封装的m-SWCNT。通过生长动力学控制，在m-SWCNT上制备了具有原子空位簇的纯相微小（1−2.5 nm）U₄O₉晶体。

这项工作可能提供一种在特定单壁碳纳米管上构建所需锕系材料的通用方法。

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Xin Zhao, et al, Sorting of Cluster-Confined Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes for Fabricating Atomically Vacant Uranium Oxide, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c08534

https://doi.org/10.1021/jacs.3c08534