Zeolite作為一種多孔材料，其10 克的內(nèi)表面積可以達到一個足球場那么大。它們的空腔使它們可用于催化化學反應，從而節(jié)省能源。某國際研究小組現(xiàn)在對水分子在這些過程中的作用有了新的發(fā)現(xiàn)。一項重要的應用是將生物質(zhì)轉化為生物燃料。

由生物質(zhì)制成的燃料被認為是氣候中性的，盡管生產(chǎn)它仍然需要能源：所需的化學反應需要高水平的溫度和壓力。如果在未來不使用化石能源并有效地大規(guī)模利用生物質(zhì)，還必須找到減少處理生物質(zhì)所需能源的方法，化學技術教授約翰內(nèi)斯·勒徹提出這樣的觀點。

酸的一個重要特性是它很容易提供質(zhì)子。因此，當加入水中時，鹽酸會分裂成帶負電荷的氯陰離子，就像在食鹽晶體中發(fā)現(xiàn)的那些，以及帶正電荷的質(zhì)子，它們會附著在水分子上。這會產(chǎn)生帶正電的水合氫離子，它看起來會進一步傳遞這個質(zhì)子，例如傳遞給有機分子。當有機分子“被迫”接受質(zhì)子時，它會試圖穩(wěn)定自己。因此，酒精可以產(chǎn)生帶有雙鍵的分子——這是從生物質(zhì)到生物燃料的典型反應步驟。沸石壁穩(wěn)定了轉化過程中發(fā)生的過渡態(tài)，因此有助于將發(fā)生反應所需的能量降至最低。

沸石顆粒的晶體結構中含有氧原子，這些氧原子已經(jīng)攜帶質(zhì)子。像分子酸一樣，它們通過與水的相互作用形成水合氫離子。然而，雖然水合氫離子分散在水中，但它們?nèi)耘c沸石密切相關。化學預處理可以改變這些活性中心的數(shù)量，從而在沸石的孔中建立一定密度的水合氫離子。通過系統(tǒng)地改變空腔的大小、活性位點的密度和水量，研究小組能夠闡明最能催化所選示例反應的孔徑和水濃度。

一般來說，可以通過縮小孔隙和提高電荷密度來提高反應速率，然而，這種增加有其局限性：當事情變得過于擁擠并且電荷彼此過于接近時，反應速度會再次下降。這使得為每個反應找到最佳條件成為可能。

沸石通常適合作為所有化學反應的納米反應器，其反應伙伴適合孔中并使用酸作為催化劑，該技術正處于發(fā)展的初期，即使在低溫下也有可能增加分子的反應性，從而在燃料或化學品的生產(chǎn)中節(jié)省大量能源。