環(huán)保涂料是當(dāng)今最流行的一種涂料。幾十年來，科學(xué)家們已經(jīng)知道某些沸石——一種普通的結(jié)晶材料——可以在室溫下將甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇，而不是當(dāng)前過程所需的高溫和高壓。斯坦福大學(xué)研究生、發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究的共同主要作者本杰明·斯奈德(BenjaminSnyder)解釋，在1990年代，科學(xué)家表明某些含鐵沸石在室溫下具有出色的將甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇的能力，其研究最終解釋了這種化學(xué)轉(zhuǎn)化是如何發(fā)生的。
眾所周知，沸石主要由鋁、硅和氧組成。它們的多孔分子結(jié)構(gòu)使它們成為捕捉寵物氣味和有害顆粒（如放射性廢物）的理想選擇。沸石還用作催化劑來制造汽油、柴油和其他石化產(chǎn)品。1990年代，俄羅斯科學(xué)家對用鐵制成的合成沸石進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，即使在室溫下，暴露在甲烷氣體中的鐵沸石也會立即開始產(chǎn)生甲醇。
鐵沸石是低溫甲烷轉(zhuǎn)化的有前途的催化劑，研究合著者、SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室化學(xué)和光子科學(xué)教授Edward Solomon認(rèn)為，但盡管進(jìn)行了近三年的研究，但尚不清楚它們是如何工作的。尋找一種將甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇的有效催化過程可能會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)影響。 科學(xué)家面臨的一大挑戰(zhàn)是在鐵沸石晶體上定位發(fā)生催化作用的活性位點(diǎn)。
研究人員應(yīng)用一系列先進(jìn)的光譜技術(shù)來研究植物和微生物中的含鐵蛋白質(zhì)。這種方法使他們能夠確定沸石中的活性位點(diǎn)，并創(chuàng)建其結(jié)構(gòu)的詳細(xì)計(jì)算模型。然后研究人員就能夠展示是什么使活性位點(diǎn)如此具有反應(yīng)性，其發(fā)現(xiàn)活性位點(diǎn)的鐵核被沸石晶體鎖定在一個(gè)不尋常的、受限的幾何形狀中，這導(dǎo)致了與甲烷的特殊反應(yīng)性。了解催化劑結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性之間的關(guān)系是大規(guī)模開發(fā)環(huán)保催化劑的關(guān)鍵第一步，但仍有許多技術(shù)障礙需要克服。例如，在室溫下制造的大部分甲醇被困在多孔沸石分子內(nèi)，必須用水去除。
