美国能源部艾姆斯实验室的科学家们发现了一种不含金属的碳基催化剂，这种催化剂在许多工业领域，包括生物燃料和化石燃料的制造、电催化和燃料电池，都有可能更便宜、更高效。
最根本的是，这些工业过程涉及分裂强化学键，如氢键、碳氧键和碳氢键。传统上，这是通过使用过渡金属或贵金属的催化剂来实现的，其中许多金属昂贵且天然丰度低，如铂和钯。
科学家们用一种非均相催化剂氮组装碳(NACs)进行了实验，其中氮在碳表面的设计和放置极大地影响了材料的催化活性。
这些碳表面的N原子以前被认为彼此相距很远，因为N原子的紧密放置在热力学上是不稳定的。
Ames实验室的研究小组将NACs合成的N前体和热解温度与N分布联系起来，发现亚稳定N组件可以通过设计制造并产生意想不到的催化反应。
这些反应包括芳醚的氢解，乙苯和四氢喹啉的脱氢，以及常见的不饱和官能团(如酮、烯、炔和硝基)的氢化。
此外，NACs催化剂在高温和/或高压下对液相和气相反应具有一致的选择性和活性。
“我们发现氮在这些NACs表面的分布方式非常重要，在这个过程中，我们意识到这是一种全新的化学活动，”艾姆斯实验室的副科学家Long Qi说。
计算模拟是由化学、生物和材料工程副教授王斌在俄克拉何马大学教育与研究超级计算中心和美国能源部科学用户设施办公室国家能源研究科学计算中心(NERSC)进行的。
