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摘 要：沸石具有吸附性、离子交换性、催化等性能，因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂。研究团队近期开发了一项技术，能够大幅提高沸石的耐久性，有望实现寿命更长、不需要更换的催化剂，此外，研究团队在研究降低成本方法的同时，还在考虑将这项技术应用于回收二氧化碳及畜牧业排放的氨气，并计划于2028年前后实现应用。
关键字：沸石、催化剂、耐久性、成本、储氢、二氧化碳高效回收材料
为遏制全球变暖和空气污染，需要一种能够高效吸收二氧化碳（CO2）和氮氧化物（NOx），并将其转化为其他物质的材料，沸石是最佳候选材料之一。沸石由硅、铝和氧组成，长期以来一直被用作吸附剂和催化剂。目前，沸石的性能提升正在不断加速，作为催化剂，它寿命长，无需更换。到2050年沸石有望应用于与生物质燃料的结合、储氢等领域。
沸石（左）及其晶体结构模型
（图源网络）
沸石的结构当中有许多直径约为1纳米（纳米即十亿分之一米）的孔，可用于吸附二氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等各种气体，并将其转换成其他物质。沸石除了能采取自天然矿物，还可以通过人工合成，自1950年代其人工合成方法创立以后，沸石便一直被用于工业用途。
现在，沸石广泛应用的场景之一是作为催化剂，用于公共汽车和卡车柴油发动机尾气去除氮氧化物，尾气中的氮氧化物被沸石的许多微孔捕获并转化为氮气。这一用途的沸石缺点在于耐久性，研究团队近期开发了一项技术，能够提高沸石的耐久性。
为提高沸石的耐久性，优化材料中硅和铝的比例非常重要。常规方法是先制备富含铝成分、比较易于合成的沸石，然后通过用硫酸等方法去除一部分铝对成分进行调整。但为了提升催化性能，用于柴油发动机的沸石的微孔直径被设计成小于1纳米，而铝无法通过这些孔，否则会导致材料损坏。