據外媒報道，約翰·霍普金斯大學懷廷工程學院（Johns Hopkins University's Whiting School of Engineering）化學和生物分子工程系教授Chao Wang領導的團隊發現了一種新方法，可以定量表征在工業中廣泛用作催化劑材料的活性位點中的原子結構。這項工作為更環保、更可持續性能源設計奠定基礎。

　　研究人員表示：“憑借在工作中積累的知識，我們可以設計出更好的催化劑/材料，提高許多化學過程的能源和化學轉換效率，比如排放控制、將天然氣轉化為液體化學原料或燃料。最終目標是減少內燃機排放和廢氣排放，并以更清潔、更綠色的方式使用天然氣。”

　　在此項研究中，研究團隊使用了銅交換沸石。這種沸石可以分解具有污染性的一氧化氮（NO），在工業過程中經常被用作經濟高效的催化劑。然而，這些材料的結構及其行為之間的關聯尚未明了。

　　首先，研究人員合成了各種銅交換沸石，并利用反應吸附，通過光譜分析表征沸石的原子結構和吸附性能。然后，他們使用密度泛函理論(DFT)計算來建立吸附分析和催化動力學之間的線性關聯。Wang表示：“高性能銅交換沸石分解NO的秘密在于，NO分子微妙地吸附和壓縮在銅二聚體上。據觀察，這一過程是漸進性的。”

　　研究團隊發現，在這種銅交換ZSM-5微孔系統中，作為控制NO分解催化性能的關鍵參數，吸附性能和壓縮能受到沸石催化劑中二聚體位點的數目和Cu-Cu平均距離的影響。研究人員Pengfei Xie表示：“我們整合尖端的實驗和計算技術，首先對銅二聚體進行量化，然后測量平均距離，并預測催化性能。二聚體催化劑也適用于其他重要的工業反應，如甲烷氧化。我們希望能為設計和開發先進的催化材料提供啟示。”

　　研究人員計劃利用此項工作中的發現，進一步開發在低溫下有效去除尾氣中氮氧化物的新技術。Wang表示：“這將解決車輛冷啟動時排放廢氣的巨大挑戰。”